化学固沙材料浅析康向光 陈 琳 韩章勇

张晓峰 陈兵

摘 要

化学固沙属于三大固沙手段之一，化学固沙材料能够让流沙表面形成固沙层，这也使化学固沙材料在防治荒漠化中得到了大量使用。但是由于目前化学固沙材料在使用中还存在一定缺点，所以这时对于化学固沙材料进行创新和研究成了固沙材料的主要发展方向。

关键词

化学固沙材料;研究;浅析

中图分类号： X171.1                文献标识码： A

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2020.19.075

目前全球性较为严重的环境问题就是土地荒漠化现象，荒漠化较为严重的国家主要分布在亚洲，非洲和拉丁美洲等发展中地区。在这些地区中中国属于荒漠化最为严重的国家，同时沙漠化和荒漠化所产生的危害相同。

1 化学固沙的原理

所谓化学固沙材料就是能够有效固结流沙表面的化学材料，化学固沙主要是在流沙表面喷洒具有化学性质的胶状物体来固定流沙，能够在流沙表面形成具有一定强度，韧性的固结层。这类固结层不但能够避免风力侵蚀，还能够更好的锁住流沙下部的水分，从而更好地控制沙漠化灾害。

化学固沙材料具有一定的粘连性，沙粒之间属于较为紧密的个体，但是个体与个体之间还存在一定的空间。在化学固沙材料喷洒到流沙外部之后，一些小于8微米的液体便会渗入到沙粒中与沙砾产生粘连，而一些大于8微米的液体将会在流沙外部形成固结。化学固沙材料不但具有粘连作用，还能够在电荷作用下对沙粒产生影响，激发分子内力作用，从而形成相应的网状结构，使沙粒能够紧密连接在一起。在进行沙漠化防治的过程中，要使用化学固沙材料提升沙漠化防治效果，化学固沙材料可以按照化学原料来进行分类，将其分为天然化学固沙，人工化学固沙以及合成化学固沙材料三种。而按照化学固沙材料的化学组成结构来进行分类则可以分为无机胶凝固，有机胶凝固以及有机无机复合沙材料三种。

2 化学固沙材料的优

化学固沙主要是在流沙外部喷洒化学粘连材料，并在流沙外部形成固结层，使较为松散细碎的沙粒粘连在一起，更好的避免风力吹散沙粒产生沙漠化灾害。对于化学固沙材料的使用能够提升抗风湿性和锁水性，化学固沙材料具有一定的强度和韧性。化学固沙材料在喷洒至流沙外部的时候会形成固结层，如果一部分固结层受到破坏，只会损坏该部分的固结能力却不会影响到其他部分的固结性能。

3 化学固沙材料的类型

3.1 無机胶凝固沙材料

首先，无机胶凝固沙材料中水泥浆类固沙材料主要是喷洒在流沙表面，形成凝结固化从而构成避免流沙被风吹起的覆盖层。在沙漠地区由于该地区气候较为干燥，因此在夏季沙面温度极高，水泥浆类固沙材料没有足够的水分融化，只能形成厚度一般的固结层。而在水分蒸发后水泥浆类固结材料较为脆弱，这种固结材料柔性大大降低，因此在沙漠中会受到恶劣气候的干扰，产生龟裂降低水泥浆类沙材料的整体效果，从而失去其固沙作用。

其次，无机胶凝固沙材料中水玻璃类固沙材料的成本较低，同时无毒无害，这种固沙材料在我国使用历史中已经存在了数百年。我国在过去所使用的水玻璃固沙材料主要是由水玻璃以及酸性剂所构成的，这种固沙材料在遇到碱性条件下会产生凝结现象，但这种凝结现象的时间不够稳定，同时透水性较弱，无法完全产生固化反应，这也使这种固结材料在流沙表面覆盖后强度较低，容易受到沙漠气候的侵蚀。

最后，无机凝胶固沙材料中石膏类固沙材料能够加速沙漠内部植物的生长速度，提升沙漠植物成活率。石膏材料不但能够有效固定流沙，同时还具有一定的养分，这些养分能够被沙漠植物所吸收。石膏类固沙材料的成本较低，同时强度较高，耐久性好，不会对环境造成污染，这也使石膏类固沙材料在固沙研究中得到了有效应用，在大规模沙漠流沙喷洒研发中有着实用价值。

