Development of biocementation technology for self-healing with selective and concentrative function

具有选择性和集中功能的自修复生物水泥技术的发展

• 批准号: 21H01428
• 负责人: 松原 仁
• 金额: $ 10.73万
• 依托单位: University of the Ryukyus
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H01428/
• 关键词: 岩内微生物; バイオセメンテーション; 自己修復; X線CT; SDDP地圏材料; ナノX線CT

脆弱化した岩石の自己組織的な新しい修復技術の構築に向けて，フィールド調査，室内実験，X線画像解析，シミュレーションの観点からの研究を進めており，2022年度の活動は以下のようにまとめることができる。(1) 北海道の凝灰岩及び砂岩の露頭を対象にしたフィールド調査を実施し，2021年度に沖縄の凝灰岩及び砂岩で得られたDNAを比較分析した結果，岩内微生物の属分布が一致し，岩石の鉱化・風化作用にある特定の微生物が関与していることが明らかとなった。また，沖縄の砂岩で発見した微生物起源の炭酸塩の析出現象について，実験室にて再現することに成功した。加えて，沖縄県内の複数のサイトから地盤固化に有効な微生物の単離培養に成功した。(2) セルロース繊維材による微生物活性化の可能性について，珪砂及び国頭マージを用いた実験を実施したところ，特に，古紙繊維材を用いた時に，繊維材の周りに集中的に炭酸塩が析出することが明らかになった。微弱電流を用いた微生物制御法については，粒径分布の影響を受ける可能性が考えられた。(3) 前年度に作製した供試体（砂粒子のみ，砂粒子＋繊維材）のX線CT画像解析を継続し，バガス繊維と土粒子構造のX線CT画像取得に成功した。また，得られた空間情報を用いた炭酸塩の析出シミュレーションにも成功した（詳細については未検討）。(4) 前年度に構築したMICPシミュレータに，均質化法に基づいたマルチスケール応力解析機能を追加した。加えて，OpenMPを用いた並列計算機能も追加した。

The construction of new technologies for the repair of fragile rocks and their own tissues has been carried out in the following areas: indoor investigation, X-ray image analysis, research on the development of new technologies for the repair of fragile rocks, and the following activities in 2022 (1)A comparative DNA analysis of tuff and sandstone outcrops in Hokkaido was conducted in 2021. As a result, the distribution of microorganisms in the rocks was consistent, and specific microorganisms were related to weathering and weathering of rocks. In addition, the discovery of microbial origin and precipitation of carbon acid in sandstone has been successfully carried out in the laboratory. In addition, a number of microorganisms in the soil were successfully isolated and cultured. (2)The possibility of microbial activation in the use of wood and paper materials is discussed. In particular, when wood and paper materials are used, carbon acid is concentrated in the periphery of wood and paper materials. Microbiological control of weak electric current may affect particle size distribution. (3)The X-ray CT image analysis of the test sample (sand particles and sand particles + carbon) prepared in the previous year was successful. In addition, the spatial information of carbon dioxide was obtained successfully (detailed information was not discussed). (4)In the previous year, the MICP was added to the Homogenization Method. Add OpenMP and parallel computer capabilities.

项目成果

Multi-scale integration simulation of microbially induced carbonate precipitation using reaction-diffusion and homogenization models

使用反应扩散和均质化模型对微生物诱导碳酸盐沉淀进行多尺度集成模拟

• DOI: 10.1007/s10064-022-02957-9
• 发表时间: 2022
• 期刊: Bulletin of Engineering Geology and the Environment
• 影响因子: 4.2
• 作者: Nishimura Ibuki;Matsubara Hitoshi
• 通讯作者: Matsubara Hitoshi

沖縄沿岸域における地盤固化を可能とする土着微生物の同定

冲绳沿海地区土壤固化的本土微生物的鉴定

• 发表时间: 2022
• 期刊: 第15回地盤改良シンポジウム論文集
• 作者: Kothari Chirayu;Takahashi Yuya;屋比久雄斗，松原仁
• 通讯作者: 屋比久雄斗，松原仁

露頭表層における藻類の炭酸塩析出現象に関するシミュレーション研究

露头表层藻类碳酸盐沉淀现象模拟研究

• 发表时间: 2022
• 期刊: 第15回地盤改良シンポジウム論文集
• 作者: Matsumaru;T. and Unno;T.;西村伊吹，松原仁
• 通讯作者: 西村伊吹，松原仁

光合成微生物を用いた砂質土の安定化

利用光合微生物稳定沙土

• 发表时间: 2022
• 期刊: 第15回地盤改良シンポジウム論文集
• 作者: Unno;T.;Kamura;A.;Watanabe;Y.;上西遼，松原仁
• 通讯作者: 上西遼，松原仁

The Development of MICP Simulation Technique Based on Reaction Diffusion System

• DOI: 10.2472/jsms.71.59
• 发表时间: 2022-01
• 期刊: Journal of the Society of Materials Science, Japan
• 作者: Ibuki Nishimura;Hitoshi Matubara