Investıgatıon of applıcatıon of soıl ımprovement by ureolytıc bacterıa

Abstract

ÜROLİTİK BAKTERİLERİN ZEMİN İYİLEŞTİRME UYGULAMALARINDA KULLANIMLARININ ARAŞTIRILMASI Dünyada her geçen gün hızlı nüfus artışına bağlı olarak konut, fabrika ve sanayi bölgeleri gibi iş ve yerleşim alanlarının sayısı artmaktadır. Bu bağlamda, artan nüfusun ihtiyacına cevap oluşturabilmek için, zemin yapısı uygun olmayan kumlu ve killi bölgelerin iyileştirilmesi gerekliliği ortaya çıkmıştır. Bu bölgelerde geçmişten günümüze kadar inşaat mühendisliğinde çeşitli iyileştirme yöntemleri gerçekleştirilmektedir. Son yıllarda ise bu yöntemlere ek olarak zemin özelliklerini değiştirmek için özellikle biyolojik süreçler kullanılarak mikrobiyal çimento oluşturmaya yönelik yeni teknikler geliştirilmeye başlanmıştır. Bu bilgiler ışığında, çalışmamızda, özellikle zemin iyileştirme tekniklerine alternatif olarak kullanılabilecek, biyoçimentolama işlemi için literatür taraması yapılmıştır. Toprak içerisinde kullanılabilecek ürolitik bakteri türleri belirlenmiştir. Belirlenen bakteri türlerinin üreaz aktivitesi tespit edilip, pH, sıcaklık, besin (maya özütü), kofaktör, üre ve Ca miktarı gibi parametrelerin etkisi incelenmiştir. Bu parametrelere bağlı olarak, toprak içerisindeki por dağılımı, zeminin mukavemeti ve şişme derecesinin deney süresince değişimleri incelenmiştir. Elde edilen sonuçlarda, incelenen bakteri türlerinden yukarıda belirtilen parametrelere bağlı olarak en yüksek üreaz aktivitesine sahip bakterinin B. sphaericus CECT 5905 olduğu belirlenmiştir. Belirlenen bakteri ile mikrobiyal CaCO3 oluşumunun gerçekleşebilmesi için en uygun üre-CaCl2 konsantrasyonu 0,5 M olarak belirlenmiştir. Bu sonuçlardan yola çıkarak, B. sphaericus CECT 5905 süspansiyonu ve 0,5 M üre – 0,5 M CaCl2 içeren solüsyonu eklenen kum örneğinde, mikrobiyal CaCO3 oluşumu ile mukavemet ve konsolidasyon değerinde artış görülürken, şişme değerini ise önemli derecede azalttığı gözlenmiştir. Bu bağlamda, mikrobiyal CaCO3 oluşumunun zemin iyileştirme tekniklerine alternatif olarak kullanılabilecek doğa ile dost ve uygun maliyetli bir yöntem olduğu öngörülmüştür.

INVESTIGATION OF UREOLYTIC BACTERIA UTILIZATION IN GROUND IMPROVEMENT APPLICATIONS The World population increases rapidly everyday and accordingly, commercial and residential areas including housing, factories and industrial districts also increase. Therefore, to sustain the needs of the population increase, the necessity to improve sandy and clay grounds have arisen. On these grounds, several improvement methods are utilized in civil engineering. In recent years however, in addition to these methods, new biological processes are employed and developed to change ground properties and form microbial cement. In the light of these information, in our study, a literature survey was performed for biocementing that can be used as an alternative ground improvement method. Ureolytic bacteria species were determined to use in soil. Urease activites of determined bacteria were established and effects of parameters such as pH, temprature, nutrition (malt extract), cofactor, urea and Ca were evaluated. Accordingly, pore distribution in soil, ground strength and swelling degrees were analyzed in experiments. According to results, bacteria species with highest urease activity related to the parameters above was determined as B. sphaericus CECT 5905. For this bacteria, optimum urea- CaCl2 concentration for CaCO3 formation was determined as 0,5 M. Therefore, in sand samples with B. sphaericus CECT 5905 suspension and 0,5 M urea-0,5 M CaCl2 solution; an increase in CaCO3 formation, strenght and consodilation values, and a significant decrease in swelling. Consequently, microbial CaCO3 formation is foreseen as an alternative ground improvement method that is cost and nature friendly.