土体化学改良加固机理的分析与探讨

方海锋

摘要：化学改良属于土体稳定固化技术的一个分支，化学改良是通过向土体中掺加某一中种化学物质或几种物质的混合物与土体拌合处理，通过化学物质与土颗粒、化学物质自身反应等一系列的作用来改良土体，达到增强土体各种物理性质和能够满足一定工程要求的目的。本文就土體稳定固化原理及技术，土体改良剂种类及其研究现状进行综述。

关键词：化学改良；加固；改良剂

1前言

土体是由固相、液相和气相三部分亦即土颗粒、水、空气组成的复杂的结构叫。化学改良是改善土体的一种常用手段，传统的化学改良材料主要有水泥、石膏、石灰、粉煤灰等及其混合物，新型的化学改良材料主要有各种高分子化合物、有机酶等等，都是通过一定的化学作用，增强土体颗粒之间的粘结强度，以达到改善土体的目的。

2稳固化土技术及原理

土体稳定的基本原理就是通过不同物理和化学方法，使颗粒间的各种物理引力和化学键力能够加强，从而强化土颗粒间的联结作用和减小颗粒间的结合水厚度，增强土体颗粒之间的粘结力，强化土壤颗粒间结构联结。化学改良的加固机理可以分为：物理过程、化学过程和物理化学过程。

物理过程是一个表观过程，通常指将固化剂加入土体后搅拌均匀，通过施加外力或者排水加压来增大土壤密度，减小土体颗粒见液体和气体的体积，使土体渗透性减小和土体强度提高的过程。化学过程是指通过化学物质与土颗粒、化学物质自身反应等一系列的作用来改良土体，达到增强土体各种物理性质的过程。物理化学过程是宏观的物理反应与化学反应并存的综合反应过程。

3土体改良剂种类及其研究现状

3.1土体改良剂种类

主要目前国内外正在研究与工程上实际使用的土壤固化剂产品的种类多达上百种，这些土壤固化剂从形态上看，可以分为液态和固态两大类。

液态土体改良剂中的成分可以与含有不同成分的土体中发生各种各样的化学反应，如阴阳离子交换、消耗结合水、生成新物质或是土体内部成分发生改变，从而改变土颗粒携带的电荷量，减小土体的自由水和结合水使土体孔隙缩小，增大土体密实度，以及生成的新物质将土体联结成一个整体，达到改良固化土体的目的。传统的固化剂类如水泥、石灰、粉煤灰类固化剂以及水泥、石灰和工业矿渣等混合物组成的固化剂。这类固化剂由于其通常都呈粉状，故统称为粉状土壤固化剂。

3.2土体改良剂研究现状

土体改良剂研究现状。由于土体成因的复杂性，地质条件的区域性，对于不同区域的土体，甚至同一地区不同时期的土体，固化剂的加固效果相差很大，能够针对不同的土体开发与之相符合的加固剂具有重要的意义。

Sunghw an K in等利用木质素产品和粉煤灰对路基土进行无侧限抗压实验和崩解实验来研究两种化学改良对路基土水稳定性的影响。实验结果表明，相同条件下，木质素与传统的粉煤灰都能提高路基土的水稳定性，但含木质素产品效果更好且用量更少。

T ingle和s antori通过木质素磺酸盐对不同种类的粘土的作用效果进行研究，认为木质素磺酸盐能提高低塑性粘土的剪切强度和回弹模量。

B uddhin a Ind ra tna等人对木质素磺酸盐处理后分散性土的做了大量的实验研究，利用自主研发的内部裂隙侵蚀模拟装置对经过木质素磺酸盐处理的分散性土的内部侵蚀行为进行了研究，结果表明临界水力剪切力随木质素磺酸盐含量的增加而线性增大，并推导出土体侵蚀系数的经验表达式。

结语现有固化剂的使用上，主要还是传统的固化剂类，如水泥、石灰、粉煤灰类固化剂以及水泥、石灰和工业矿渣等混合物组成的固化剂。而由无机盐或有机物配制而成的液态土壤固化剂的使用还相对较少，主要是其作用机理及影响还有待研究。随着近些年对液态土壤固化剂和生物酶类固化剂的研究，可对这类的固化剂同适量的水泥、石灰、粉煤灰等材料一起掺入土壤中使用，从而减少传统固化剂的使用量，降低成本，加快施工进度。