土壤固化剂发展现状.docx

土壤固化剂发展现状【摘要】以固化土代替石料作路基使用不仅能缓解石材逐渐稀缺的压力也能起到保护环境、减少山体开挖的作用。因此研究土壤固化剂的发展现状具有重要意义。本文分析了固化剂的发展趋势介绍了国内外固化剂的发展现状总结了不同类型固化剂的特点及其作用机理。【关键词】固化剂；结合料；稳定材料土壤固化剂是由多种无机和有机材料配制而成在常温下与土壤混合后通过一系列物理化学反应胶结土粒、填充土壤空隙、将松散土体变成致密的胶结材料从而大大改善土壤的强度、耐久性等工程性质的新型环保工程材料[1]。1土壤固化剂的发展历史自从1824年水泥问世后水泥在改良土壤加固上得到了广泛的应用。在长期的工程实践中不良地质改良加固仅采用石灰、水泥等传统不良地质改良加固材料存在着明显的不足不能满足工程建设发展的各种需要人们始探索更加适用于不良地质改良加固的新材料、新工艺[2]。九十年代新的土壤固化剂问世并作为一种新型土壤加固材料在一些发达国家得到广泛应用。除了用于加固道路基层、底基层和面层以外还可运用于路基处理、地质灾害防治、水利水电工程防渗堵漏、油田灌浆、沼气池等领域[3-4]。2土壤固化剂的种类土壤固化剂按其外观形态分为两种：粉体土壤固化剂和液体土壤固化剂。按照主要化学成份可以分为4种：无机类、有机类、有机无机复合类和生物酶类[5]。2.1无机类土壤固化剂无机类土壤固化剂一般为粉末状以水泥、石灰、粉煤灰以及矿渣等作为主固剂硫酸盐类、各种酸类、其它无机盐及少量的表而活性剂等作为激发剂复合配制而成。这类固化剂加固土主要是靠其自身的水解、水化及其水化产物与土壤颗粒之间的化学反应产物一起增加土的强度。2.2有机类土壤固化剂有机类土壤固化剂多为液体状目前有水玻璃类、环氧树脂、高分子材料和离子类。此类固化剂一般通过离子交换原理或材料本身聚合加固土壤。通过离子交换作用的固化剂能将土壤水分中的电荷与土壤颗粒电荷充分交换并发生化学离子交换反应减少土壤毛细管、土壤空隙以及表而张力所引起的吸水作用使经过处理的土壤由“亲水性”变成“憎水性”经机械反复的整平、振动、夯实等作用使土壤高度密实形成一种新的土壤结构。2.3有机无机复合类土壤固化剂有机无机复合类土壤固化剂此类固化剂是将无机材料和有机材料进行复合配制而成综合利用无机材料和有机材料各自的特性对土壤进行改性；这既避免了使用无机材料干缩大、易开裂、水稳性差的缺点又充分利用了有机材料的优势从而实现对土壤的有效改性使其能够符合工程应用技术条件的要求。2.4生物酶类土壤固化剂生物酶类土壤固化剂此类固化剂是由有机物质发酵而成属蛋白质多酶基产品为液体状。按一定比例配制成水溶液洒入到土壤中通过生物酶素的催化作用经外力挤压密实后能使土壤粒子之间粘合性增强形成牢固的不渗透性结构。3国内外研究现状和发展动态土壤固化剂作为一门学科于20世纪50年代开始兴起70年代以来以美国和日本为代表的一些国家开始基于工程建设和环境保护的角度对土壤固化剂进行研究固化材料逐渐从固态变成液态从单一走向综合开发；固化土类型也从普通黏土逐渐开始扩充到膨胀土、红泥土等其他特殊土体；研究手段也在不断更新从电化学的角度过渡到逐渐形成的土壤加固学[6]。Kweishr研究了用水泥、粉煤灰和一种产自日本的化学物质加固土体[7]。Bobrowski研究出一种离子类固化剂来加固软基土[8]。Zalihe绍了用C级粉煤灰处理塞浦路斯广泛分布的膨胀土效果显著并探讨了其离子交换的作用原理[9]。Nalbantoglu等利用橄榄树经过提取橄榄油或深加工之后的物质经燃烧后将其灰烬作为一种土壤固化剂来改善膨胀土的失水收缩和遇水膨胀的特性。20世纪80年代国内有关单位开始引进国外土壤固化剂技术在吸收国外经验的基础上针对我国土壤性质开始了土壤固化剂的研究工作。迄今为止先后有多家科研院所和大专院校对土壤固化剂进行了研究并取得了一系列研究成果。梁文泉等[10]采用特殊的二氧化硅、活性铝、铁等组成的无机材料研制出一种较普通硅酸盐水泥轻的水硬性胶凝材料――GA新型土壤固化剂。侯浩波等[11]曾报道由武汉大学科技人员研制的HAS土壤固化剂。黄新等[12]将工业废石膏与水泥进行混合形成一种新的CG固化剂。尚路等[13]以广西桂中、桂西南等地的膨胀土为工程背景研制出新型CHF土壤固化剂它是一种黏稠液体经水稀释与黏土混合压实后通过离子交换原理改变黏土颗粒双电层结构能永久地将土壤的亲水性变为憎水性同时使土易于压实形成强度较高、结构稳定的整体板块土壤的自由膨胀率可以降低40%左右从而可以应用于路面基层的改造和路