土體化學改良加固機理的分析與探討

方海鋒

摘要：化學改良屬于土體穩定固化技術的一個分支，化學改良是通過向土體中摻加某一中種化學物質或幾種物質的混合物與土體拌合處理，通過化學物質與土顆粒、化學物質自身反應等一系列的作用來改良土體，達到增強土體各種物理性質和能夠滿足一定工程要求的目的。本文就土體穩定固化原理及技術，土體改良劑種類及其研究現狀進行綜述。

關鍵詞：化學改良；加固；改良劑

1前言

土體是由固相、液相和氣相三部分亦即土顆粒、水、空氣組成的復雜的結構叫。化學改良是改善土體的一種常用手段，傳統的化學改良材料主要有水泥、石膏、石灰、粉煤灰等及其混合物，新型的化學改良材料主要有各種高分子化合物、有機酶等等，都是通過一定的化學作用，增強土體顆粒之間的粘結強度，以達到改善土體的目的。

2穩固化土技術及原理

土體穩定的基本原理就是通過不同物理和化學方法，使顆粒間的各種物理引力和化學鍵力能夠加強，從而強化土顆粒間的聯結作用和減小顆粒間的結合水厚度，增強土體顆粒之間的粘結力，強化土壤顆粒間結構聯結。化學改良的加固機理可以分為：物理過程、化學過程和物理化學過程。

物理過程是一個表觀過程，通常指將固化劑加入土體后攪拌均勻，通過施加外力或者排水加壓來增大土壤密度，減小土體顆粒見液體和氣體的體積，使土體滲透性減小和土體強度提高的過程。化學過程是指通過化學物質與土顆粒、化學物質自身反應等一系列的作用來改良土體，達到增強土體各種物理性質的過程。物理化學過程是宏觀的物理反應與化學反應并存的綜合反應過程。

3土體改良劑種類及其研究現狀

3.1土體改良劑種類

主要目前國內外正在研究與工程上實際使用的土壤固化劑產品的種類多達上百種，這些土壤固化劑從形態上看，可以分為液態和固態兩大類。

液態土體改良劑中的成分可以與含有不同成分的土體中發生各種各樣的化學反應，如陰陽離子交換、消耗結合水、生成新物質或是土體內部成分發生改變，從而改變土顆粒攜帶的電荷量，減小土體的自由水和結合水使土體孔隙縮小，增大土體密實度，以及生成的新物質將土體聯結成一個整體，達到改良固化土體的目的。傳統的固化劑類如水泥、石灰、粉煤灰類固化劑以及水泥、石灰和工業礦渣等混合物組成的固化劑。這類固化劑由于其通常都呈粉狀，故統稱為粉狀土壤固化劑。

3.2土體改良劑研究現狀

土體改良劑研究現狀。由于土體成因的復雜性，地質條件的區域性，對于不同區域的土體，甚至同一地區不同時期的土體，固化劑的加固效果相差很大，能夠針對不同的土體開發與之相符合的加固劑具有重要的意義。

Sunghw an K in等利用木質素產品和粉煤灰對路基土進行無側限抗壓實驗和崩解實驗來研究兩種化學改良對路基土水穩定性的影響。實驗結果表明，相同條件下，木質素與傳統的粉煤灰都能提高路基土的水穩定性，但含木質素產品效果更好且用量更少。

T ingle和s antori通過木質素磺酸鹽對不同種類的粘土的作用效果進行研究，認為木質素磺酸鹽能提高低塑性粘土的剪切強度和回彈模量。

B uddhin a Ind ra tna等人對木質素磺酸鹽處理后分散性土的做了大量的實驗研究，利用自主研發的內部裂隙侵蝕模擬裝置對經過木質素磺酸鹽處理的分散性土的內部侵蝕行為進行了研究，結果表明臨界水力剪切力隨木質素磺酸鹽含量的增加而線性增大，并推導出土體侵蝕系數的經驗表達式。

結語現有固化劑的使用上，主要還是傳統的固化劑類，如水泥、石灰、粉煤灰類固化劑以及水泥、石灰和工業礦渣等混合物組成的固化劑。而由無機鹽或有機物配制而成的液態土壤固化劑的使用還相對較少，主要是其作用機理及影響還有待研究。隨著近些年對液態土壤固化劑和生物酶類固化劑的研究，可對這類的固化劑同適量的水泥、石灰、粉煤灰等材料一起摻入土壤中使用，從而減少傳統固化劑的使用量，降低成本，加快施工進度。