随着建筑工业化与城镇化进程加快，再生骨料在混凝土中的资源化利用日益迫切，但其自身孔隙率高、强度低等缺陷对再生混凝土性能构成显著制约。基于微生物诱导碳酸盐沉淀的矿化改性技术（MICP）因环境友好、相容性好而成为研究热点，但传统脲解细菌矿化过程不可避免地释放氨气，对生态环境与人体健康构成潜在威胁，同时高效菌种选育、矿化条件优化与改性机理预测仍是该领域的核心挑战。针对上述难题，烟台大学土木工程学院逯静洲、刘作为团队系统开展了反硝化细菌矿化条件优化、双菌株协同矿化方法的研究。

团队首先采用生命周期评价（LCA）方法，以“从摇篮到大门”为系统边界，量化生物矿化增强混凝土的环境影响。结果表明，脲解细菌矿化过程中尿素与钙源的生产及运输贡献了不可忽视的环境影响，其中尿素在全球气候变化、水资源消耗等类别中敏感性较高。该研究明确指出，寻找更可持续的营养物质和矿化方法是进一步提升生物矿化混凝土可持续性的关键方向。相关成果发表于国际权威期刊《Journal of Cleaner Production》（IF 11.1）。

针对上述问题，团队引入反硝化细菌作为引导生物矿化的微生物，围绕微反硝化生物矿化开展了矿化条件、沉淀工艺系统优化的研究，团队创新性地通过多因素试验确定了理想矿化参数，并设计了四种沉淀方法，最优方法使再生骨料吸水率降低11.8%、压碎值降低16.4%、表观密度提高4.9%；20%替代率下再生骨料混凝土抗压与劈裂抗拉强度分别提高14.5%和19.1%。相关成果发表于国际权威期刊《Construction and Building Materials》（IF 8.9）。

在此基础上，团队进一步探索了双菌株生物矿化方法以突破单一菌株的技术瓶颈：针对脲解细菌处理再生粗骨料时不可避免产生氨气排放、严重制约工业化应用的问题，团队将具有硝化与反硝化能力的菌株与脲解细菌复配构建双菌株菌液，在14天处理中使再生粗骨料吸水率降低21.5%、压碎值降低20.8%、表观密度提高4.1%，氨气释放量较传统脲解细菌处理降低93.4%；50%替代率下再生骨料混凝土抗压强度和劈裂抗拉强度较未处理组分别提高22.1%和6.9%，经100次冻融循环后相对动弹性模量损失降低78.0%。SEM、EDS和XRD分析表明，双菌株生物矿化通过方解石型碳酸钙晶体有效填充孔隙、修复微裂缝并密实旧界面过渡区，实现了性能提升与氨气减排的协同突破。相关成果发表于国际权威期刊《Journal of Building Engineering》（IF8.1）。

上述系列研究聚焦建筑垃圾资源化领域生物矿化改性再生粗骨料的关键技术瓶颈，从菌种复配协同机制、矿化改性效果评价到再生混凝土全生命周期可持续解析，系统阐明了双菌种生物矿化改性再生骨料的实现路径与性能提升核心调控机制。研究成果为低氨排放型微生物诱导碳酸钙沉淀技术改性再生骨料开发提供了重要的试验依据与理论支撑，也展示了生物矿化技术在低碳再生混凝土领域的广阔工程应用前景。

文章链接：

https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2023.137077

https://doi.org/10.1016/j.jobe.2025.114229

https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2026.146765

来稿时间：9月29日 审核：刘俞斌 责任编辑：刘运正