Soil cementation using plant extract

Sung-Sik Park, Sun-Kyu Choi, In-Hyun Nam

In the proceedings of: GeoMontréal 2013: 66th Canadian Geotechnical Conference; 11th joint with IAH-CNC

Session: Posters - Geotechnical

ABSTRACT: A plant (Jack Bean) extract can function as a urease catalyst, similar to certain microorganisms such as Sporosarcina pasteurii, which can decompose urea into carbonate and ammonium ions. Carbonate ions decomposed from urea can combine with calcium ions to form calcium carbonate (usually calcite mineral). In this study, calcium chloride, calcium hydroxide, or calcium nitrate was added to urea solution with Jack Bean extract and then mixed with Nakdong River sand to precipitate calcite within sand grains. The mixed sand was compacted into a cylindrical specimen and cured for 3 days at room temperature. A specimen without Jack Bean extract was also prepared for comparison. A series of unconfined compression tests and analytical methods was carried out on sand treated with various amounts of urea and different calcium sources. With increasing urea amount, the unconfined compressive strength (UCS) of the sand treated with Jack Bean extract was increased 10-fold up to 317 kPa, compared to that of the sand without Jack Bean extract. Its strength was similar to that of 4% cemented sand with high-early strength Portland cement. The strength of the specimen containing calcium chloride was higher than that with calcium hydroxide or calcium nitrate.

RÉSUMÉ: Un Jack fonctions d'extrait de haricot uréase comme certains micro-organismes tels que Sporosarcina pasteurii, qui peut se décomposer l'urée en ions carbonate et d'ammonium. Ions carbonate décomposées à partir de l'urée peuvent se combiner avec des ions calcium pour former du carbonate de calcium (calcite minérale habituellement). Dans cette étude, on ajoute du chlorure de calcium, l'hydroxyde de calcium, ou le nitrate de calcium dans une solution d'urée avec prise d'extrait de haricot et ensuite mélangés avec du sable de rivière Nakdong à calcite précipitée à l'intérieur des grains de sable. Le mélange de sable est compacté dans une éprouvette cylindrique et durci pendant 3 jours à température ambiante. Un spécimen sans prise extrait de haricot a également été préparé pour la comparaison. Une série d'essais de compression simple et des méthodes analytiques ont été effectuées sur sable traité avec différentes quantités d'urée et de différentes sources de calcium. Comme la quantité d'urée a augmenté, la résistance en compression simple (UCS) de sable traité avec prise d'extrait de haricot augmentée jusqu'à 317 kPa qui est 10 fois supérieur à celui d'un sans prise extrait de haricot. Sa force était semblable à celle de 4% du sable cimenté avec du ciment Portland à haute résistance initiale. On a également constaté que la force de l'échantillon en utilisant du chlorure de calcium était supérieur à celui de l'hydroxyde de calcium ou de nitrate de calcium.

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