土壤固化劑的現(xiàn)狀和發(fā)展前景

20世紀(jì)初，一些經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國家由于新建道路、港口、機(jī)場等工程需要，采用石灰、水泥對 土壤進(jìn)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(rèn)識到這些固化材 料，存在明顯不足，滿足不了工程建設(shè)發(fā)展需要。進(jìn)人70年代，美、日、加、南非等國家對土 壤改良技術(shù)進(jìn)行了深層次的開發(fā)，技術(shù)水平獲得了長足的進(jìn)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(fù)合材料，具有水 泥所不具有的一些特點(diǎn)，作用對象是各類土質(zhì)，實(shí)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(yīng)用于工程中，美國稱此為20世紀(jì)偉大發(fā)明之一，日本稱此為21世紀(jì)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(jì) 東急工業(yè)株式會(huì)社，日本住友株式會(huì)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(yīng)不同的土壤，有不同品種的固化劑與之相適應(yīng)。以奧特賽特粉狀固化劑為例，從化學(xué)組成上有主劑和輔劑 (也就是我們常說的激發(fā)素)二個(gè)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(tuán) 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(yīng)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(chǔ)的有大量無機(jī)和有機(jī)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(yīng)機(jī)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(qiáng)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(shí)，增大了土壤密度，壓實(shí)后的土體會(huì)降低再吸水的能力，并能保持壓實(shí)后的承載能力和抗 滲特性。 AS系列無機(jī)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?xí)r，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(yīng)，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(xì)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(dāng)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(yīng)。隨著水化反應(yīng)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(qiáng)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(qiáng)度增長一般較為緩慢。

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