土壤固化剂的发展现状及其前景展望(4)

　　
3.1　水的处理
从土壤固化过程来看,土壤中水分的存在对土 壤固化具有很大的负面影响。土壤中的粘粒由于其 颗粒极为细小,表面能很大,在粘粒与水溶液界面上 易发生吸附、离解或离子交换作用而带电,具有吸引 极性水分子和水化离子的能力,即具有胶体性质和 强的亲水性。粘土矿物颗粒与水相互作用时,根据 作用力的大小可分为强结合水、弱结合水、毛细管水 和自由水,土中结合水量是控制形成粘性土的稠度、 塑性、膨胀、收缩等水理性质及强度、变形等力学性 质的重要因素之一。
由于水的存在,通过一系列的溶解、电离作用使 土粒周围的阳离子形成双电层结构,使得土壤变成 溶胶体。这样的胶体具有一定的稳定性,但相互间 的作用力较弱,所以土壤的强度比较差。所以为了 固化土壤,必须将土壤中的水除去,阻止这一系列的 溶解、电离作用发生。处理水的方式有两种:第一种 是将游离水转化为结晶水。生成的结晶水合物具有 胶凝的性质,可以堵塞土块中的各种毛细管道.避免 渗入水分再一次破坏固化土的结构。第二种处理水 的方式是破坏土粒表面的亲水性质,削弱土粒与水 之间的作用力,利用施压和引流等措施除去土壤中 的水分。
3.2　土壤颗粒的胶结
研究表明,土体的力学性质并不取决于粘土中 矿物晶体的强度,而是取决于土粒之间的结构连结 力。结构连结是在一系列物理、物理化学和化学作 用下形成的,这些作用促使在颗粒接触带上产生不 同性质和能量的相互作用,在土体中作用在颗粒之间的粘结力本质上是一种表面力。从这一角度出 发,土的固化和稳定的基本原理就是强化颗粒间结 构连结,改善颗粒接触。
现有的固化剂在土粒的胶结上一般也是两种方 式。第一种是利用自身形成粘结土粒的结构,不管 是凝胶或者是高聚物链,将土粒包裹镶嵌在已经形 成的结构中。这种方式,土粒和粘结物之间的作用 是物理固定和静电作用。第二种胶结土粒的方式就 是激发土粒本身的活性,利用土粒与土粒之间的反 应使得土壤成为整体,这也是土壤固化剂最终的目 标。就目前所知,在一定条件下,土壤颗粒自己会聚 合。在形成离子晶体时,遵循Pauling法则。
4　土壤固化剂在工程建设中的应用
土壤固化剂在加固土体的作用上体现在很多方 面:
(1)加固软土:陈永烽[12]研究了新型材料R— H+软土强效固化剂的固化原理以及工程应用范 围。
(2)改善膨胀土:朱焕新[13]对土壤固化剂改善 膨胀土的性能进行研究,为整治路基病害提供技术 支持。
(3)改善冻胀土:主要用于气候严寒的地区,黄 志军等[14]根据青藏地区路基的处理,对冻融条件下 奇极土壤固化剂处理土体的性能进行了研究。
(4)用做垃圾填埋场的防渗层填料及堤防防渗 材料:庄中霞等[15]将Renolit固化剂用于广东省西 江流域的一段堤防,提高堤基土层的强度,减小变 形。
(5)滑坡土体改造:周凯[16]在对某路段上滑坡 分析后,发现采用DYJ型液态固化剂通过离子反应 和化学反应对滑坡土体进行处理时体现出了较多的 优越性。
5　存在的问题
国内土壤固化剂研发、应用起步比较晚,很多土 壤固化剂技术,引进于美、日等发达国家,虽然自主 开发了适合我国国情的土壤固化剂,并取得了一些 重要的成果,但是,在土壤固化剂的研究应用领域仍 然存在着若干亟待解决的问题。
(1)土壤固化剂的研制应同时考虑针对性和兼 容性。由于自然界的土质复杂多变,土壤组成、结 构、矿物成分和化学成分往往因成土条件的不同而 不同,导致土壤固化剂的固化性能有很大差异,造成固化剂的使用效果不很理想,因此各个地区应结合 当地的实际情况推出具有针对性的固化剂。但是, 由于自然界中各种土壤分布的不均匀性,造成施工 过程中土质的不确定性。因此,在研制土壤固化剂 时,应当兼顾土壤固化剂的针对性和兼容性,从而使 土壤固化剂具有较大的应用范围和较好的效果。