Humanity’s impact on the environment has been one of growing concern in the recent years. As industries grow and globalization becomes ever present, so too has the impact on the environment. From environmental pollution to the depletion of natural resources, there are many direct and secondary effects of human activities seen in our world today. Studies have shown that there is a direct correlation between the increasing CO2 present in our atmosphere and the increase in the occurrence of geotechnical hazards in our world. As a result, ecofriendly sustainable methods of soil improvement have been studied by various researchers around the world, one of such methods is the use of biopolymers. Several studies have shown the strengthening effects of biopolymers in soils, however, an in-depth study on how the properties of these biopolymers effect the properties of soils has not been thoroughly studied. It is the objective of this study to observe the behaviors and properties of these biopolymers and see how these properties affect the properties of sands. This study focuses on polysaccharide biopolymers, specifically xanthan and gellan gum. The strength and loading behaviors of biopolymer treated sands are correlated with the physical properties of the biopolymers themselves. Additionally, two methods of enhancing the biopolymers strength in water are discussed. Results showed that xanthan and gellan biopolymers had a critical concentration at which the behaviors shifted from a hydrogel to a biopolymer film. The biopolymer’s strengthening mechanisms in sands were shown to be mostly dependent on the tensile strength provided by the biopolymer, and higher concentrations of biopolymers the strengthening efficiency was shown to be a factor of the degree of biopolymer saturation. Loading behaviors with biopolymers showed that viscosity in sands showed highly expansive behaviors and gels in sands had slight cementation effects in which the cohesion of the sands was enhanced. It was also seen that crosslinking biopolymers and the use of hydrophobic biopolymers had capabilities of enhancing the saturated strength of biopolymer treated sands.
최근 몇 년간 인류가 환경에 미치는 영향에 대한 우려는 증가되고 있는 실정이다. 산업의 성장과 세계화의 진행은 환경에도 영향을 미친다. 환경 오염에서 천연 자원 고갈에 이르기까지, 인간의 활동으로 인한 직간접적 영향은 오늘날 세계에서 폭넓게 관찰되고 있다. 선행연구에 따르면 대기 중에 존재하는 CO2 증가와 지구에서 지반공학적 위험 발생 사이에는 직접적인 상관 관계가 존재한다. 그 결과, 전 세계 여러 연구자들이 친환경적으로 지속 가능한 토양 개선 방법을 연구 해 왔으며, 이러한 방법 중 하나는 바이오 폴리머를 사용하는 것이다.몇몇 연구를 통해 토양에서 바이오 폴리머 처리에 의한 강도 증진 효과를 확인했지만, 바이오폴리머의 특성이 토양에 어떤 영향을 미치는지에 대한 심층적인 연구는 미비한 실정이다. 본 연구의 목적은 다당류 바이오폴리머(잔탄 및 젤란검)의 거동과 특성을 관찰하고 관찰된 특성이 모래의 특성에 끼치는 영향을 확인하는 것이다. 바이오폴리머가 처리된 모래의 강도 및 재하시 거동은 바이오폴리머 자체의 물리적 특성과 관련이 있음을 밝혔다. 또한, 습윤상태에서 바이오폴리머 강도를 향상시키는 2 가지 방법을 제안한다.연구 결과를 통해 잔탄 및 젤란검 바이오폴리머의 형상이 하이드로겔에서 바이오폴리머 필름으로 이동하는 임계농도를 가짐을 확인했다. 모래에서 바이오폴리머의 강도증진 기작은 대부분 바이오폴리머가 제공하는 인장 강도에 의존하는 것으로 나타났으며, 고농도에서 바이오폴리머의 강도증진효율은 바이오폴리머 포화도에 영향을 받는 것으로 나타났다. 바이오폴리머를 사용했을 때 재하시의 거동은 모래의 점도에 의해 팽창하는 거동을 보였으며, 모래에 함유된 바이오폴리머겔은 약간의 고결효과를 보여 모래의 점착력을 증진하는 것으로 확인했다. 또한, 가교 바이오폴리머 및 소수성 바이오폴리머의 사용을 통해 바이오폴리머 처리 된 모래의 포화강도를 향상시킬 수 있음을 확인했다.
