土壤固化剂的现状和发展前景

20世纪初，一些经济发达国家由于新建道路、港口、机场等工程需要，采用石灰、水泥对 土壤进行了改良，取得了良好的效果，但在长期的土壤固化工程中，人们逐步认识到这些固化材 料，存在明显不足，满足不了工程建设发展需要。进人70年代，美、日、加、南非等国家对土 壤改良技术进行了深层次的开发，技术水平获得了长足的进步，改良土的材料由单一的石灰、水 泥、粉煤灰等升级到土壤固化的新材料— 土壤固化剂。这是一种性能优异的复合材料，具有水 泥所不具有的一些特点，作用对象是各类土质，实现了人们 “土变石头”的梦想，产品投人市场 后，很快被广泛应用于工程中，美国称此为20世纪伟大发明之一，日本称此为21世纪的新材 料。在这些国家里，土壤固化剂作为一种品牌的商品被专门的企业生产制造，如美国帕尔玛公司 的固化酶，美国路邦 (Roadbond)公司、美国路特固 (Roadgood)、日本UKC公司、日本世纪 东急工业株式会社，日本住友株式会社等制造的土壤固化材料。

土壤固化剂的组成成分

土壤固化剂有粉状、液粉状两种。对应不同的土壤，有不同品种的固化剂与之相适应。以奥特赛特粉状固化剂为例，从化学组成上有主剂和辅剂 (也就是我们常说的激发素)二个部分。粉状固化剂中的主料大都以水泥熟料、矿渣、石灰、粉煤灰和石膏为主，激发素是采用含活性基团 的表面活性剂及激发剂组成，如柠棣酸、聚丙烯酞胺、三乙醇胺、硫酸铝钾、硅酸钠、氟化钠、 碳酸钠等以及能与土壤活性物质起反应的氧化镁、抓化钙、氯化铁、明矾、磷酸等。可见土壤固 化剂是以水泥基为基础的有大量无机和有机材料混合而成的胶凝性材料。具有水泥所有的性能外，还具有针对土壤固化的性能。

土壤固化剂的固化反应机理 各类土壤固化剂，其固化土壤的原理也有所不同。电离子类土壤固化剂一般是液体状水溶性 材料 (如TFISS, Wl一30, TONA等)，是由若干强离子试剂制成的混合剂，可以用来改变土壤 颗粒的表面电荷特性，大大降低土壤的能力，并能有效破坏土颗粒的吸附水膜，从而有利于土体 的压实，增大了土壤密度，压实后的土体会降低再吸水的能力，并能保持压实后的承载能力和抗 渗特性。 AS系列无机土壤固化剂的主要成分为氧化钙、二氧化硅、三氧化铝等，用土壤固化剂加固 软土时，固化剂颗粒表面的矿物很快与软土中的水发生水解和水化反应，生成氢氧化钙，含水碳 酸钙及水泥杆菌等混合物，部分生成物以细分散形态的胶体，可以把土体中大量的自由水以结晶 水的形式固定下来，当土壤固化剂的各种水化物生成后，有的自身继续硬化，有的则与周围具有 一定活性的粘土颗粒继续反应。随着水化反应的深人，可在土体中逐渐生成不溶于水的稳定结晶 化合物，增大了固化土的强度。从扫描电子显微镜中，可观察到固化土中生成大量纤维状结晶， 并不断延伸填充到颗粒的空隙中，形成网状结构。由于土壤颗粒比表面积较大，而固化剂掺量相 对较小，所以强度增长一般较为缓慢。

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