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2019 年度 実績報告書

酵素触媒とテンペラ(展色材)の組み合わせによる1 shot 微生物固化技術の開発

研究課題

研究課題/領域番号 19H02239
研究機関広島大学

研究代表者

畠 俊郎  広島大学, 工学研究科, 教授 (30435424)

研究分担者 笠間 清伸  東京工業大学, 環境・社会理工学院, 准教授 (10315111)
米田 純  国立研究開発法人産業技術総合研究所, エネルギー・環境領域, 研究員 (40760187)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
キーワード微生物固化 / テンペラ / 短期施工 / 長期安定性 / 自己修復
研究実績の概要

本研究は「結晶鉱物析出と天然由来の固着剤を組み合わせることで1回の施工により目的とする強度増進(もしくは回復),透水性の低下等の期待される効果を得る新しい微生物固化技術の実用化」を目指したものである.
現在広く検討が進められている尿素と尿素の加水分解酵素であるウレアーゼ産出能を有する微生物の組み合わせによる微生物固化では,代謝産物であるアンモニアが対象とする微生物が生息可能な濃度以下となるように調整する必要がある.このことは,目標とする強度,透水性などを満たすために必要となる炭酸カルシム量に到達するまで,固化試薬を含む溶液を複数回注入する必要があり工期・コストの面で課題とされている.
この既存技術が抱える課題の解決法として展色材(テンペラ)に着目し,従来の微生物固化と組み合わせることにより1回で目的とする機能を満たすことが可能となる新しい地盤材料の提案および実用化を対象とした研究開発を行う.
2019年度は「テンペラ」そのものに着目し,テンペラ濃度と溶液の粘度,強度増進効果を明らかにすることを目的とした室内試験を実施した.
室内試験の結果から,「テンペラ」の濃度と溶液の粘度には正の相関があり,注入対象となる地盤の条件に合わせて適切な粘度を設定できる可能性が示された.
加えて,着目した「テンペラ」は水に溶解する性質を持つことが明らかとなった.この溶解により一時的に強度が低下するものの再度乾燥することで強度が復元する可能性も示され,「自己修復機能」も規定できることを明らかにすることができた.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

テンペラそのものを用いた場合の有効性を室内試験から明らかにすることができたとともに,自己修復性が期待できること等テンペラと無機鉱物(微生物固化)を組み合わせた技術の潜在的有効性を確認することができたため.

今後の研究の推進方策

「テンペラ」,「微生物固化」それぞれのみを用いた場合の強度増進効果をおおむね明らかにすることができた.両者を組み合わせた場合の相乗効果についてはテンペラおよびカルシウム源の濃度比により強度増進阻害発生する可能性が示されたため,両者の最適な濃度比率を明らかにするとともに自己修復性能についても検討を進めていく計画である.

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2020 2019 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (1件) (うち国際共著 1件、 査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (5件) 図書 (1件)

  • [国際共同研究] University of Hawaii, Manoa(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      University of Hawaii, Manoa
  • [国際共同研究] Cambridge univesity(英国)

    • 国名
      英国
    • 外国機関名
      Cambridge univesity
  • [雑誌論文] Bio‐mediated soil improvement: The way forward2020

    • 著者名/発表者名
      Ning‐Jun Jiang,Chao‐Sheng Tang,Toshiro Hata, Benoit Courcelles, Osama Dawoud and Devendra N. Singh
    • 雑誌名

      Soil Use and Management

      巻: 36 ページ: 185-188

    • DOI

      https://doi.org/10.1111/sum.12571

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] 生物膜と微生物固化の併用による地盤透水制御技術の提案2020

    • 著者名/発表者名
      西田志帆,端昭彦,畠俊郎,米田純,山本晃司
    • 学会等名
      令和元年度土木学会中部支部研究発表会
  • [学会発表] 高分子材料に着目した新しい地盤改良技術の提案2020

    • 著者名/発表者名
      松井一馬,端昭彦,畠俊郎
    • 学会等名
      令和元年度土木学会中部支部研究発表会
  • [学会発表] 微生物機能を利用した粘性土セメント改良土の劣化抑制技術に関する検討2019

    • 著者名/発表者名
      生駒聖,畠俊郎,八木光晴,千手智晴
    • 学会等名
      第54回地盤工学研究発表会
  • [学会発表] 出砂対策としての微生物固化技術の適用性評価2019

    • 著者名/発表者名
      岩田悠介,畠俊郎,米田純,山本晃司
    • 学会等名
      第54回地盤工学研究発表会
  • [学会発表] 再懸濁抑制を目的とした機能性造粒砂による底泥表層固化技術の検討2019

    • 著者名/発表者名
      村田湧水,畠俊郎,鍵本慎太郎,水谷崇亮
    • 学会等名
      第54回地盤工学研究発表会
  • [図書] 自己修復材料、 自己組織化、形状記憶材料の開発と応用事例2020

    • 著者名/発表者名
      高島 義徳,真田 和昭,眞弓 皓一,鮑 力民,大塚 英幸,原口 和敏,吉田 昌弘,畠 俊郎,佐野 健一,小泉 智,山口 政之,内田 幸明,梶田 貴都,吉田 絵里,野呂 篤史,杉原 伸治,田丸 俊一,寺島 崇矢,宮島 大吾,箕田 雅彦,為末 真吾,角五 彰,林 幹大,田中 賢,玉手 亮多 ほか(計59名)
    • 総ページ数
      446
    • 出版者
      技術情報協会
    • ISBN
      978-4-86104-781-7

URL: 

公開日: 2021-01-27  

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