Cementación Inducida Microbiológicamente para Controlar la Respuesta de la Arena a la Cizalladura No Drenada

Los métodos actuales para mejorar las propiedades ingenieriles de las arenas son diversos en cuanto a metodología, uniformidad del tratamiento, costo, impacto ambiental, requisitos de accesibilidad del sitio, etc. Todos estos métodos tienen beneficios y desventajas, y sigue existiendo la necesidad de explorar nuevas posibilidades de mejora del suelo, particularmente a medida que la tierra adecuada para el desarrollo se vuelve más escasa. Este documento presenta los resultados de un estudio en el cual se utilizaron procesos biológicos microbianos naturales para diseñar una matriz de suelo cementado dentro de arena inicialmente suelta y colapsable. La precipitación de calcita inducida microbiológicamente (MICP) se logró utilizando el microorganismo Bacillus pasteurii, una bacteria aeróbica presente en depósitos de suelo natural. Los microbios fueron introducidos a las muestras de arena en un medio de crecimiento líquido enmendado con urea y una fuente de calcio disuelto. Se realizaron tratamientos de cementación posteriores a través de la muestra para aumentar el nivel de cementación de la matriz de partículas de arena. Los resultados de las muestras cementadas con MICP y yeso se evaluaron de manera no destructiva midiendo la velocidad de onda de cizallamiento con elementos de bender. Una serie de pruebas triaxiales de compresión no drenada consolidada isotrópicamente (CIUC) indican que las muestras tratadas con MICP exhiben un comportamiento de cizalladura con ablandamiento por deformación no colapsable, con una rigidez de cizalladura inicial más alta y una capacidad de cizalladura última mayor que las muestras sueltas no tratadas. Este comportamiento es similar al de las muestras cementadas con yeso, que representan el comportamiento típico de arena cementada. La microscopía SEM verificó la formación de una matriz de arena cementada con una concentración de calcita precipitada que forma enlaces en los contactos partícula-partícula. El mapeo composicional por rayos X confirmó que los enlaces de cemento observados estaban compuestos de calcita.