Summary
Hier, microbieel geïnduceerde calciet neerslag (micp) technologie wordt gepresenteerd ter verbetering van de bodemeigenschappen door onderdompeling.
Abstract
Het doel van dit artikel is om een immersie methode te ontwikkelen om de door microbieel geïnduceerde calciet precipitatie (micp) behandelde monsters te verbeteren. Een batch reactor werd geassembleerd om bodemmonsters onder te dompelen in cementings media. De cematie media kunnen vrij diffuus in de bodemmonsters in de batch reactor in plaats van de cementatie media worden geïnjecteerd. Een volledig contact flexibele mal, een stijve full contact schimmel, en een gevulde baksteen mal werden gebruikt om verschillende bodemmonster houders voor te bereiden. Synthetische vezels en natuurlijke vezels werden geselecteerd om de met MICP behandelde bodemmonsters te versterken. De neergeprecipiteerde CaCO3 in verschillende delen van de micp-behandelde monsters werd gemeten. De CaCO3 -distributie resultaten toonden aan dat de neergeprecipiteerde CaCO3 op uniforme wijze in het bodemmonster werd verdeeld door de immersie methode.
Introduction
Als biologische grondverbeterings technologie is microbiologisch geïnduceerde calciet precipitatie (MICP) in staat om de technische eigenschappen van de bodem te verbeteren. Het is gebruikt om de sterkte, stijfheid, en permeabiliteit van de bodem te verbeteren. De micp-techniek heeft veel aandacht gekregen voor bodemverbetering wereldwijd1,2,3,4. Carbonaat neerslag gebeurt natuurlijk en kan worden geïnduceerd door niet-pathogene organismen die inheems zijn in het bodemmilieu5. De biogeochemische reactie van micp wordt gedreven door het bestaan van ureolytische bacteriën, ureum en een calcium-rijke oplossing5,6. Sporosarcina pasteurii is een zeer actief urease-enzym dat het reactie netwerk naar precipitatie van calciet7,8katalyseert. Het ureum hydrolyseproces produceert opgeloste ammonium (NH4 +) en anorganische carbonaat (co32-). De carbonaat ionen reageren met calciumionen om neer te slaan als calciumcarbonaat kristallen. De ureum hydrolyse reacties worden hier getoond:
De neergeprecipiteerde CaCO3 kan de zand deeltjes samenvoegen om de technische eigenschappen van de met micp behandelde grond te verbeteren. De micp-techniek is toegepast in verschillende toepassingen, zoals de verbetering van de sterkte en stijfheid van de bodem, reparatie van beton en milieusanering9,10,11,12, 13 , 14 , 15.
Zhao et al.16 ontwikkelde een immersie methode om micp-behandelde monsters voor te bereiden. Een volledig contact flexibele mal gemaakt van geotextiel werd gebruikt in deze methode. De neergeprecipiteerde CaCO3 is gelijkmatig verdeeld over de door micp behandelde monsters. Bu et al.17 ontwikkelde een stijve full-contact mal om met een Onderdompelings methode micp-behandelde bundel monsters te bereiden. Het MICP-behandelde monster dat door deze methode wordt bereid met behulp van een stijve volledige contact vorm kan de geschikte bundel vorm vormen. Het MICP-behandelde monster werd verdeeld in vier en de CaCO3 -inhoud werd gemeten. Het CaCO3 -gehalte varieerde van 8,4 ± 1,5% tot 9,4 ± 1,2% van het gewicht, wat aangaf dat de CaCO3 op uniforme wijze in de met micp behandelde monsters werd verdeeld via de Dompel methode. Deze MICP-behandelde monsters bereikten ook betere mechanische eigenschappen. Deze met micp behandelde bio-specimens bereikten een 950 kPa buiging sterkte, die vergelijkbaar was met die van 20-25% met cement behandelde monsters (600-1300 kPa). Li et al.10 toegevoegd willekeurig verdeelde afzonderlijke vezels in de zandgrond en behandelde de bodem door de micp onderdompeling methode. Ze ontdekten dat de shear Strength, ductiliteit en falen stam van de MICP-behandelde grond duidelijk werden versterkt door het toevoegen van geschikte vezels.
