MICP是一种新兴的生物地球化学技术,利用特定微生物(如巴氏芽孢八叠球菌)的代谢活动诱导碳酸钙沉淀来胶结土颗粒。将MICP与传统的道路石灰技术进行协同,有望开创一条生物-化学复合固土的新路径。

协同作用机理构想:
石灰为MICP创造优越环境:
提供充足的钙源: 石灰消解后提供的Ca²⁺是生成碳酸钙(CaCO₃)的必要反应物。这解决了MICP技术中需要外部添加氯化钙等钙盐的成本和环境问题。
优化土体理化性质: 石灰的离子交换和絮凝作用改善了土体的均匀性和渗透性,这非常有利于微生物菌液和营养基的均匀分布与传输,而这是MICP技术成功的关键之一。
抑制杂菌: 石灰初期创造的高碱环境,能够抑制土中大多数天然微生物,为后续引入的功能菌种提供了“生态位”,使其能够更好地定殖和发挥作用。
MICP弥补石灰技术的不足:

精准的“点焊”式胶结: MICP生成的CaCO₃晶体通常在土颗粒接触点处析出,形成有效的“晶桥”,这种胶结方式效率高,且对土体的整体刚度提升显著,而不过度增大脆性。
填补微孔隙: CaCO₃晶体能够有效填充土体内部的微小孔隙,进一步增加密实度。
提升早期强度: MICP反应速率较快,可以在石灰的火山灰反应充分发挥作用前,提供宝贵的早期强度。
降低环境pH: MICP过程会消耗尿素产生CO₂和铵根离子,可能导致局部pH下降,这有助于中和石灰的过高碱度,使其更接近植物生长的适宜范围,有利于生态护坡。
潜在应用场景与技术路线:
一种可能的技术路线是:先用低剂量的石灰对土体进行初步的物理化学改良(稳定化)→ 然后灌注含有尿素和功能微生物的菌液 → 在适宜条件下进行MICP处理(生物固化)→ 最后进行常规的压实与养生。
这种“化学-生物”二级处理模式,理论上能够结合化学稳定的大范围、强效应和生物固化的精准、环保、增韧的优点,特别适用于对早期强度、韧性要求高或生态兼容性要求严的工程,如文物地基加固、生态边坡浅层防护等。
挑战与前景:
面临的挑战包括菌种的选择与培养、反应过程的精确控制、长期稳定性以及成本效益。然而,这一交叉领域代表了岩土工程向绿色、智能化发展的前沿方向,蕴含着巨大的创新潜力。