3.2 有机胶凝固沙材料

其一，有机胶凝固沙材料中的高分子类固沙材料从20世纪以来就已经得到了相应的发展，而这种新型化学固沙材料从实际上进行分析主要是由水溶性化学胶结物组合而成，利用高分子聚合物来对流沙进行固定，这种固结方式较为简易，同时施工速度较快的固沙方式和其他化学固沙材料相比稳定性极高，这也使其得到了大众的关注。现阶段相关研究人员以甲基三乙氧基硅烷为主要反应物质，并在催化盐酸的情况下水解，从而形成透明的硅氧烷物质，这种固沙材料强度极高，不但能够将水分锁定在沙层内部，同时还可以实现生物降解。高分子聚合物吸水性树脂在固沙的时候强度高，在遇到高温的情况下稳定性较强，不会产生断裂和氧化现象。

其二，有机胶凝固沙材料石油产品中沥青乳液属于固沙剂的代表物质，沥青乳液也是世界范围内在化学固沙中使用最多的材料。沥青乳液主要是从石油与煤油中提炼出来的产品，由于沥青的结构较为复杂，主要由化合物，沥青质等混合物质组成，这些物质使沥青在常温状态下始终呈现固体状态，其凝点较高，黏度较大。沥青的这些特点都能够帮助沥青成为质量较好的防腐材料，沥青乳液属于沥青乳化过后所形成的物质。乳液可分三类分别为非离子型，阳离子和阴离子型。沥青乳液可以作为土壤调和剂进行使用，有效避免水土流失，调节土壤内部的水热情况。沥青乳液作为固沙材料进行使用能够与植物相融合，促进植物生长[1]。

其三，有机胶凝固沙材料中木质素类主要是经过化学改性而制成的新型固沙材料，木质素类固沙材料能够在流沙中稳定应用，并与沙粒相结合产生化学作用，从而促使沙粒相聚集，提升保护强度。我国相关研究人员对荒漠化地区木质素固沙情况进行了数年研究，而研究结果表示木质素固沙材料的固沙效果极好，同时成本低廉能够与生物固沙相结合。另外，木质素固沙材料的抗压强度较好，具有一定的稳定性和韧性，可以通过加入丙烯酸或是丙烯肽胺实现木质素固沙材料的升级，升级之后的木质素固沙材料耐腐蚀，抗老化性能会进一步提升[2]。

3.3 有机无机混合固沙材料

有机无机混合固沙材料主要是对一些固沙性能较差的材料进行升级，通过有机固沙材料和无机固沙材料的混合能够提升其力学性能，避免水分蒸发。目前较为常见的有机材料为高吸水性树脂，这种材料的三维空间结构较为特殊使其吸水性相对较强。还可以和水泥产生反应，使合成之后的固沙材料强度，硬度以及韧性都大大提升。相关研究人员以粉煤灰为基础，在其中添加水玻璃，聚丙乙烯等材料，混合而成的固沙材料在实验过程中其抗水性能，强度，韧性以及稳定性都比单一的无机固沙材料和有机固沙材料有一定程度上的提升。其次，我国高校内部与企业合作研发出的多功能固沙材料主要成分为膨润土，沥青和水玻璃，其生产工艺较为简便，这种固沙材料的积水性能较强，同时还能够有效改善土壤结构为植物生长创造条件，可以在实际固沙过程中得到推广与应用[3]。

4 结语

综上所述，随着不断实践和研究表明资源开发与社会发展都需要和生态环境建设相同步，只有这样才能为社会可持续发展做出保证。眼下沙漠化防治已经被列为重点工程，而在化学固沙材料中有机无机复合化学固沙材料能够使流沙表面迅速固结，并更好地稳定沙丘，防止沙漠化灾害。另外，由于固沙材料在使用过程中会导致流沙固结，这也能够将沙丘内部的温度与水分锁住，能够为植物生长提供所需营养，成了未来我国防治沙漠化情况的重点研究方向。

参考文献

[1]居炎飞，邱明喜，朱纪康，等.我国固沙材料研究进展与应用前景[J].干旱区资源与环境，2019（10）：111-112.

[2]尹应武，孙瑞，张雪艳，等.生物基磺酸盐在沙漠固沙、盐碱地改良中的应用示范与推广[C]//中国治沙暨沙业学会学术年会（2）：117-118.

[3]谢尧，赵琼，李炎真，等.干旱化对樟子松固沙林氮磷循环的影响[J].生态学杂志， 2019，38（12）：353-355.