De immersie methode voor micp is voortdurend verbeterd10,16,17. Deze methode kan worden gebruikt om door MICP behandelde bodemmonsters en met MICP behandelde geprefabriceerde bouwmaterialen, zoals bakstenen en balken, voor te bereiden. Verschillende geometrie afmetingen van monster preparaat schimmel werden ontwikkeld. In de met MICP behandelde monsters werden vezels toegevoegd om hun eigenschappen te verbeteren. Dit gedetailleerde protocol was bedoeld om de Dompel methoden voor MICP behandeling te documenteren.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Opmerking: alle relevante materialen die in de volgende procedures worden gebruikt, zijn niet-gevaarlijk. Persoonlijke beschermingsmiddelen (veiligheidsbril, handschoenen, Labcoat, broek van volledige lengte, schoenen met gesloten teen) zijn nog steeds nodig.
1. bereiding van de bacterie oplossing
- Voorbereiding van het groeimedium (NH4-ye medium)
Opmerking: de componenten van de groeimedia per liter gedeïoniseerd water zijn: 20 g gistextract; 10 g van (NH4)2dus4; en 0,13 M Tris-buffer (pH 9,0).- Autoclaaf ingrediënten afzonderlijk.
- Los 20 g gistextract op en 10 g (NH4)2, dus4 in 1 L gedeïoniseerd water dat 0,13 M Tris-buffer bevat.
- Meng de componenten met behulp van magnetische roerder na sterilisatie.
- Voortplantings procedure van Sporosarcina pasteurii
Opmerking: gebruik in dit experiment 50 mL centrifugebuizen.- De bevroren bacteriën in een injectieflacon ontdooien.
- Open de injectieflacon.
- Breng 0,1 mL bacterie suspensie over naar een centrifugebuis met 10 mL vers groeimedium. Meng goed met de hand (inoculatie snelheid is 1:100). Herhaal 5 meer bacteriële suspensies met groeimedium. Bereid een controle buis alleen met 10 van verse groeimedium binnen.
Opmerking: de cryoprotectant die in de Vries/droog procedure wordt gebruikt, kan de groei in de primaire buis remmen. De deksels van buizen werden losjes aangescherpt om de aërobe toestand te behouden. - Inincuberen alle buisjes in een shaker bij 200 rpm bij 30 °C gedurende 48 tot 72 uur. Stop de incubatie als het groeimedium wordt troebel na 48 h. anders, de incubatie uitbreiden tot het maximum van 72 h.
- Centrifugeer de buisjes met bacteriën en groeimedium bij 4.000 x g gedurende 20 minuten.
- Verwijder het supernatant, vervang het met 25 mL vers groeimedium en meng goed met behulp van een Vortex-machine.
- Herhaal stappen 1.2.3-1.2.6 tweemaal om de activiteit van bacteriën volledig te stimuleren.
- Gebruik de suspensie van de buizen in stap 1.2.7 om meer buizen met 25 mL groeimedium te enten om de cultuur van bacteriën te verbeteren (inoculatie percentage is 1:100).
- Inincuberen alle buisjes in een shaker bij 200 rpm bij 30 °C gedurende 48 uur.
- Centrifugeer de buisjes met bacteriën en groeimedium bij 4.000 x g gedurende 20 minuten.
- Verwijder de supernatant, vervang met Fresh Growth medium en meng goed door een Vortex-machine.
- Pas de bacterie concentratie aan met behulp van het verse groeimedium vóór de MICP-experimenten. Bereken de concentratie van bacteriën door de optische dichtheid van de suspensie bij 600 nm, die werd gemeten met een spectrofotometer. De OD600 in dit experiment was 0,6.
2. bereiding van de cementings media
Opmerking: Cementings media worden gebruikt om chemicaliën te leveren om de calciet precipitatie te induceren tijdens de MICP behandeling. De ureum-CA2 + molaire verhouding is 1:1. De chemische bestanddelen van cement dragers worden weergegeven in tabel 1. De volgende procedure is voor 20 L cementingsmedia met 0,5 M ca.
- Bereid 20 liter water in een plastic doos.
- Los 200 g van NH4Cl, 60 g nutriënt bouillon, 42,4 g NaHCO3, 600 g ureum en 1470 g CACL2 ∙2H2O op in de 20 L gedistilleerd water. Meng goed met roerstaaf.
