改良劑改良鹽漬土性能的研究綜述

何芳 劉莉 李雪梅 薛家儒 馬志鵬

(寧夏大學土木與水利工程學院，寧夏銀川 750021)

鹽漬土作為一種特殊土，是指易溶鹽含量大于0.3%，并具有溶陷、鹽脹、腐蝕等工程特性的巖土［1］。固相中含有結晶鹽，液相中含有鹽溶液，強度和變形特性具有自己的特點。在我國分布著大片的鹽漬土，隨著耕地減少，人口壓力增大，改良鹽漬土的性能，加快鹽漬土地區的開發建設，減少其工程危害性，日益引起人們的廣泛關注。

1 我國鹽漬土成因與分布

我國鹽漬土面積(3630.53×104)hm2，占全國可利用土地的4.88%［2］。鹽漬土的成因主要受兩方面影響，一是當地地形、氣候和水文地質等自然因素影響;二是人類的活動加重土地鹽漬化。根據鹽漬土的成因，我國鹽漬土從沿海到內陸均有分布。主要分為以下幾區:1)干旱、半干旱及極端干旱地區。如寧夏銀川平原、青海柴達木盆地、新疆塔里木盆地、吐魯番盆地等;2)沿海鹽分較高地區。如東部濱海鹽土與海涂等;3)地勢低洼，排水條件差的地區。如華北、東北平原等。

2 粉煤灰改良鹽漬土的性能研究

粉煤灰重量輕，作為墊層時可減少基礎持力層的自重作用，增強地基的承載力;最優含水量區間較寬，施工壓實時控制最優含水量比較方便;滲透性好，作為墊層時排水效果好;壓實后具有較高的強度［3］。因此粉煤灰不僅可以在一般路基上修筑路堤，而且還可以修筑在高壓縮性的沖積層和泥炭層上［4］。

從爐膛出來的原灰表面有大量的Si—O—Si鍵，與水相互作用后，顆粒表面將出現大量的羥基，使其具有顯著的親水性、吸附性和表面化學活性［5］。大量試驗就是根據粉煤灰本身的物理性質和化學活性進行改良鹽漬土的性能研究。在工程實際中，粉煤灰改良鹽漬土性能做路面底基層對粉煤灰的質量要求不高，成本較低，可大量使用。通過室內土工試驗，楊曉松［6］發現粉煤灰的摻入可以提高氯鹽漬土的強度(改良氯鹽漬土的強度隨著粉煤灰配合比的增加而逐漸提高)，減弱其壓縮性(壓縮系數減小，壓縮模量增加)，減小其溶陷系數，改良其溶陷性。通過人工配置0，2%，5%，8%含鹽量的鹽漬土，進行不固結、不排水條件下室內常規三軸剪切試驗，試驗結果同樣表明:在試驗摻量范圍內，粉煤灰摻量越大，改良鹽漬土強度越高［7］。

3 石灰改良鹽漬土性能的研究

電石灰作為工廠生產乙炔氣體排放的廢料，排放數量巨大，堆積如山，嚴重的污染了環境。從技術、經濟角度出發，利用鹽漬土資源，進行電石灰改良鹽漬土的液塑限試驗、擊實試驗、CBR試驗和固結排水三軸等試驗，研究電石灰化學改性后鹽漬土作為公路路基填料的可行性。

由李作恒［8］的液塑限試驗結果可知，鹽堿土在電石灰改良后塑限WP隨電石灰摻入量的增加而逐漸增大，塑性指數IP相應緩慢降低。即降低了原土體的塑性，其親水性也大大減弱，工程性質得到改善［9，10］。擊實試驗表明，改良土的最大干密度隨電石灰劑量的增大而減少，最佳含水率隨電石灰劑量的增大而增加。通過室內CBR試驗，采用電石灰改良鹽漬土，對鹽漬土的最佳含水量和CBR值(用來評定土基材料承載能力和土基抵抗變形能力的指標)影響明顯，完全符合高速公路路基設計的路堤填料要求，成為了優良的路基填料。但CBR值的增長速率隨著電石灰摻入量的增大而減小，因此電石灰摻量需適量［11，12］。土的三軸試驗真實的模擬土體受力破壞規律，試驗表明，采用8%電石灰改良鹽漬土用于上路床填料，既可降低土基含水量又能保證改良效果［13］。

為了克服鹽漬土填料對路基帶來的不利影響，通過抗剪強度、無側限抗壓強度和抗壓回彈模量試驗對摻加不同量的石灰粉煤灰改良土的力學性能進行了研究。結果表明:摻加一定量石灰粉煤灰可以提高鹽漬土填料的粘聚力和內摩擦角，填料后期無側限抗壓強度和抗壓回彈模量也隨石灰粉煤灰摻量的增加而增加［14］。

