2.2 ESC 固化土机理
当 ESC 水化物生成后，一部分与周围具有一 定活性的土颗粒发生反应，另一部分自身继续硬 化，形成 ESC 石骨架。
2.2.1 离子交换与土粒的凝聚作用
离子交换作用主要是一般黏土胶团表面带有大 量的一价 Na+、K+、Ca2+等，这些离子又具有极大 的吸水性[4]，水分的进入使得离子颗粒之间形成了 松散的结合体。当遇到 ESC 水化生成的钙离子 Ca2+时，立即进行当量吸附交换，并且与 ESC 激发 素中含有的具有较高离子强度的高价阳离子 Fe3+、 Ai3+等进行离子交换作用，使得黏土胶团表面水电 位降低，胶团所吸附的双电层减薄，电解质浓度增 强、颗粒趋于凝聚，并清除土壤内的液相和气相， 生成的硫酸钙结晶，体积膨胀而进一步填充孔隙， 同时与针状结晶相互交叉，形成链状和网状结构而 紧密结合，提高了固化土的强度、耐水性和抗冻 性。另外，ESC 凝胶粒子的比表面积约比原水泥颗 粒大 10 万倍，可产生很大的表面能，有强烈吸附活 性，能使较大的土粒进一步固结起来，形成 ESC 固 化土的土团粒结构，并封闭各土粒之间的空隙，形成坚固的联结，使 ESC 固化土的强度大大提高。
2.2.2 凝结硬化反应
离子交换形成后，随着龄期增长，胶质二氧化 硅、胶质氧化铝和 ESC 反应，从而改变了土的性 质。随着 ESC 水化反应的深入，能使组成黏土矿 物的二氧化硅（SiO2）及三氧化二铝（Al2O3）的一 部分或大部分与钙离子进行化学反应，逐渐生成不 溶于水的稳定结晶化合物：
土壤的成分比较复杂，含有大量的活性 SiO2、 Al2O3、CaO 等物质[5]，当加入的 ESC 与它充分搅 拌后，固化剂中某些成分与这些活性成分反应生成 胶凝性物质，发挥黏土潜在活性，增强并加速了所 形成的网状结构，使离子交换作用两天就可完成， 形成复杂的化合物，这种 ESC 固化剂中的激发素 与土中活性物质的反应，使固化土具有早强、高强 的特点称之为“ESC——催化作用”。
2.2.3 碳酸化作用
ESC 水化物中游离的氢氧化钙，能吸收水中和 空气中的二氧化碳（CO2），发生碳酸化反应，生成不溶于水的碳酸钙：
这种反应也能使 ESC 固化土的强度增加，并 在其速度和幅度上较水泥土快的多。新生成的化合 物在 ESC 中起着催化剂元素的作用下，在水中或 空气中加速硬化，增大了 ESC 固化土的强度。而 且，由于其结构比较致密，水分不易侵入，从而使 ESC 固化土具有足够的稳定性。
因此，ESC 搅拌桩利用 ESC 固化剂和土之间 的一系列物理化学反应，能够使软土硬结成具有整 体性、水稳定性高和一定强度的优质地基，因而广 泛应用于软弱地基加固处理工程中。