3. bereiding van de mallen
- Voorbereiding van volledig contact flexibele matrijs (FCFM)
Opmerking: de volledige contact flexibele mal is gemaakt van geotextiel. De geotextiel heeft een grijp treksterkte van 1.689 N, een trapeziumvormige Scheursterkte van 667 N, een schijnbare openingsgrootte van 0,15 mm, een waterdebiet van 34 mm/s, een dikte van 1,51 mm en een eenheids massa van 200 g/m2. De grootte van de mal kan worden gevarieerd om verschillende monster groottes te bereiden (bijvoorbeeld, niet-gesloten Compressietest monster of direct shear testmonster).- Omdat de FCFM bestaat uit een ringvormige deel, een bodem en een omslag, snijd de geotextiel in de samenstellende delen van FCFM.
- Naai de drie delen van FCFM samen, zoals weergegeven in Figuur 1.
- Voorbereiding van stijve full contact matrijs (RFCM) voor bio-bakstenen
Let op: de stijve full contact mal bestaat uit een flexibele laag en een stijve houder. De flexibele laag is gemaakt van hetzelfde geotextiel als de FCFM. De stijve houder is gemaakt van een polypropyleen geperforeerde plaat met 6,35 mm diameter gespreide gaten verdeeld over de polypropyleen geperforeerde plaat en de speling afstand tussen de aangrenzende gaten is 9,53 mm. Een mal bestaat uit drie kamers en de grootte van elke kamer is 177,8 mm lang, 76,2 mm breed en 38,1 mm in hoogte. De grootte van RFCM kan worden gevarieerd om verschillende steekproefgrootte voor te bereiden. De gaten in de stijve houder maken het mogelijk om cement media vrij door de flexibele laag te laten stromen.- Bereid de polypropyleen geperforeerde plaat voor de samenstellende stukken van de stijve houder.
- Monteer de stukjes stijve houder met plastic schroeven en moeren.
- Bereid de samenstellende delen van de geotextiele flexibele laag. De flexibele laag bestaat uit een bodem en een omslag.
- Plaats de onderkant van de flexibele laag in de stijve houder.
- Zodra het zand in de mal is toegevoegd, plaatst u de cover van de flexibele laag en fixeert u door op de bovenkant van het zand monster te naaien, zoals weergegeven in Figuur 2.
- Bereiding van holle baksteen mal
Opmerking: de holle bakstenen mal bevat een stijve houder, een flexibele laag en kartonnen buizen. De grootte van de kartonnen buis is 60 mm x 140 mm x 60 mm. Drie kamers zijn opgenomen in één mal en de grootte van elke mal kamer is 177,8 mm lang, 76,2 mm breed en 38,1 mm in de hoogte in deze procedure.- Bereid het polypropyleen geperforeerde blad voor de samenstellende delen van de stijve houder.
- Boorgaten aan de onderkant van het stijve houder stuk. De grootte van de gaten is 61 mm in diameter. De plaats van de gaten in elke kamer wordt weergegeven in Figuur 3a.
- Monteer de stukken van de stijve houder met plastic schroeven en moeren.
- Monteer de kartonnen buizen in de geboorde gaten aan de onderkant van de stijve houder.
- Bereid de samenstellende delen van de geotextiele flexibele laag. De flexibele laag bestaat uit een bodem en een omslag. Gaten zijn ook nodig op de flexibele laag op dezelfde locatie van kartonnen buizen.
- Zodra het zand in de mal is toegevoegd, plaatst u de cover van de flexibele laag en fixeert u door op de bovenkant van het zand monster te naaien, zoals afgebeeld in Figuur 3b.
4. voorbereiding van de batch reactor
Opmerking: de in Figuur 4 getoonde reactor bestaat uit een plastic doos, cementings media, een voorbeeld ondersteunde plank en luchtpompen. De bodemmonsters kunnen volledig onderdompelen in de cement-media, terwijl de cementingmedia vrij kunnen diffuus in de bodemmonsters door deze methode. De luchtpomp in de reactor levert zuurstof voor bacteriën. Om de effecten van verschillende zuurstoftoevoer op MICP-behandeling te bepalen die door Sporosarcina pasteuriiworden gekatalyseerd, voerde Li et al. 201718 contrast tests uit onder drie verschillende omstandigheden: een beluchte toestand, een lucht beperkings voorwaarde en een Open-Air conditie. Ze vonden dat een goed-oxygenated voorwaarde essentieel is om MICP processen gekatalyseerd door aërobe bacteriën te verbeteren.
- Verbind de luchtpomp met de luchttoevoer met een kunststof slang.
- Plaats de luchtpomp in de plastic doos.
