Mejora del suelo de arena a través de la precipitación de calcita inducida microbiana (MICP) por inmersión
Summary
Aquí, la tecnología de precipitación de calcita inducida microbianamente (MICP) se presenta para mejorar las propiedades del suelo por inmersión.
Abstract
El objetivo de este artículo es desarrollar un método de inmersión para mejorar las muestras tratadas con precipitación de calcita inducida microbianamente (MICP). Se ensambló un reactor por lotes para sumergir muestras de suelo en medios de cementación. Los medios de cementación pueden difundirse libremente en las muestras de suelo en el reactor por lotes en lugar de inyectar los medios de cementación. Un molde flexible de contacto completo, un molde rígido de contacto completo y un molde de ladrillo con núcleo se utilizaron para preparar diferentes portamuestras de suelo. Se seleccionaron fibras sintéticas y fibras naturales para reforzar las muestras de suelo tratadas con MICP. Se midió el CaCO3 precipitado en diferentes áreas de las muestras tratadas con MICP. Los resultados de distribución de CaCO3 demostraron que el CaCO3 precipitado se distribuyó uniformemente en la muestra de suelo por el método de inmersión.
Introduction
Como tecnología biológica de mejora del suelo, la precipitación de calcita inducida microbianamente (MICP) es capaz de mejorar las propiedades de ingeniería del suelo. Se ha utilizado para mejorar la fuerza, rigidez, y permeabilidad del suelo. La técnica MICP ha ganado mucha atención para la mejora del suelo en todo el mundo1,2,3,4. La precipitación de carbonato ocurre naturalmente y puede ser inducida por organismos no patógenos que son nativos del ambiente del suelo5. La reacción biogeoquímica MICP es impulsada por la existencia de bacterias ureolíticas, urea y una solución rica en calcio5,6. Sporosarcina pasteurii es una enzima ureasa altamente activa que cataliza la red de reacción hacia la precipitación de la calcita7,8. El proceso de hidrólisis de urea produce amonio disuelto (NH4+) y carbonato inorgánico (CO32-). Los iones de carbonato reaccionan con los iones de calcio para precipitarse como cristales de carbonato de calcio. Las reacciones de hidrólisis de urea se muestran aquí:
El caCO3 precipitado puede unir las partículas de arena para mejorar las propiedades de ingeniería del suelo tratado con MICP. La técnica MICP se ha aplicado en diversas aplicaciones, tales como la mejora de la resistencia y la rigidez del suelo, la reparación del hormigón, y la remediación ambiental9,10,11,12, 13 , 14 , 15.
16 desarrollaron un método de inmersión para preparar muestras tratadas con MICP. En este método se utilizó un molde flexible de contacto completo hecho de geotextil. El caCO3 precipitado se distribuyó uniformemente a través de sus muestras tratadas con MICP. 17 desarrolló un molde rígido de contacto completo para preparar muestras de vigas tratadas con MICP mediante un método de inmersión. La muestra tratada con MICP preparada por este método utilizando un molde de contacto completo rígido puede formar la forma de viga adecuada. La muestra tratada con MICP se dividió en cuatro y se midió el contenido de CaCO3. El contenido de CaCO3 osciló entre 8,4 y 1,5% a 9,4 a 1,2% en peso, lo que indicaba que el CaCO3 se distribuía uniformemente en las muestras tratadas con MICP por el método de inmersión. Estas muestras tratadas con MICP también lograron mejores propiedades mecánicas. Estas biomuestras tratadas con MICP alcanzaron una resistencia a la flexión de 950 kPa, que era similar a la de 20- 25% muestras tratadas con cemento (600- 1300 kPa). 10 añadió fibra discreta distribuida aleatoriamente en el suelo arenoso y tratada el suelo por el método de inmersión MICP. Encontraron que la resistencia a la cizalladura, la ductilidad y la tensión de falla del suelo tratado con MICP se mejoraron obviamente mediante la adición de fibra adecuada.
El método de inmersión para MICP se ha mejorado continuamente10,16,17. Este método se puede utilizar para preparar muestras de suelo tratadas con MICP y materiales de construcción prefabricados tratados con MICP, como ladrillos y vigas. Se desarrollaron diferentes dimensiones de geometría del molde de preparación de muestras. Se añadieron fibras en las muestras tratadas con MICP para mejorar sus propiedades. Este protocolo detallado estaba destinado a documentar los métodos de inmersión para el tratamiento MICP.
Protocol
Representative Results
Discussion
La técnica MICP por inmersión se presentó en este documento. Las muestras de suelo se sumergieron en el reactor por lotes para ser penetradas completamente por los medios de cementación en el proceso MICP. En este método, se aplicó un molde flexible de contacto completo, un molde rígido de contacto completo y un molde de ladrillo con núcleo para preparar muestras tratadas con MICP.
Se pueden diseñar diferentes moldes para diferentes requisitos de geometría. La estructura fibrosa de g…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Este trabajo fue apoyado por la Beca No 1531382 de la Fundación Nacional de Ciencias y MarTREC.
Materials
| Ammonium Chloride, >99% | Bio-world | 40100196-3 (705033) | |
| Ammonium Sulfate | Bio-world | 30635330-3 | |
| Calcium Chloride Dihydrate, >99% | Bio-world | 40300016-3 (705111) | |
| Nutrient Broth | Bio-world | 30620056-3 | |
| Sodium Bicarbonate, >99% | Bio-world | 41900068-3 (705727) | |
| Sporosarcina pasteurii | American Type Culture Collection | ATCC 11859 | |
| Synthetic fiber | FIBERMESH | Fibermesh 150e3 | |
| Tris-Base, Biotechnology Grade, >99.7% | Bio-world | 42020309-2 (730205) | |
| Urea, USP Grade, >99% | Bio-world | 42100008-2 (705986) | |
| Yeast Extract | Bio-world | 30620096-3 (760095) |
References
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