TWI414664B - An improved method of using microbiological sites - Google Patents

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Description

使用微生物之地盤的改良方法
本發明係關於加入微生物於含海岸沿岸之貝殼等、鈣之地盤中，藉由微生物之代謝作用而使發生二氧化碳，此二氧化碳與鈣反應而固結地盤之地盤改良方法，尤其於固結地盤時不發生有害物質，不因此而對環境造成不良影響，而且無需大規模的裝置或有害藥品，適用於液狀化對策工程、結構物基礎下之耐震補強等之地盤改良方法。
作為藉由注入材料固結地盤以達到改良地盤之方法，傳統上，採用注入作為注入材料之水玻璃或水泥於地盤中之固結地盤之方法。
然而，此方法中注入材料為強鹼，或使用強酸等，有對環境造成不良影響之虞，另外，操作上必須注意，並且，可使用的地盤受到限制。
於可能發生地盤液狀化之地盤，多為含海岸沿岸之貝殼等、鈣之地盤。然而，要求改良地盤時，對周圍環境無影響之改良地盤方法時，傳統之二氧化矽化合物等之強鹼或作為反應材料的酸於改良地盤後，未反應物質有溶解之可能性。另外，使用水玻璃及鈣之注入材料，因為凝膠化時間短，所以不滲透於地盤中，難以改良廣範圍之地盤。
另外，依據本申請人之藉由將以鹼土金屬化合物作為有效成份之A液，及1種或多種選自碳酸、重碳酸、硫酸 、磷酸及此等金屬鹽所成群作為有效成份之B液，滲透或注入於土中，或與土混合，使形成不溶性鹽，因為鹼污染少，或二氧化矽部份不溶出，所以不發生水質污染之發明係已經眾所周知。(特開2004-67819號公報)本發明者等進一步改良方法，發現藉由微生物之代謝作用產生的二氧化碳，即使酸或鹼的使用量少，凝膠化時間長，仍得到安定的凝膠，開發不對環境造成不良影響的地盤，完成本發明。
[專利文獻1]特開2004-67819號公報
因此，本發明之課題係開發追求更減低環境的影響，僅使用自然狀態存在的物質，即使於改良地盤周邊或改良地盤後，仍不發生有害物質，改良上述已知技術存在的缺點之改良廣範圍地盤之方法。
為解決上述課題，依據本發明，投入微生物於含鈣地盤中，藉由微生物之代謝作用產生的二氧化碳與鈣反應而固結地盤為特徵。
另外，為解決上述課題，依據本發明，加入微生物、作為微生物營養源之有機物及鹼土金屬化合物於含鈣地盤 中，使地盤中之鹼土金屬反應而固結地盤為特徵。
因為上述本發明係加入微生物於含海岸沿岸之貝殼等、鈣之地盤中，藉由微生物之代謝作用而使發生二氧化碳，此二氧化碳與鈣反應而固結地盤，所以於固結地盤時不發生有害物質，不因此而對環境造成不良影響，而且無需大規模的裝置或有害藥品，適用於液狀化對策工程、結構物基礎下之耐震補強等之地盤改良方法。
 [實施方式發明之最佳型態]
微生物係如下式所示，於代謝活動中，自有機營養源產生二氧化碳。
C6 H12 O6 +6O2 →6CO2 +6H2 O(好氣性條件)
C6 H12 O6 →2CO2 +2C2 H5 OH(嫌氣性條件)
此時土壤中溶解的鈣，或注入地盤中的鈣與微生物生的二氧化碳反應，如下式所示，於土粒子間析出、沈澱碳酸鈣，硬化地盤。
Ca2+ +CO2 +H2 O→CaCO3 +2H+
因此，於含鈣地盤中，注入微生物於地盤中，藉由微生物排出的二氧化碳，析出地盤中的鈣而可固結地盤。
另外，注入有機營養源，依有機營養源之種類或量而改變微生物之代謝速度，因為隨著二氧化碳排出量改變，鈣鹽之析出量變化，所以可調整地盤之硬化時間及強度。 地盤中鈣溶解量少時，或改良地盤成高強度時，亦可於地盤中再注入鹼土金屬化合物，增加鈣鹽之析出量。
另外，於存在許多微生物之地盤中，藉由以有機營養源調整地盤中之微生物代謝，與地盤中之鈣或注入的鈣反應，可使鈣鹽析出。
本發明之地盤改良方法係加入微生物於含鈣地盤中，藉由微生物之代謝作用產生的二氧化碳與鈣反應而固結地盤。
另外，本發明之地盤改良方法係加入微生物、作為微生物營養源之有機物及鹼土金屬化合物於含鈣地盤中，使地盤中之鹼土金屬反應而固結地盤。
