非钙基土壤固化剂加固机理及其应用性能研究进展

土地退化是危及人类生存与发展的重大问题,对土壤进行加固处理一直是国内外学者的研究热点.通过强夯、纤维加筋、土工格构等物理加固措施可以实现土体加固.然而,与物理加固相比,利用土壤固化剂对土壤进行化学加固具有强度高、成本低、污染小等优点,受到了众多研究者的关注.土壤固化剂可分为钙基固化剂和非钙基固化剂:传统的钙基固化剂(水泥、粉煤灰、石灰等)存在污染大、凝结时间长、破坏土壤功能等缺点,多用于道路、建筑等领域;而应用于荒漠化治理、边坡修复、水土保持等领域的土壤固化剂,除了要具有良好的固化性能以外,还需具备较好的生态性能,因此非钙基固化剂是这些应用领域的首要选择.按照化学成分,非钙基固化剂可分为聚合物类固化剂、生物酶类固化剂和离子类固化剂.各类固化剂的固化机理不同:聚合物类固化剂主要通过凝胶吸附、包裹、填充作用对土壤进行加固;生物酶类固化剂主要通过酶催化土壤颗粒表面阳离子与土壤有机质的离子交换反应进行加固;而离子类固化剂则是通过加速离子交换反应速率,降低土壤颗粒亲水性,以实现土壤加固.非钙基固化剂的应用性能分为工程性能和生态性能两个方面:工程性能主要体现为改善土壤的力学性质、提高土壤的抗侵蚀能力和抗变形能力;而生态性能主要体现在提高土壤的保水能力和间接促进植物生长的能力.本文总结了非钙基固化剂的研究进展,分类介绍了非钙基固化剂的固化机理,总结了非钙基固化剂的工程性能与生态性能的应用研究,并对非钙基固化剂未来的发展方向进行了展望.