Abstract
This paper presents an environment-friendly sand cementation method by precipitating calcium carbonate using plant extracts. The plant extracts contain urease like $Sporosarcina$ $pasteurii$, which can decompose urea into carbonate ion and ammonium ion. It can cause cementation within sand particles where carbonate ions decomposed from urea combine with calcium ions dissolved from calcium chloride or calcium hydroxide to form calcium carbonate. Plant extracts, urea and calcium chloride or calcium hydroxide were blended and then mixed with Nakdong River sand. The mixed sand was compacted into a cylindrical specimen and cured for 3 days at room temperature ($18^{\circ}C$). Unconfined compression test, SEM and XRD analyses were carried out to evaluate three levels of urea concentration and two different calcium sources. As urea concentration increased, the unconfined compressive strength increased up to 10 times those without plant extracts because calcium carbonate precipitated more, regardless of calcium source. It was also found that the strength of specimen using calcium chloride was higher than that of specimen using calcium hydroxide.
본 연구에서는 식물추출액을 이용하여 모래 입자 사이에 친환경적으로 탄산칼슘을 석출시켜 모래 고결을 유발하고자 하였다. 식물추출액에는 고결유발 미생물(예: $Sporosarcina$ $pasteurii$)과 같이 요소를 탄산이온과 암모늄이온으로 분해하는 우레아제 성분이 포함되어 있다. 분해된 탄산이온과 용액 속에 녹아 있는 칼슘이온이 결합하여 탄산칼슘을 석출시키는 원리를 이용하여 모래의 고결을 유도하였다. 깨끗한 낙동강모래에 식물추출액과 요소 그리고 칼슘원(염화칼슘 또는 수산화칼슘)을 혼합한 용액을 섞어서 비빈 다음 다짐방법으로 공시체를 제작하였다. 요소의 농도를 세 종류로 달리하였으며, 제작된 공시체를 실내($18^{\circ}C$)에서 3일 동안 양생시킨 다음 일축압축시험과 SEM 및 XRD분석을 실시하여 사질토의 고결 정도를 연구하였다. 칼슘원에 관계없이 요소의 농도가 높을수록 탄산칼슘이 더 많이 침전되어 일축압축강도는 식물추출액을 사용하지 않은 경우보다 최대 10배까지 증가하는 경향을 보였다. 염화칼슘을 사용한 공시체가 수산화칼슘을 사용한 경우보다 더 높은 강도를 나타내었다.
