土壤固化剂的研究进展和应用(4)

　　
    CaCO3具有较高的强度和水稳定性，它对土的胶结作用使土得到了加固。火山灰反应是土中的活性硅、铝矿物在石灰的碱性激发下解离，在水的参与下与Ca(OH)2反应，生成含水的硅酸钙和铝酸钙等胶结物。这些胶结物逐渐由凝胶状态，向晶体状态转化，使石灰土刚度不断增大，强度和水稳定性不断提高[27]。
    3.3 粉煤灰加固土原理
    粉煤灰的主要成分是SiO2和A12O3，水泥水化后，Ca(OH)2浓度不断增加，粉煤灰中细小的可溶性的SiO2和A12O3，首先与吸附在其表面的Ca (OH)2进行水化反应生成水化硅酸钙、水化铝 酸钙[28]。随着水化的深入，水化反应向颗粒内部进行，生成更多的水化物并不断充填其空隙。水化产物中的主要成分水化硅酸钙呈杆件状、网络状以及混合型分布，增强了颗粒间的胶结咬合作用，使 强度提高。同时粉煤灰颗粒充填于水泥土颗粒间的空隙中，堵塞毛细管通道，使水泥土更加密实。
    3.4 硅粉加固土原理
    硅粉(SF)是一种高活性的火山灰质材料，它能 与水泥的水化产物(CH)发生反应，生成CSH，降低 CH含量，提高净浆强度，并填充水泥颗粒间的孔隙，降低水灰比。同时SF还能与水泥水化生成的高碱度的CSH反应，生成新的低碱度的CSH，而水泥土的结构主要是CSH形成的骨架结构。所以 SF与CH、CSH发生的火山灰反应起到了增强作用，使固化土强度大为提高[29,30]。
    3.5 沥青加固土原理
    沥青加固土就是沥青与土粒之间发生一系列 物理化学吸附反应，在土粒周围形成坚强的沥青薄膜而构成稳定的凝聚结构。沥青掺入土中以后，当土粒遇到沥青时，它就会吸附沥青，使其表面自由 能降低。当沥青土遇水时，由于水的极性远大于沥 青的极性，水将会被吸附的沥青从土粒表面挤掉。 同时，沥青中的沥青酸与土粒表面上的阳离子相互作用，生成稳定的有机酸盐，在土粒表面形成憎水层，使沥青土具有较高的强度与水稳定性[31]。
    3.6水玻璃加固土原理
    水玻璃稳定土层的作用机理是：水玻璃遇到粘 土中的高价金属离子或pH值低于9的孔隙水，生成硅酸钙或硅胶颗粒，填塞粘土颗粒间的孔隙，从而提高土体强度[32]。水玻璃与土之间，除了生成沉 淀填塞之外，还有水玻璃在粘土颗粒间的化学胶结 作用。在反应中，水玻璃的胶体性质、高度的吸附能力、新生物质的水解以及反应演变过程中，难以确定的其他因素，对反应的产物都有很大的影响。
    水玻璃加入到土与水泥的混合溶液中后，与水 泥水解产生的氢氧化钙反应生成具有一定强度的水化硅酸钙凝胶体：
    Ca(OH)2+Na2O·nSiO2+mH2O→CaO·nSiO2· mH2O+NaOH
    水玻璃对土的加固作用可以用下列反应式表 示：
    Ca[(Clay)-OH]2+Na2SiO3→2Na[(Clay)-OH]+CaSiO3
    式中Ca[(Clay)-OH]2表示含Ca饱和粘土 (Clay)，由此可见，水玻璃与水泥、土之间不仅存在 物理吸附作用，而且还发生了一系列化学反应,从 而提高了土体强度。
    3.7 高分子类固化剂加固土原理
    目前，对于高分子类土壤固化剂加固土的原理 研究的不多。其基本原理是在常温、常压条件下通 过催化剂催化和引发剂引发，使高分子单体在土中 发生聚合反应，形成网状或空间结构，填充土中孔 隙及裹缚土粒和土团粒，通过在土粒和聚合物之间 形成化学的和物理化学的联系，而大大提高土体的 强度。或者通过高分子自身的空间网络结构的特 点，充分利用高分子末端大量的活性羟基、或羧基 等官能团，与土壤颗粒发生物理化学反应，将土壤 粘结成网络状的结构整体，提高其强度[17,18]。