土壤固化剂的研究进展和应用(5)

　　
    3.8离子交换加固机理
    此类土壤固化剂实质上是一种催化剂，可以减少土壤中除化合水之外、其他水分子的二极力矩，如吸附水、表面张力水、毛细管水，这样将导致水分子的裂解，产生氢离子(H+)和氢氧根离子(OH-)。此过程将一直持续下去，并伴随着不同的带电离子产生。土壤中薄土矿物表面离子通常都是负离子，因此，它们能吸引正离子，如氢、钠、钙、钾、镁离子等。负电荷的氢氧根离子，总是会与正电荷的金属离子结合。随着水中来自土壤固化剂的正电荷减小，足够多的负电荷聚集起来，对吸附水层中的正电荷金 属离子产生了足够大的引力，从而打破了静电势垒。当这种反应产生时，金属离子向自由水中运移、并伴随着水的排出而排出。吸附水层被减少，土壤颗粒失去了其膨胀特性，从而使整个土壤层结构变得松散，因此容易被压实，该过程是不可逆的。在水分子的裂解过程中排出的氢离子，可以与自由态的氢氧根离子再复合而形成水，或复合成氢气。释放出来的水可以渗透出去或者被压路机挤出，随后被蒸发。这样，通过改变淤泥或乳土颗粒的Zeta电势，土体将达到理想的压缩状况[33]。
    4 土壤固化剂的应用
    4.1在道路工程中的应用
    土壤固化剂具有固化速度快、相对强度高、收 缩量小等优点，使其可用于高速公路和一级、二级公路的基层、底基层，用于软弱路基的稳定处理；以及低交通量公路、农村道路网的路面结构层或面层。它与传统的处理技术相比，可以就地取材进行施工，能节省大量的水泥、砂、石料费用；与混凝土材料相比，一般可降低造价30%左右[34]。这些优点使得土壤固化剂在道路工程中取得了广泛的应用。
    王新岐[35]等针对城市道路路基、基层处理中， 水泥、石灰及粉煤灰固化土存在的缺陷，对土壤固化剂在道路路基及基层中的应用进行研究，探讨了 土壤固化剂对土壤强度及水稳定性的影响，确定了保证施工质量的控制指标，为土壤固化剂在路基处理中的大面积应用，提供技术支持。唐明[36]等研究了新型ASC土壤固化剂在道路底基层的应用，得到以水泥、高钙粉煤灰、石灰和活性激发剂作为原料，复合的新型ASC土壤固化剂，有利于公路底基层抗压强度、抗冻融性、承载能力等性能的提高。何东坡等[37]通过试验，对中路1号土壤固化剂加固土的无侧限抗压强度等方面、及其路用性能指标进行了研究。
    4.2在防渗护坡工程中的应用
    水渠防渗和堤坝防渗，是土壤固化剂在防渗工程应用中的两个方面。2001年，太原市森林公园改建指挥部，决定采用北京中土奥特赛特无机土壤固 化剂，对湖底进行固化处理。其固化面积2.36万 m2，占人工湖总面积的10%[38]。季仁保[39]等介绍了有关北方混凝土渠道防渗防冻胀技术、土壤固化剂 及聚合物纤维混凝土在渠道防渗工程中应用技术。 认为土壤固化剂能与各类土壤发生化学或生物作 用，改变土壤结构、亲水性等性质，特别在缺乏砂石料的灌区有广阔的应用空间。吕其林提出采用土壤 固化剂新材料治理堤坝、堤基的渗漏问题，从而达 到既能节省资金又能加固堤坝、堤基，提高防洪标 准的目的[40]。王少江等[41]将SK-T系列渠系固化剂用于渠系工程的研究，结果表明稳定土具有优良的 力学性能和耐久性能，强度可以达到15 MPa，渗透系数达到10-8cm/s，抗冻性能良好，能够满足渠系工程高强度、高抗渗性、高抗冻性的要求。
    4.3 在农业工程中的应用
    土壤固化剂在农业工程中的应用，集中在池塘、湖泊清淤及其淤泥的处理、农田水利设施的节水改造等方面。郭印[42]通过单掺试验，研究了水泥、苛性钠、三乙醇胺、高效减水剂FDN、水玻璃、生石膏、高锰酸钾和生石灰等添加剂，对淤泥质土固化效果的影响。徐燕[43]利用环氧树脂对滨海淤泥进行快速固化的研究，具体方法是在铺浇环氧树脂层之前，先采用一种新型的土壤快速固化剂进行喷射， 快速固化表层淤泥，形成一层硬壳层，隔绝底层淤泥中的水分。然后，再在其上铺浇环氧树脂，形成复合硬壳层。