Journal of the Korean Geotechnical Society (한국지반공학회논문집)

Korean Geotechnical Society (한국지반공학회)
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Effect of Biomineralization on the Strength of Cemented Sands

미생물에 의해 생성된 광물질이 고결모래의 강도에 미치는 영향

  • 박성식 (경북대학교 건축토목공학부 토목공학) ;
  • 김화중 (경북대학교 건축토목공학부 건축공학) ;
  • 이준철 (경북대학교 건축토목공학부 건축공학)
  • Received : 2011.01.28
  • Accepted : 2011.05.03
  • Published : 2011.05.31
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Abstract

There are some kinds of microorganisms within soils which can precipitate some minerals such as calcite under suitable conditions. Such precipitated calcites within pores of soil may reduce permeability and also cement soil particles. In this study, whether such microorganisms can fill pores within soil and increase the strength is investigated. Basillus pasteurii was repeatedly injected into weakly cemented sand with 3% cement ratio up to 10 times for 20 days. Then, cemented sand injected with microorganisms was tested for an unconfined compressive strength and evaluated for filling voids between soil particles. The unconfined compressive strength of one time injected specimen showed a 5% increase compared to untreated specimen. However, for more than two times the strength of injected specimens gradually decreased up to 50% of the untreated specimen by microorganisms. As the number of microorganism injection increased, the amount of calcite precipitation slightly increased within voids. However, over-precipitated calcites may result in strength decrease of slightly cemented soils.

흙 속에 존재하는 미생물 중에는 탄산칼슘과 같은 광물질을 생성시키는 미생물이 있으며, 이렇게 생성된 탄산칼슘은 지반 내의 공극에 침전되어 수밀성을 높이거나 지반을 고결시킬 수 있다. 본 연구에서는 이와 같은 미생물이 지반 내에서 광물질을 어느 정도 생성하는지와 생성된 광물질이 지반의 강도에 어떤 영향을 미치는지 분석하였다. 현장지반의 약한 고결상태를 모사하기 위하여 모래에 3%의 시멘트를 섞어 3일 동안 양생시킨 원형공시체를 제작하였다. 약하게 고결된 공시체에 Sporosarcina pasteurii 균 용액을 20일 동안 최대 10회 반복 주입한 다음 공시체의 일축압축강도와 공극을 채운 광물질을 분석하였다. 미생물을 1회 주입한 경우 공시체의 일축압축강도는 미생물이 들어가지 않은 경우보다 5% 정도 증가하였으나, 2회 이상 주입할 경우 강도는 오히려 감소하였으며 주입 횟수가 증가할수록 일축압축강도는 계속 감소하여 최대 50%까지 감소하였다. 미생물을 반복 주입할 경우 주입 횟수에 따라 고결모래 내에 탄산칼슘이 지속적으로 생성되면서 공극을 채우는 정도가 증가하였다. 하지만, 약하게 고결된 지반 내에 탄산칼슘이 일정 이상 침전될 경우 강도는 오히려 감소하였다.

Keywords

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