一、引言
膨胀土在全球分布广泛，其对水分变化的敏感性导致的体积胀缩给道路工程带来了严重病害风险。石灰稳定是处治膨胀土最常用的化学方法，通过Ca²⁺离子交换和火山灰反应降低膨胀潜势、提高强度。然而，传统石灰稳定膨胀土通常需要12%甚至更高的石灰掺量，这意味着显著的材料成本（石灰生产是碳排放密集过程）和环境负担。

微生物诱导碳酸盐沉淀（MICP）是一种新兴的生物土体加固技术，利用产脲酶微生物将Ca²⁺和尿素转化为CaCO₃晶体，填充孔隙、胶结土颗粒。将MICP与石灰协同使用，有望在降低石灰掺量的同时维持甚至提升改良效果。本研究探索了9%石灰与MICP生物刺激相结合方案的综合性能与低碳效益。

二、材料与试验方案
膨胀土取自孟加拉国某工程场地，具有显著的胀缩特性。石灰采用水硬性石灰（HL），设置6%、9%和12%三个掺量水平。MICP生物刺激通过激活土中固有微生物群落实现，驯化期设置为2天、4天和6天。

对12%石灰单独稳定的对照组（L12）与减少石灰掺量结合MICP的试验组进行对比，测试指标包括无侧限抗压强度、劈裂抗拉强度、饱水CBR、膨胀应变、自由膨胀指数和线收缩率。同时开展SEM、FTIR、TGA-DSC和16S rRNA基因测序等微观分析，并进行生命周期评估。

三、试验结果与分析
3.1 力学性能的显著提升
在减少石灰掺量的组合方案中，M4L9（9%石灰+4天MICP驯化）表现最优。相比12%石灰单独稳定的L12，M4L9的无侧限抗压强度提高52%，劈裂抗拉强度提高67%，饱水CBR提高93%。这表明，MICP生物刺激不仅弥补了石灰掺量从12%降至9%带来的强度损失，还通过生物矿化作用实现了超越。

3.2 体积稳定性的改善
膨胀土的核心问题是胀缩性。M4L9方案在体积稳定性方面表现出色——相比未处理土，膨胀应变降低97%，自由膨胀指数降低98.5%，线收缩率控制在2.86%。MICP生成的CaCO₃晶体填充了土体孔隙，约束了黏土矿物的膨胀变形，与石灰的离子交换作用形成了互补。

3.3 微观机理分析
SEM观察显示，M4L9试样呈现出更加致密、内聚性更强的基质结构，其形态特征与碳酸盐沉淀和石灰水化产物一致。FTIR分析支持了碳酸盐和胶凝反应产物的存在。CaCO₃当量碳酸盐含量从未处理土的1.30 wt%增加至4天生物刺激后的3.37 wt%，证实了碳酸盐沉淀的发生。

16S rRNA基因测序表明，4天驯化期后含有已知产脲酶菌门的相对丰度最高，为选择最佳驯化期提供了分类学证据。

3.4 低碳经济效益
生命周期评估结果令人鼓舞。M4L9相比L12的性能标准化CO₂强度降低32.6%～47.1%。在田间级试剂假设下，其材料成本仅为L12的94.7%。这意味着MICP生物刺激可在显著降低碳排放的同时略微降低材料成本，实现了环境效益与经济效益的双赢。

四、结语
MICP生物刺激与石灰协同稳定膨胀土，通过生物矿化与化学胶结的互补作用，在减少石灰掺量25%的条件下实现了强度和体积稳定性的全面提升。该技术为膨胀土地区道路工程提供了一条低碳、高效的技术路径，具有良好的推广应用前景。