土壤固化剂的发展现状及其前景展望

土壤固化剂的发展现状及其前景展望
 沈飞　曹净　曹慧
(昆明理工大学建筑工程学院云南)
摘要：阐述了土壤固化剂的发展现状及分类,从土体的组成、结构角度,概括分析固化剂的固化机理,总 结了现阶段土壤固化剂研究和应用领域中存在的若干问题,以及影响固化剂性能发挥和使用的 因素,并对土壤固化剂的发展提出几点建议。
关键词：土壤固化剂;固化机理
土壤固化技术发展至今,已经成为了一门综合 性的交叉学科。它被广泛的应用于国家现代化建设 的各个领域,应用手段越来越多,涉及到了多种理 论,它的处理对象也不断得到扩充,处理的目的也不 仅仅是单一的加固,还包括增加渗透性、提高抗冻能 力、防止污染物质泄漏等诸多方面[1]。在这里仅以 化学加固为重点,对土壤固化剂的现状做一个阐述 土壤固化剂是在常温下能够直接胶结土体中土 壤颗粒表面或能够与粘土矿物反应生成胶凝物质的 土壤硬化剂[1]。土壤固化剂实际上是利用外掺剂 对土体进行化学处理,来改变土壤的组成和土体的 工程性质,从而提高土体强度,改善土质压实性。 在长期的工程实践活动中,人们逐渐认识到,石 灰土、水泥土的早期强度低、干缩大、易开裂,并且其 性能受土质影响较大,对塑性指数高的粘土、有机土 和盐渍土固化效果较差,甚至有时无固化作用。本 文从国内外土壤固化剂研究的现状着手,概括分析 土壤固化剂的固化机理,总结土壤固化剂研究和应 用领域中存在的若干问题,并对土壤固化剂的发展 提出建议。
1　土壤固化剂的研究现状
土壤固化剂加固土体的研究已有几十年的历 史,取得了许多土壤固化的实践经验和理论成果 其研究方向大致有两个:一是固化土性质和本构模 型的研究;二是加固各种类型土壤的固化剂的配比 研究[2]。
1.1　国外研究现状
以美、日等国家为代表,起步较早,对土壤固化 技术进行了深层次研发,进行了对加固土壤的材料 成分的改进,由原来单一的使用水泥、石灰、粉煤灰升级到多种材料配比混合,形成了改善和提高土壤 工程技术性能的复合材料———土壤固化剂;同时针 对不同的土质条件研制了不同的土壤固化剂,研究 的对象和思路进一步拓宽,不仅包括水泥和石灰的 各种添加剂、废弃物的再利用研究,而且对菌类加固 剂、昆虫加固技术也进行了较深入的研究。 现在土壤固化剂已大量应用于各种工程建设 中,效益非常明显。主要产品有美国生产的Soil- rock,EN-1,top-seal等土壤固化剂;澳大利亚开发 的Roadbond(r),Roadpacker(r);日本生产的Aught- set系列土壤固化剂;南非生产的ISS土壤固化剂, CON一AID土壤固化剂[3]。
Medina等针对红土的成分,利用磷酸加固红 土;Tomohisa等提出用混凝土粉末、纸浆渣、粉煤灰 和火山灰土加固处理那些含水量高和有机质含量高 的土壤;Zalihe等用粉煤灰和石灰来加固含有石灰 质的膨胀性粘土。
Munjed等用一种沉积物燃烧后的物质作为一 种土壤固化剂;Robert研究了一种高浓缩的液体土 壤固化剂(CIS);Saboundjian对一种有机土壤固化 剂(EMC2)在路基加固中的应用做了报道;Thecann 研究了腐生物分解木质索中的担子菌类,认为其在 土壤固化过程有着重要的作用;Nene等研究了自然 界白蚁用粘土固化筑巢的技术,提出了岩土昆虫学 的概念。
虽然国际上土壤固化剂的发展较快,但却有各 自的缺点,仍然需要不断完善。比如奥特塞特 (ADGHTSET)固化剂对土体固化后具有一定的强 度和水稳定性,但提高的程度不大;ISS土壤固化剂 对土体加固后强度、水稳性良好,其缺点是对于固化 膨胀土时必须使用石灰,否则其产生的强度很低。