土壤固化劑的現(xiàn)狀和發(fā)展前景

20世紀初，一些經(jīng)濟發(fā)達國家由于新建道路、港口、機場等工程需要，采用石灰、水泥對 土壤進行了改良，取得了良好的效果，但在長期的土壤固化工程中，人們逐步認識到這些固化材 料，存在明顯不足，滿足不了工程建設發(fā)展需要。進人70年代，美、日、加、南非等國家對土 壤改良技術進行了深層次的開發(fā)，技術水平獲得了長足的進步，改良土的材料由單一的石灰、水 泥、粉煤灰等升級到土壤固化的新材料— 土壤固化劑。這是一種性能優(yōu)異的復合材料，具有水 泥所不具有的一些特點，作用對象是各類土質(zhì)，實現(xiàn)了人們 “土變石頭”的夢想，產(chǎn)品投人市場 后，很快被廣泛應用于工程中，美國稱此為20世紀偉大發(fā)明之一，日本稱此為21世紀的新材 料。在這些國家里，土壤固化劑作為一種品牌的商品被專門的企業(yè)生產(chǎn)制造，如美國帕爾瑪公司 的固化酶，美國路邦 (Roadbond)公司、美國路特固 (Roadgood)、日本UKC公司、日本世紀 東急工業(yè)株式會社，日本住友株式會社等制造的土壤固化材料。

土壤固化劑的組成成分

土壤固化劑有粉狀、液粉狀兩種。對應不同的土壤，有不同品種的固化劑與之相適應。以奧特賽特粉狀固化劑為例，從化學組成上有主劑和輔劑 (也就是我們常說的激發(fā)素)二個部分。粉狀固化劑中的主料大都以水泥熟料、礦渣、石灰、粉煤灰和石膏為主，激發(fā)素是采用含活性基團 的表面活性劑及激發(fā)劑組成，如檸棣酸、聚丙烯酞胺、三乙醇胺、***鋁鉀、硅酸鈉、氟化鈉、 碳酸鈉等以及能與土壤活性物質(zhì)起反應的氧化鎂、抓化鈣、氯化鐵、明礬、磷酸等。可見土壤固 化劑是以水泥基為基礎的有大量無機和有機材料混合而成的膠凝性材料。具有水泥所有的性能外，還具有針對土壤固化的性能。

土壤固化劑的固化反應機理 各類土壤固化劑，其固化土壤的原理也有所不同。電離子類土壤固化劑一般是液體狀水溶性 材料 (如TFISS, Wl一30, TONA等)，是由若干強離子試劑制成的混合劑，可以用來改變土壤 顆粒的表面電荷特性，大大降低土壤的能力，并能有效破壞土顆粒的吸附水膜，從而有利于土體 的壓實，增大了土壤密度，壓實后的土體會降低再吸水的能力，并能保持壓實后的承載能力和抗 滲特性。 AS系列無機土壤固化劑的主要成分為氧化鈣、二氧化硅、三氧化鋁等，用土壤固化劑加固 軟土時，固化劑顆粒表面的礦物很快與軟土中的水發(fā)生水解和水化反應，生成氫氧化鈣，含水碳 酸鈣及水泥桿菌等混合物，部分生成物以細分散形態(tài)的膠體，可以把土體中大量的自由水以結(jié)晶 水的形式固定下來，當土壤固化劑的各種水化物生成后，有的自身繼續(xù)硬化，有的則與周圍具有 一定活性的粘土顆粒繼續(xù)反應。隨著水化反應的深人，可在土體中逐漸生成不溶于水的穩(wěn)定結(jié)晶 化合物，增大了固化土的強度。從掃描電子顯微鏡中，可觀察到固化土中生成大量纖維狀結(jié)晶， 并不斷延伸填充到顆粒的空隙中，形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。由于土壤顆粒比表面積較大，而固化劑摻量相 對較小，所以強度增長一般較為緩慢。

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