微生物誘導碳酸鈣沉淀（MICP）的技術應用與研究

1、固化土體

目前，大部分地基加固技術是利用機械能或人造灌漿材料對土壤進行物理化學處理，其中，化學灌漿技術是使用傳統(tǒng)的膠凝材料進行加固，該方法可能導致地下水污染，土體性質(zhì)改變，對環(huán)境危害也比較大。然而，利用MICP技術能顯著提高土體的強度，降低滲透性，具有高效、環(huán)保、經(jīng)濟的特點。

Canakcia[M]利用芽孢桿菌誘導處理當?shù)馗缓袡C物的土壤，該有機土壤的抗壓強度相比對照組增加20%，提高了有機土的抗剪強度，降低了土壤的壓縮性。

2、改善土體力學性質(zhì)

由于MICP技術能在潮濕的環(huán)境中析出具有膠結(jié)性的物質(zhì)，因而可改變土體內(nèi)部的孔隙結(jié)構(gòu)及顆粒間的相互作用方式，進而改變土體的一些力學性質(zhì)。

Zamani等研究發(fā)現(xiàn)固化后的砂柱剛度顯著提高是因為MICP技術將細顆粒膠結(jié)成團粒，而團粒又將粗顆粒的孔隙填充，這種現(xiàn)象優(yōu)化了顆粒間的荷載傳遞路徑，因此減小了整體應變，增大了剛度。

3、抗液化

松散的飽和砂士在遭受地震波或振動時，會使內(nèi)部的孔隙水壓力上升、有效應力減小，使地基發(fā)生破壞，對上覆結(jié)構(gòu)和人員造成損傷。MICP技術可以改變可液化砂土的內(nèi)部形式，提高顆粒間的膠結(jié)性，降低內(nèi)部孔隙水壓力，起到抗液化的效果。

Xiao等研究了MICP對鈣質(zhì)砂的抗液化性能，通過循環(huán)三軸試驗發(fā)現(xiàn)，MICP處理過后的鈣質(zhì)砂與清潔的鈣質(zhì)砂相比，內(nèi)部孔隙水壓力更加穩(wěn)定，并且壓縮變形顯著降低，可明顯改善鈣質(zhì)砂的液化潛力。

4、混凝土裂縫修復

對于混凝土裂縫修復,有多種技術可供選擇。Webster 等曾對歷史建筑石材表面黑色硫酸鹽殼用MICP過程進行清潔，對建筑石材的內(nèi)部結(jié)構(gòu)不產(chǎn)生影響。因此，利用MICP技術修復那些歷史悠久、表面經(jīng)歲月腐蝕的建筑物具有良好的應用前景。

Achal對70.6mm的立方體砂漿的不同深度裂縫進行修復，修復深度可達27.2mm。利用微生物修復技術能夠?qū)⒘芽p進行修復，修復的深度和寬度有限且修復效果與生成的碳酸鈣含量是呈正相關的。

Jonkers等直接在水泥漿混合物中加入細菌孢子，細菌孢子能在水泥石中保持長達4個月的活性，細菌水泥石樣本比對照產(chǎn)生更多的裂縫堵塞礦物質(zhì)。在此基礎上Wiktor等探究混凝土的愈合能力,其中，混凝土的自身水化作用可以修復0.21mm的裂縫，細菌自修復混凝土則能愈合寬達0.47 mm的裂縫。隨著裂縫寬度的增加，修復效果越差，如果開裂時間超過60d幾乎不能愈合。

5、抗?jié)B、封堵

MICP技術生成的碳酸鈣能夠?qū)⒐袒嚇拥目紫哆M行填充，從而減小滲透性，達到了封堵的目的此外，固化過程中微生物會不斷地產(chǎn)生胞外聚合物，也會對滲透性有所影響。在工程中，提高土石壩的抗?jié)B能力，對污染區(qū)域的土體進行有效的封堵和隔離，提高石油的采收率等等，都可利用MICP的封堵性能而得以實現(xiàn)。

Achal等采用巴氏芽孢桿菌進行砂土固化試驗研究發(fā)現(xiàn)40%的方解石沉積在砂土中，導致了砂柱的孔隙率和滲透性的降低。

Gao等基于MICP技術對砂質(zhì)土進行改良，以控制在砂質(zhì)土壤基礎上灌溉渠道和水庫的滲水問題，結(jié)果表明砂士經(jīng)過生物處理后，表面形成10~20mm的硬殼，利用滲透儀進行滲透測試發(fā)現(xiàn)其滲透性遠遠高于未經(jīng)處理的土壤。

6、尾礦固化

當前尾礦產(chǎn)量大，堆存量多，綜合利用率低；且尾礦庫中堆存的尾礦大多呈流塑態(tài)或沼澤態(tài)，存在很大風險；利用微生物固化尾礦技術能很好地緩解這一難題。