NBPT控制的微生物诱导方解石沉淀技术，用于交通基础设施中的可持续土壤稳定

《Scientific Reports》：NBPT controlled microbially induced calcite precipitation for sustainable soil stabilization in transportation infrastructure

　　

摘要

微生物诱导的碳酸钙沉淀（MICP）在道路路基稳定化过程中面临诸多挑战，因为尿素快速分解会导致早期堵塞和显著的空间异质性。本研究提出了一种以施工为导向的生物固化策略，利用尿素酶抑制剂N-(n-丁基)-硫磷酰胺（NBPT）来调控反应动力学，并在地下水条件下提高处理效果的一致性。通过综合评估抑制剂用量、固化溶液浓度、生物与化学物质的比例、环境温度以及pH值缓冲能力，建立了一个多变量优化框架。最终确定的最佳配方为0.1%的NBPT，其无约束抗压强度达到了2.53 MPa，而未使用抑制剂的对照组抗压强度为2.72 MPa，表明在抑制反应动力学的同时，路基强度得到了有效保持。在优化方案下，碳酸钙沉积过程持续72小时，最终碳酸盐含量达到11.2 kg/m3。这种矿物沉积使水力传导率从1.7 × 10?3 m/s降低到6.4 × 10?? m/s，降幅达96.3%，同时避免了局部孔隙堵塞。在模拟的AASHTO T307循环荷载条件下，优化处理后的路基弹性模量为152 MPa，80 kN轴载下的残余变形仅为0.32 mm/1000次荷载循环。所提出的NBPT控制MICP框架为路基应用提供了在强度提升、水力功能性和现场可行性之间取得平衡的操作窗口。