土壤固化剂固化机理研究进展及应用.pdf

64
材料导报A:综述篇
2011年5月(上)第25卷第5期
土壤固化剂固化机理研究进展及应用
李琴,孙可伟',徐彬2,李世萍
(1昆明理工大学固体废弃物国家工程研究中心,昆明650093:;2云南广播电视大学,昆明65023)
摘要综述了土壤固化剂与土壤成分进行离子吸附与交换,减溥土壤胶团双电层,使土壞颗粒趋于凝聚;固化
剂与土壤成分发生化学反应生成化学健及胶凝性物质加固土壤颗粒之间的链接;固化剂与土壤成分生成物体积膨胀
改善并填充土壤颗粒之间的孔朦;在外界挤压力作用下缩短土壤颗粒之间距离,密实土壞结构;多种因素协同作用固
化理。并指出掌握固化剂化机理对新型固化剂研发和针对不同固化土体配制相应的固化剂的工程实践具有重
要的意义
关键词固化剂固化机理离子吸附交换化学反应膨胀填充
Progress and Application on Curing Mechanism of Soil Stabilizer
LI Qin2, SUN Kewei,XU Bin', LI Shiping
Kunming 650093; 2 Yunnan Radio and Tclevision University, Kunminng 602 and Tehnology
(1 National Engineering Research Center of Waste Resource Recovery, Kunming University of Science
Abstract The curing mechanisms of soil stabilizer are analyzed all-around, including ionic adsorption and ex
change, various kinds chemical reaction leading-in chemical bond and gelling matter, expansion matter padding holes
mproving hole structure and molding pressure extruding and solidifying or all the factors cooperates with each other
stabilizing. It's very important to know the curing mechanism of soil stabilizer, as its useful for new stabilizers re-
search and development and engineering practice of various soils
Key words stabilizer, curing mechanism, ionic adsorption and exchange, chemical reaction, expanding and
0引言
结合水作用机理进行研究,发现ISS固化剂首先降低红色粘
土颗粒表面结合水的表面张力,在氢键和离子键的作用下发
土壤固化剂是一种由多种无机、有机材料合成的用以改生吸附,吸附在红色粘土颗粒表面和粘土矿物表面的水合阳
变土壤结构、固化各类土壤的新型环保节能工程材料。土壤离子能置换出红色粘土颗粒表面的可交换性阳离子,减薄结
固化剂固化土壤的本质是与土壤颗粒之间发生物理化学反合水层厚度,降低土粒之间的相互排斥能,促使土壤颗粒相
应,改善土壤颗粒之间的接触面,强化土壤颗粒间的连结结互聚集结合,从而提高红色粘土自身的凝聚力。徐海清?也
构,因此其固化机理涉及胶体化学、结构力学、土壤化学的相认为粘土中加入ISS离子固化剂后,离子土固化剂水溶液与
关内容。归纳为固化剂与土壤成分进行离子吸附与交換,使滑带土中离子发生以Ca+为主的阳离子交换,减少粘土双电
土壤胶团表面电量降低,减薄土壤胶团双电层厚度,使土壤层结构的厚度,増大粘土颗粒间作用力,由于粘土颗粒间力
颗粒趋于凝聚;化学反应生成新物质加强土壤颗粒之间的链大小决定粘土工程力学性能,因此用ISS离子土固化剂固化
接;生成物体积膨胀改善并填充土壤颗粒之间的孔隙;在外滑带土后其抗剪强度提高。也有学者指出土壤胶粒吸附
界挤压力作用下缩短土壤颗粒之间距离,密实土壊结构,使层内大量Nat、K'金属离子与固化剂水化产生的Ca2
固化土易于压实成为一体,从而获得良好的宏观力学性能
Mg2'、AP+进行离子交换,降低土壤胶粒电势,减薄土胶粒
1固化剂固化机理
双电层厚度使士壤颗粒聚集成团,形成团粒化和砂质化结
构,提高土体强度。其离子发生的交换吸附反应如下:
1.1离子吸附与交换作用减薄双电层
Ca2++2Nat(K)-粘土→Ca2t-粘土+2Na(K+)
梁文泉等用GA固化剂固化含粘土矿物的土壤,GA.此外,离子交换反应还能减少土壤毛细管、土壤孔隙和表面
取代土体中凝聚能力低的离子,降低极性水分子和OH进张力所引起的吸水作用,使经过处理的土壤由“亲水性”变成
人粘土颗粒内部空穴使土体电荷增大引起的电位,减薄胶粒“憎水性”,经机械反复整平、振动、夯实等使土壤高度密实,
双电层使土壤颗粒易于凝聚。催德山2对ISS固化红色粘土形成一种新的土壤结构
云南省科技厅基金项目(2010ZC245)
李琴:女,1976年生,讲师,博士研究生孙可伟;通讯作者,男,教授,博导 E-mail: sunkewei2005sina,com