Geotechnical engineering behaviors of gellan gum biopolymer treated sand: Fid-Bau Portal

Geotechnical engineering behaviors of gellan gum biopolymer treated sand

Chang, Ilhan

Biological approaches have recently been explored as environmentally friendly alternatives to engineered soil methods in geotechnical engineering practices. The use of microbial induced calcite precipitation, reactive enzymes, and microbial polymers, such as biopolymers, in soil improvement has been studied by researchers around the world. In the present study, gellan gum, a microbial polysaccharide generally used in the food industry due to its hydrogel rheology, was used to strengthen sand. The effects of gellan gum on the geotechnical behaviors of cohesionless sand were evaluated through a series of experimental programs including an unconfined compression test, direct shear test, falling head permeability test, and scanning electron microscopy. The geotechnical properties (friction angle, cohesion, and unconfined compressive strength) of gellan gum–treated sands were determined based on varying moisture conditions: initial, dried, and re-submerged. Gellan gum has a distinct strengthening effect on cohesionless sands through artificial cohesion that varies with the moisture conditions. The strengthening effect of gellan gum on sand appears to be a result of the combination of enhanced bonding between unreactive sand particles and the agglomeration of sand particles through hydrogel condensation, in which the agglomerated sand particles behave as enlarged aggregates in soil.

Des approches biologiques ont été explorées récemment comme des alternatives écologiques aux méthodes de sol renforcé dans les pratiques d’ingénierie géotechnique. L’utilisation de la précipitation microbienne de calcite induite, les enzymes réactives et les polymères microbiens, tels que les biopolymères, aux fins de l’ amélioration de sol a été étudiée par des chercheurs du monde entier. Dans la présente étude, la gomme gellane, un polysaccharide microbien généralement utilisé dans l’industrie alimentaire en raison de sa rhéologie hydrogel, a servi à renforcer le sable. Les effets de la gomme gellane sur les comportements géotechniques du sable pulvérulent furent évalués à travers une série de programmes expérimentaux, y compris un essai de compression simple, un essai de cisaillement direct, un essai de perméabilité à charge décroissante et le microscope électronique à balayage. Les propriétés géotechniques (l’angle de frottement, la cohésion et la résistance en compression non confinée) des sables d’imprégnés de gomme gellane ont été déterminées à l’issue des diverses conditions d’humidité : initiale, séchée et resubmergée. La gomme gellane a un effet de renforcement distinct sur le sable pulvérulent par la cohésion artificielle qui varie avec les conditions d’humidité. L’effet de renforcement de la gomme gellane sur le sable semble être le résultat de la combinaison d’une liaison renforcée entre les particules de sable non réactives et l’agglomération des particules de sable par condensation de l’hydrogel, dans lequel les particules de sable agglomérées se comportent comme des agrégats élargis dans le sol. [Traduit par la Rédaction]