Mikrobiyal aracılı kalsit çökelmesi ile zeminlerin biyolojik iyileştirilmesinde bazı değişkenlerin etkisinin araştırılması

Abstract

Günümüzde kullanılabilir inşaat sahalarının azalmasıyla birlikte zeminlerin iyileştirilmesi daha da önem kazanmıştır. Bu kapsamda birçok zemin iyileştirme tekniği uygulanmakta ve başarılı sonuçlar alınabilmektedir. Mevcut zemin iyileştirme tekniklerinden daha çevreci ve yeni bir yaklaşım olan bakteriler aracılığıyla uygulanan biyolojik zemin iyileştirme tekniği ile zeminlerin birçok özelliği iyileştirilebilmektedir. Bu çalışma kapsamında, Viridibacillus arenosi bakterisi kullanılarak %35 rölatif sıkılığa ve farklı granülometriye sahip iki kum zemin üzerinde biyolojik zemin iyileştirmesi yapılmıştır. Parametre olarak farklı sıvı besiyerleri, uygulama solüsyonları, akış hızları, uygulama süreleri, uygulama şekilleri, farklı kalsiyum kaynakları ve magnezyum klorür kullanılmıştır. Bu parametrelerin iyileştirme üzerindeki etkileri serbest basınç, kesme kutusu, permeabilite deneyleri, pH, sızma hızı, kalsit yüzdesi, SEM, XRD, EDS, Line profil gibi analizlerle araştırılmıştır. Öncelikle farklı sıvı besiyerleri arasından spektrofotometre analizi ile en iyi kültür ortam koşulları belirlenmiştir. Uygulama şeklinin belirlenmesi amacıyla kültür ortamı ve uygulama solüsyonu zeminlere farklı şekillerde uygulanmıştır. Optimum uygulama şekli kullanılarak farklı uygulama süreleri (3,6,11 gün), akış hızları (0,266 mL/sn, 0,400 mL/sn, 0,666 mL/sn), farklı kalsiyum kaynakları, magnezyum klorür kullanılarak her bir zemin için optimum iyileştirme koşulları belirlenmiştir. Biyolojik iyileştirme sonucunda zeminlerin mukavemetleri, içsel sürtünme açıları ve kohezyonları artmış, geçirimlilikleri ise azalmıştır.

Improvement of soils has become more significant in line with the decrease of the usable construction sites in our day. Accordingly, numerous soil improvement techniques are implemented and successful results can be achieved. Furthermore numerous features of soils can be improved by virtue of the biological soil improvement technique implemented through utilization of bacteria, which is a more green and novel approach compared to existent soil improvement techniques. Biological soil improvement has been accomplished on two sand soils with 35% relative density and different granulometry implemented through utilization of Viridibacillus arenosi bacteria in line with the purview of this study. Different liquid media, application solutions, flow rates, application periods, application means, different calcium sources and magnesium chloride have been utilized as parameters. The effects of these parameters on the improvement were studied by unconfined compressive strength, shear box, permeability tests, pH, seepage rate, calcite percentage as well as by virtue of analyzes such as SEM, XRD, EDS and Lineprofile. First and foremost the best culture medium conditions were determined through spectrophotometer analysis among different liquid media. Culture medium and the application solution were applied to soils in different ways with an eye to determine the mode of administration. Optimum improvement conditions for each soil were determined through utilization of optimum method of administration, different application times (3, 6, 11 days), flow rates (0,266 mL/sec, 0,400 mL/sec, 0,666 mL/sec), different calcium sources and magnesium chloride. Strength of the soils, internal friction angles and cohesions increased and their permeability decreased as a result of the biological improvement.