MICP在建筑领域中的应用进展

摘要

城镇化的快速推进带动了我国建筑行业的蓬勃发展,绿色建筑与可持续性发展成为人们关注的热点.一方面,基于生物碳酸钙具有的胶凝特性,利用微生物诱导碳酸钙沉积(MICP)技术可以胶结和加固砂土颗粒.与拌合法相比,喷洒法使固结砂土表现出更高的硬度和抗压强度;采用压力灌浆和循环灌浆的方式能进一步降低固结砂土的渗透系数和吸水率,提高其无侧限抗压强度和干密度.另一方面,基于菌液与胶结液粘度低、颗粒粒径小的特点,MICP技术可修复混凝土微裂纹、强化再生骨料,且修复后的混凝土和强化后的再生骨料表现出更为优异的物理力学性能.MICP是微生物通过自身代谢活动产生的CO32-与周围环境中的Ca2+结合生成生物碳酸钙的过程.碳酸钙的形成受到菌种、温度、pH值和钙源等因素的影响,菌种是碳酸钙沉淀形成的关键;偏离适宜的温度和pH值时酶活性会减小,甚至有可能失活及变性;与CaCl2、Ca(NO3)2等钙源相比,Ca(CH3 COO)2可以避免Ca2+团聚,从而表现出更高的矿化率.本文探讨了菌种的适用性及菌种、温度、pH值等因素对微生物沉积矿化机制的影响,并分别就MICP技术在地基砂土加固、混凝土裂纹修复、再生骨料强化等建筑领域的应用现状进行了综述,最后指出目前MICP技术在工程应用中存在的问题,并对MICP技术未来的研究方向进行了展望.