- Giet de cement media in de plastic doos.
5. bereiding van bodemmonsters
- Bereiding van het met MICP behandelde bodemmonster
Let op: Ottawa Sand (99,7% Quartz) wordt gebruikt in de experimenten. Het zand is uniform met een mediane deeltjesgrootte van 0,46 mm en er zijn geen boetes inbegrepen. Het is geclassificeerd als slecht gegradeerd zand op basis van de uniforme bodem geclassificeerd systeem (USCS).- Voeg droog zand toe in mallen door de lucht pluviatie methode (FCFM, RFCM, holle bakstenen mal) om een mediane dichte toestand te bereiken (Dr in het bereik van ongeveer 42 – 55%, en droge dichtheid van zand in het bereik van 1.58 – 1,64 g/cm3).
Opmerking: het gewicht van zand varieert volgens verschillende soorten mallen: 145 ± 5 g zand voor het UCS-testmonster, dat 38,6 mm in diameter en 76,2 mm hoog is. - Plaats het deksel op de bovenkant van de samples en bevestig het door te naaien.
- Giet de bacterie oplossing met een vaste waarde voor de extinctie door de permeabele geotextiele afdekking in de monsters en zorg ervoor dat deze verzadigd zijn.
Opmerking: de hoeveelheid bacterie oplossing varieerde volgens verschillende monsters: 50 mL bacterie oplossing voor een UCS-testmonster, met een diameter van 38,6 mm en een hoogte van 76,2 mm. - Plaats de monsters op het voorbeeld ondersteunde plank zoals afgebeeld in Figuur 5a.
- Dompel de hele plank onder in de batch reactor gevuld met cement.
- Zet de luchttoevoer aan en pas de luchtuitgang aan om de lucht verzadiging van 100% te behouden. Wacht 7 dagen MICP-reactie.
- Neem de monsters uit de reactor, zoals afgebeeld in Figuur 5b.
- Verwijder de monsters door de volledige contact buigzame mal te snijden of de stijve houder te degraderen en vervolgens de flexibele laag te snijden.
- Was de monsters met water om de rest oplossing in de poriën ruimte te verwijderen.
- Plaats de monsters in de 105 °C oven voor 48 uur totdat hun gewichten constant blijven. De monsters kunnen na het drogen van de oven ook worden getest of behandeld.
- Voeg droog zand toe in mallen door de lucht pluviatie methode (FCFM, RFCM, holle bakstenen mal) om een mediane dichte toestand te bereiken (Dr in het bereik van ongeveer 42 – 55%, en droge dichtheid van zand in het bereik van 1.58 – 1,64 g/cm3).
- Bereiding van met vezels versterkt MICP-behandeld bodemmonster
Opmerking: synthetische vezels (Zie tabel met materialen) en natuurlijke palm vezels zoals afgebeeld in Figuur 6 worden in deze procedures gebruikt.- Meng voor de synthetische vezel de voorgestelde inhoud van vezels en 900 g droog zand in kleine stappen met de hand om een uniform mengsel te verkrijgen. Het vezelgehalte in dit experiment is vastgesteld op 0,3% van het gewicht van het droge zand.
- Verdeel voor de natuurlijke Palm vezel 760 g zand in vier gelijke delen. Voeg deze vier delen zand en drie lagen vezels in RFCM toe met intervallen.
- Herhaal dezelfde procedure als stappen 5.1.2 — 5.1.10 om het MICP-behandelde monster te krijgen.
- Bereiding van met cement behandelde bakstenen met bio-oppervlaktebehandeling
Opmerking: Portland Cement (TYPE I/II) met een soortelijk gewicht van 3,15 wordt gebruikt als cementeer middel voor de met cement behandelde monsters in dit experiment. De vroege sterkte winst van dit cement toegestaan de verschillende uithardingstijden varieerden van 7 tot 21 dagen. Het aandeel toegevoegde cement in deze procedure is 10% van het gewicht van het droge zand.- Meng 900 g zand, 90 g cement en 200 mL water om een uniform mengsel te bereiken.
- Voeg het mengsel toe aan de stijve mal. De grootte van de stijve mal is 177,8 mm lang, 76,2 mm breed en 38,1 mm in hoogte.
- Genezing gedurende 7 dagen bij een constante luchtvochtigheid van 100% en een constante temperatuur van 25 °C.