柳艷華，張宏等［15］研究了石灰固化濱海鹽漬土物理力學性質的變化規律，研究發現:經石灰改性后，濱海鹽漬土的粒度成分得到明顯改善，塑性指數降低，液限降低;石灰摻量在不同的質量分數下，改性土的砂化作用明顯，其塑性特征及粒度成分得到明顯改善，水穩定性及強度得到顯著提高，其浸水無側限抗壓強度已達到二級和二級以下公路底基層無側限抗壓強度的基本要求［16］。

4 石膏改良鹽漬土性能的研究

磷石膏是生產磷銨過程中產生的一種廢料。作為一種工業廢料不僅占用大量空間，制約企業發展，而且對環境污染嚴重。將磷石膏用于當地公路的建設，不僅可以解決磷銨企業廢料的再生利用問題，還可以解決公路建設中的筑路材料需求。

王玉江、吳濤等［17］人在對磷石膏改良鹽漬土的研究中發現:磷石膏中的鈣與鹽堿地中的鈉發生反應生成溶解度更高的硫酸鹽(硫酸鈉)，在水的作用下被淋溶，從而降低了土壤中的鹽分，從根本上改變了土壤的理化性能。磷石膏施入鹽堿土后，可以降低土壤pH值，增加土壤透水性，促進洗鹽速度，達到改良鹽漬土的目的。所以采用磷石膏改良鹽漬土作為基層與路基填料的基層和路基具有良好的承載能力。

劉毅、黃新［18］通過不同磷石膏和水泥配合比(加固地基)進行一系列工程實踐對比研究。研究表明，與單純用水泥加固相比，用磷石膏與水泥配合加固軟土地基可大幅度提高加固土強度，對鹽漬土路基的工程性質也有很大的影響。

5 麥秸稈改良鹽漬土性能的研究

鹽漬土作為一種環境敏感性土，其工程性質隨著水、熱環境變化而改變。土里鹽類遇水溶解，土質變軟，強度降低，易產生溶陷、鹽漲、翻漿等不良地質問題，造成鹽漬土地區公路破壞。對鹽漬土地區進行加筋固化處理，增加土的強度和整體穩定性已經成為必然。

在對改良濱海鹽漬土的性能試驗研究中，天津城市建設學院的學者們通過麥秸稈加筋鹽漬土試驗研究得出結論:鹽漬土中加入適量SH膠防腐處理麥秸稈后，麥秸稈與土之間的摩擦，改變了土的應力應變性能，在相同條件下加筋鹽漬土的抗壓強度、抗剪強度和抗變形能力明顯高于素鹽漬土［19，20］。其中柴壽喜等［21］比較了5種布筋區域和4種麥秸稈截面形狀在加筋條件下的試驗結果，認為適宜布筋區域為下半部，適宜的加筋橫截面形狀為1/4圓管狀。魏麗等［22］得出最適宜的纖維加筋條件為加筋長度比0.16，質量加筋率0.25%。

小麥在我國大部分地區廣泛種植，但麥收后遺留下大量的麥秸稈，農民普遍采用燃燒處理，浪費了大量的麥秸稈資源，燃燒不當還容易引發火災。麥秸稈作為一種天然草木纖維材料，在改良鹽漬土性能的同時，不會造成對環境的二次污染，將會成為鹽漬土改良研究技術發展的新趨勢。

6 展望

與以往單純的依靠改良農田灌溉設施，進行灌溉壓鹽和排水減鹽，投入大，成本高相比，新的改良技術在研究改良效果，減少優質原材料的使用量的同時，注重生態效益。粉煤灰為燃煤電廠長期排出的廢棄物，電石灰為工廠生產乙炔氣體排放的廢料，麥秸稈為農業廢棄物。三者在我國產量大，污染重，處理不當會引發嚴重的安全隱患。但將其作為改良劑，不僅可以實現鹽漬土的資源化，更解決了其大量堆積引發的環境、社會問題。利用改良劑改良鹽漬土的研究雖然取得了一定進展，但仍然存在以下一些問題:1)粉煤灰早期活性較低，如何最大限度的激發粉煤灰的火山灰活性，提高粉煤灰利用率。2)在節約成本的前提下，石膏、石灰的摻入是否比現有的鹽漬土改良方法更經濟。3)土壤是一個復雜的體系，施用含有一定重金屬成分的工業廢棄物是否對土壤環境友好而不會引發環境的二次污染。4)不同的單一改良劑都可以實現改良鹽漬土性能的目的，是否可以將各種改良劑配合使用，找到最佳配合比，實現資源的最優化。5)改良劑改良鹽漬土性能后在工程的使用過程中，會不會對埋入其中的構件產生腐蝕作用。6)在凍融循環嚴重的地區，改良劑對鹽漬土的作用是否有所不同。如何處理鹽漬土改良處理中存在的不足，實現資源環境的最優化，將成為我國鹽漬土處理問題中下一步需要解決的問題。

注:何芳，劉莉，李雪梅，薛家儒，馬志鵬五個作者曾參加國家級大學生創新實驗:路用纖維橡膠混凝土的收縮性能研究(編號:TMG08);寧夏大學校級創新實驗:粉煤灰改善鹽漬土的力學性能研究。

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