本發明中所謂的含鈣地盤係指貝殼或石灰等存在於地盤中，或溶解成鈣離子而存在於地盤中者。另外，本發明中所謂的鹼土金屬化合物係指1種或多種選自鹼土金屬之氯化物、微粒子石灰、及微粒子水泥所成群，以水溶性化合物為宜。另外，碳酸鈣有3種不同之結晶型(方解石(Calcite)、霰石(Aragonite)、球霰石(Vaterite))，自常溫、常壓之鈣溶液中通常析出方解石，但於溶液中添加少量的Mg2+ 或某種有機成份時，析出霰石或球霰石。因為霰石或球霰石於係結晶成長時，具有明顯的方向性，所以若可控制碳酸鈣之結晶形態，有可比較自由地控制地盤之力學特性或水理學特性之異方向性之可能性。
本發明所使用之微生物若為不易影響人體或環境者則可使用。尤其，亦可使用乳酸菌或酵母菌等之傳統上使用 於食品者，或存在許多於一般地盤中者。另外，由氨之硝化，亦可使析出硝酸鈣，依施工地盤而可區分使用微生物。
另外，所謂依據本發明析出之鈣鹽係指碳酸鈣、氫氧化鈣、氯化鈣、硝酸鈣等，受注入的微生物或棲息於地盤之微生物影響。所謂有機營養源係指成為微生物營養源者，以由土壤中之微生物所代謝分解的糖類為宜。可舉例如葡萄糖或果糖等之單糖類、蔗糖、麥芽糖或半乳糖等之雙糖類、其他之寡糖、澱粉或麥芽糊精等之多糖類、其他糖類。依微生物、或依有機營養源而代謝速度改變，所以必須依施工時地盤而選擇。
[實施例1] (1)碳酸鈣之析出實驗
依微生物進行碳酸鈣之析出實驗。
作為水溶性鈣係溶解0.59g之石灰於25ml之蒸餾水者，及採取300g之含有許多貝殼之地盤，以500ml之蒸餾水充份攪拌後，準備2種25ml之過濾液。
分別添加0.5g之作為微生物之酵母菌(日清食品股份有限公司製，日清supercamellia)，0.7g之作為營養源之葡萄糖C6 H12 O6 。靜置於25℃，24小時後進行觀察。結果如表1所示。
發現添加微生物之水溶液的pH降低，可知添加有機營養源者促進pH降低。添加微生物於含鈣液時，發現白色鈣析出。另外，加入有機營養源則析出量變多。關於比較1、2，雖含鈣但不存在微生物之液，未發現鈣析出。另外，於未含鈣之液中，即使添加微生物或有機營養源，仍未發現鈣析出。
(2)透水試驗
作為實施例5，於1m之塑膠製模型中，填充90cm之表1之實施例2所使用之含有許多貝殼之地盤(相對密度為60%，透水係數為2.02×10-2 cm/s)，將以每100ml之蒸餾水為2g之酵母及2.8g之葡萄糖之比率製成之藥液1500ml通液5次循環，將製作之試驗物脫模後，切斷成10cm後，以塑膠薄膜密封養生28日後，測定透水係數。 透水試驗係進行依據地盤工學會基準之加壓透水試驗。
另外，同樣地作為實施例6之豐浦標準砂(相對密度為60%，透水係數為1.5×10-2 cm/s)，將以每100ml之實施例4所使用之石灰水為2g之酵母及2.8g之葡萄糖之比率製成之藥液1500ml通液5次循環，將製作之試驗物脫模後，切斷成10cm後，以塑膠薄膜密封養生28日後測定透水係數。結果係如表2所示。
關於實施例5、實施例6，發現各漏水係數降低。尤其於含有許多貝殼之地盤(實施例5)之透水係數降低。因此可知本發明有效地使用於改良地盤。
 [產業上利用性]
加入微生物於含鈣地盤中，藉由微生物之代謝作用產生的二氧化碳與鈣反應而固結地盤，或加入鹼土金屬化合物及微生物於地盤中，藉由微生物之代謝作用產生的二氧化碳與鹼土金屬化合物反應而固結地盤，於固結地盤時不發生有害物質，不因此而對環境造成不良影響，而且無需大規模的裝置或有害藥品，可適用於液狀化對策工程、結構物基礎下之耐震補強等之用途。

Claims (5)

  1. 一種使用微生物之地盤的改良方法，其特徵為利用微生物與地盤中的鈣之在地盤中的反應，該反應為加入微生物於含鈣地盤中，藉由微生物之代謝作用在地盤中由有機營養源產生的二氧化碳與地盤中的鈣在地盤中反應而在土壤粒子間碳酸鈣析出．沈澱而固結地盤。
  2. 一種使用微生物之地盤的改良方法，其特徵為利用微生物與鹼土金屬化合物之在地盤中的反應，該反應為加入鹼土金屬化合物及微生物於地盤中，藉由微生物之代謝作用在地盤中由有機營養源產生的二氧化碳與使鈣鹽析出量增加的鹼土金屬化合物在地盤中反應而固結地盤。
  3. 如申請專利範圍第1項之使用微生物之地盤的改良方法，其中，更加入使鈣鹽析出量增加的鹼土金屬化合物。
  4. 如申請專利範圍第1項或第2項之使用微生物之地盤的改良方法，其中，更於地盤中加入有機營養源作為微生物之營養源，促進微生物之代謝。
  5. 如申請專利範圍第1項或第2項之使用微生物之地盤的改良方法，其中，更加入二氧化碳。
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