- Plaats de monsters in de 105 °C oven gedurende 48 uur totdat de gewichten constant blijven.
- Herhaal dezelfde procedure als stappen 5.1.3 — 5.1.8.
- Plaats de monsters in de 105 °C oven gedurende 48 uur totdat de gewichten constant blijven. De monsters kunnen na het drogen van de oven ook worden getest of behandeld.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Figuur 7 toont de verdeling van neergeprecipiteerde CaCO3 gedurende het door micp behandelde monster. Het met MICP behandelde monster werd onderverdeeld in drie verschillende gebieden. Het CaCO3 -gehalte in elk gebied werd getest met de zure wasmethode. Om neergeprecipiteerde carbonaten op te lossen, werden de droge MICP-behandelde monsters gewassen in een HCl-oplossing (0,1 M), vervolgens gespoeld, afgevoerd en in de oven gedroogd gedurende 48 uur. De verschil waarde tussen de massa's van de monsters vóór en na het wassen van zuur werd beschouwd als de massa van de carbonaten die in de met MICP behandelde monsters zijn neergeprecipiteerd. Het CaCO3 -gehalte wordt aangegeven als percentage van het monstergewicht. Het CaCO3 -gehalte van het met micp behandelde monster door de Dompel methode varieerde van 9,0% tot 9,5%. De resultaten gaven aan dat de neergeprecipiteerde CaCO3 gelijkmatig verspreid was over het bodemmonster. Terwijl Martinez et al. 201319 experimenten uitgevoerd op 50 cm lange zand kolommen door middel van een injectie methode in het laboratorium, ontdekten ze dat de calciet niet gelijkmatig verdeeld was langs de met micp behandelde zand kolom. Het grootste deel van de calciet neergeprecipiteerd in de buurt van de influent kolom en belemmerde de cematie reactie in de diepere sectie van de kolom.
De stress-strain curven van bio-baksteen versterkt met drie lagen palm vezels en niet-versterkte bio-baksteen verkregen met behulp van een vierpunts test wordt weergegeven in Figuur 8. De buiging sterkte van niet-versterkte bio-steen was 1.150 kPa, terwijl die van versterkte bio-steen 980 kPa was. Hun buiging sterke punten waren vergelijkbaar, maar de buiging stam werd aanzienlijk verbeterd door toevoeging van de palm vezels. Deze resultaten geven aan dat Palm vezels kunnen bijdragen aan de verbetering van de ductiliteit.
Figuur 1: volledig contact flexibele mal voor direct shear tests.
De volledige contact flexibele mallen zijn gemaakt van geotextiel. De geotextiel was een polypropyleen, stapelvezels en naald geperforeerd nonwoven materiaal. De cilindervormige mal had een diameter van 62 mm en een hoogte van 26 mm. Klik hier om een grotere versie van dit cijfer te bekijken.
Figuur 2: monstervoorbereiding van bio-bakstenen.
Geassembleerde mal voor baksteen; 
Zand toegevoegd in de mal; 
Flexibele afdekking toegevoegd aan de bovenkant van het zand monster. De stijve full contact mal bestaat uit een flexibele laag en een stijve houder. De flexibele laag werd gemaakt van geotextiel en de stijve houder werd gemaakt van een polypropyleen geperforeerde plaat. De mal bestond uit drie kamers en de grootte van elke kamer was 177,8 mm lang, 76,2 mm breed en 38,1 mm in hoogte. Klik hier om een grotere versie van dit cijfer te bekijken.
Figuur 3: gevulde bakstenen mallen.
a) gaten verdeling op één kamer van schimmel; b) monstervoorbereiding van bio-gevulde bakstenen geassembleerd mal voor gevulde baksteen; Zand toegevoegd in de mal; Flexibele afdekking toegevoegd aan de bovenkant van het zand monster. De gevulde bakstenen mal bevatte een stijve houder, een flexibele laag en kartonnen buizen. De grootte van de kartonnen buis was 60 mm x 140 mm x 60 mm. Drie kamers werden opgenomen in een mal en de grootte van elke kamer van schimmel was 177,8 mm lang, 76,2 mm breed en 38,1 mm in hoogte. Klik hier om een grotere versie van dit cijfer te bekijken.
Figuur 4: schets van een batch reactor voor MICP.
Alle monsters werden bereid in een volledig geroerd tank reactor. De batch reactor bevatte een plastic doos om bodemmonsters en cementingmedia te bevatten, een magnetische mixer om de oplossing uniform te houden, en een luchtpomp voor het leveren van zuurstof voor bacteriën. Een belangrijk kenmerk van deze methode is om bodemmonsters volledig onder te dompelen in de cementings media en om de cementingmedia vrij in de bodemmonsters te laten dringen. Klik hier om een grotere versie van dit cijfer te bekijken.
Figuur 5: bodemmonsters die op de ondersteunde plank worden geplaatst.
a) vóór de micp-reacties; b) na de micp-reacties. De bio-bakstenen monsters werden bereid met de volledige contact mal. Een geotextielkap werd aangebracht op de bovenkant van de mal. Elke bio-steen had een afmeting van 177,8 mm lang, 76,2 mm breed en 38,1 mm in hoogte. Klik hier om een grotere versie van dit cijfer te bekijken.
Figuur 6: a) synthetische vezels; b) natuurlijke palm vezels.
De synthetische vezel was een homopolymeer polypropyleen multifilament vezel met een soortelijk gewicht van 0,91. Het is chemisch inert met hoge zure zout resistentie. De lengte en dikte van de in deze studie gebruikte vezels waren respectievelijk 12 en 0,1 mm, met een hoogte-breedte verhouding van 120 tussen de lengte en de dikte van de vezels. Klik hier om een grotere versie van dit cijfer te bekijken.
Figuur 7: CaCO3 -verdeling in drie gebieden van het met micp behandelde monster.
Drie zones werden in het monster verdeeld. In elke zone werd de hoeveelheid neergeprecipiteerde CaCO3 gemeten en berekend als gewichtspercentage. Klik hier om een grotere versie van dit cijfer te bekijken.
Figuur 8: buiging stress als functie van buiging strain voor ongewapende bio-baksteen en met palm vezels versterkte bio-steen met micp behandeling.
De buiging sterkte van niet-versterkte bio-steen was 1.150 kPa, terwijl die van versterkte bio-steen 980 kPa was. De buiging-stam werd aanzienlijk verbeterd door toevoeging van palm vezels. Deze resultaten geven aan dat Palm vezels kunnen bijdragen aan de verbetering van de ductiliteit. Klik hier om een grotere versie van dit cijfer te bekijken.
| Chemische | Concentratie van de cematie media (g/L) | |||
| 0,25 M ca | 0,5 M ca | 1 M ca | 1,5 M ca | |
| NH4cl | 10 | 10 | 10 | 10 |
| Nutriënt Bouillon | 3 | 3 | 3 | 3 |
| NaHCO3 | 2,12 | 2,12 | 2,12 | 2,12 |
| Ureum | 15 | 30 | 60 | 90 |
| CaCl2∙ 2H2O | 36,8 | 73,5 | 147 | 220,5 |
Tabel 1: chemische bestanddelen van cement dragers. De chemicaliën werden gebruikt voor het bereiden van vier concentraties van cementings media in 0,25 M CA, 0,5 M CA, 1 M CA, en 1,5 M ca. De ureum-CA2 + molaire verhouding werd vastgesteld als 1:1.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
De MICP techniek door onderdompeling werd in dit artikel gepresenteerd. Bodemmonsters werden ondergedompeld in de batch reactor om volledig gepenetreerd te worden door cementingsmedia in het MICP proces. Bij deze methode werd een volledige contact flexibele mal, een stijve full-contact mal en een gevulde bakstenen mal aangebracht om MICP-behandelde monsters voor te bereiden.
Verschillende mallen kunnen worden ontworpen voor verschillende geometrie-eisen. De vezelstructuur van geotextiel verhoogde het contactoppervlak tussen zand en cement, wat de penetratie van cement media in bodemmonsters effectief verhoogde. De grote hoeveelheden poriën van geotextiel lieten ook meer neerslag binnen de mal ontstaan om de sterkte van MICP-behandelde monsters te verbeteren. De bodemeigenschappen van MICP-behandelde monsters, zoals sterkte en calciet gehalte, werden sterk verbeterd door deze mallen in de Dompel methode te gebruiken. De immersie methode toonde een voordeel bij de voorbereiding van geprefabriceerde bouwmaterialen, zoals bio-bakstenen en bio holle bakstenen. Synthetische vezels en natuurlijke vezels kunnen in de bodem worden toegevoegd om de met MICP behandelde monsters te verbeteren. Vezel toevoeging is een geschikte manier om geprefabriceerde MICP-behandelde materialen te verbeteren. De MICP-techniek met Dompel methode kan worden toegepast om oppervlaktebehandeling van met cement behandelde bakstenen te verbeteren, zoals het verhogen van de duurzaamheid van met cement behandelde materialen door hun permeabiliteit te verminderen. Echter, deze onderdompeling methode is moeilijk te implementeren in het veld als gevolg van de beperking van de werking ervan, toekomstig onderzoek over het gebruik van deze methode op de site is nodig om deze methode toe te passen in het veld.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
We hebben niets te onthullen.
Acknowledgments
Dit werk werd gesteund door de National Science Foundation Grant No. 1531382 en MarTREC.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 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
- Cheng, L., Shahin, M. A., Mujah, D. Influence of key environmental conditions on microbially induced cementation for soil stabilization. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering. 143 (1), 04016083-04016091 (2016).
- Whiffin, V. S., van Paassen, L. A., Harkes, M. P. Microbial carbonate precipitation as a soil improvement technique. Geomicrobiology Journal. 24 (5), 417-423 (2007).
- van Paassen, L. A., Ghose, R., van der Linden, T. J., van der Star, W. R., van Loosdrecht, M. C. Quantifying biomediated ground improvement by ureolysis: large-scale biogrout experiment. Journal of Geotechnical And Geoenvironmental Engineering. 136 (12), 1721-1728 (2010).
- Montoya, B. M., DeJong, J. T. Stress-strain behavior of sands cemented by microbially induced calcite precipitation. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering. 141 (6), 04015019 (2015).
- DeJong, J. T., Fritzges, M. B., Nüsslein, K. Microbially induced cementation to control sand response to undrained shear. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering. 132 (11), 1381-1392 (2006).
- Zhao, Q., et al. Factors affecting improvement of engineering properties of MICP-treated soil catalyzed by bacteria and urease. Journal of Materials in Civil Engineering. 26 (12), 04014094 (2014).
- Castanier, S., Le Métayer-Levrel, G., Perthuisot, J. P. Ca-carbonates precipitation and limestone genesis—the microbiogeologist point of view. Sedimentary Geology. 126 (1-4), 9-23 (1999).
- Burne, R. A., Chen, Y. Y. M.
- Bernardi, D., DeJong, J. T., Montoya, B. M., Martinez, B. C. Bio-bricks: biologically cemented sandstone bricks. Construction and Building Materials. 55, 462-469 (2014).
- Li, M., et al. Influence of fiber addition on mechanical properties of MICP-treated sand. Journal of Materials in Civil Engineering. 28 (4), 04015166 (2015).
- Achal, V., Kawasaki, S. Biogrout: a novel binding material for soil improvement and concrete repair. Frontiers in Microbiology. 7, 314 (2016).
- Al Qabany, A., Soga, K., Santamarina, C. Factors affecting efficiency of microbially induced calcite precipitation. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering. 138 (8), 992-1001 (2011).
- Lin, H., Suleiman, M. T., Brown, D. G., Kavazanjian, E. Mechanical behavior of sands treated by microbially induced carbonate precipitation. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering. 142 (2), 04015066 (2015).
- Lauchnor, E. G., Topp, D. M., Parker, A. E., Gerlach, R. Whole cell kinetics of ureolysis by sporosarcina pasteurii. Journal of Applied Microbiology. 118 (6), 1321-1332 (2015).
- Nafisi, A., Montoya, B. M. A new framework for identifying cementation level of MICP-treated sands. IFCEE. , conference paper (2018).
- Zhao, Q., Li, L., Li, C., Zhang, H., Amini, F. A full contact flexible mold for preparing samples based on microbial-induced calcite precipitation technology. Geotechnical Testing Journal. 37 (5), 917-921 (2014).
- Bu, C., et al. Development of a Rigid Full-Contact Mold for Preparing Biobeams through Microbial-Induced Calcite Precipitation. Geotechnical Testing Journal. 42 (3), 656-669 (2018).
- Li, M., Wen, K., Li, Y., Zhu, L. Impact of oxygen availability on microbially induced calcite precipitation (MICP) treatment. Geomicrobiology Journal. 35 (1), 15-22 (2018).
- Martinez, B. C., et al. Experimental optimization of microbial-induced carbonate precipitation for soil improvement. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering. 139 (4), 587-598 (2013).
