極具研發(fā)應(yīng)用前景的土壤固化劑

極具研發(fā)應(yīng)用前景的土壤固化劑現(xiàn)階段，公路建設(shè)進(jìn)人了一個(gè)高速發(fā)展期，適應(yīng)工程需求的筑路材料也日漸緊俏，加之砂礫、石料的長(zhǎng)距離運(yùn)輸，大大提高了筑路成本，同時(shí)也造成了植被減少、水土流失、環(huán)境惡化等一系列問(wèn)題。因而，充分開(kāi)發(fā)和利用公路沿線廉價(jià)的土壤資源取代傳統(tǒng)的砂、石料，降低工程造價(jià)，是擺在公路科技工作者面前的一項(xiàng)挑戰(zhàn)。此外，水泥、石灰、粉煤灰作為最傳統(tǒng)的土壤固化材料自20世紀(jì)初以來(lái)在筑路工程中應(yīng)用廣泛，但是在長(zhǎng)期的土壤固化工程中，人們逐漸認(rèn)識(shí)到了這些材料存在的明顯缺陷，如水泥收縮大、易開(kāi)裂、協(xié)調(diào)性及適用性差、成本高，石灰、粉煤灰初期強(qiáng)度低、易軟化、水穩(wěn)性差等，滿足不了工程發(fā)展的需要。因此，各國(guó)學(xué)者一直致力于研究開(kāi)發(fā)新型的、經(jīng)濟(jì)實(shí)用的、高性價(jià)比的土壤固化材料。目前，工程界最經(jīng)濟(jì)實(shí)用和采用最多的方法是利用土壤固化劑穩(wěn)定固化土。20世紀(jì)70年代，土壤穩(wěn)定劑作為一種新型的筑路固化材料，在歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家得到廣泛使用，取得了顯著的成效，近幾年無(wú)機(jī)類、離子類、有機(jī)類、生物酶類四大類新型土壤固化劑產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)。90年代起，我國(guó)也開(kāi)始引進(jìn)和研制土壤固化劑，建筑材料市場(chǎng)上也出現(xiàn)了少量我國(guó)自己開(kāi)發(fā)研制的土壤加固劑。一、在道路工程方面使用土壤固化劑的優(yōu)點(diǎn)1.質(zhì)量?jī)?yōu)異。使用土壤固化劑修筑的道路設(shè)計(jì)壽命為15年，10年之內(nèi)免維護(hù)，較傳統(tǒng)道路的使用壽命長(zhǎng)2倍以上?？箟簭?qiáng)度可達(dá)一級(jí)公路要求的1.6倍以上。收縮率僅是水泥混凝土的1/20，整體板結(jié)，力學(xué)性能均勻，強(qiáng)度高。耐水穩(wěn)定是其最突出的特點(diǎn)，可達(dá)到久不崩溶、不翻漿。2.造價(jià)低廉。造價(jià)較傳統(tǒng)修筑方法降低20％～30％左右。道路級(jí)別越高其經(jīng)濟(jì)效益越明顯。3.就地取材，節(jié)約能源。使用土壤固化劑筑路，不需要號(hào)砂、號(hào)石，只需按土壤性質(zhì)試配相應(yīng)的土壤固化劑，無(wú)論是風(fēng)沙土、堿土還是泥土，就地取土即可用于道路工程。4.施工期短、施工設(shè)備簡(jiǎn)單。把土壤固化劑與土按一定的含水率拌合均勻，鋪在路槽里，用18t以上壓路機(jī)隨鋪隨壓，碾壓過(guò)的路基夏季2天，春秋季節(jié)3～7天即可通車。不需要像傳統(tǒng)筑路方法為施工準(zhǔn)備臨時(shí)路。5.維護(hù)費(fèi)用低。對(duì)路基層危害最大的是水軟化問(wèn)題、體積縮脹問(wèn)題和沖刷問(wèn)題。這三種主要危害，對(duì)經(jīng)過(guò)碾壓的土壤固化劑混合土的影響甚微，故其返修率為零。6.可利用工業(yè)廢料，有利環(huán)保。使用土壤固化劑固化工業(yè)廢料時(shí)，可向土中摻人30％以下的工業(yè)廢料如廢泥漿、鉆井廢液等。道路施工時(shí)，可向土中摻人30％以上的工業(yè)廢料如粉煤灰、鋼渣、廢石膏、粉電石粉等，既可調(diào)整道路質(zhì)量又可變廢為寶。二、土壤固化劑的應(yīng)用1.應(yīng)用范圍。多用于高速公路、一級(jí)二級(jí)公路的基層、底基層，用于軟弱路基的穩(wěn)定處理以及低交通量公路、農(nóng)業(yè)道路網(wǎng)的路面結(jié)構(gòu)層或面層。它具有“固化速度快、相對(duì)強(qiáng)度高、收縮量小、經(jīng)固化的土壤不會(huì)出現(xiàn)二次流化”等優(yōu)點(diǎn)。這些優(yōu)點(diǎn)使得土壤固化劑在道路工程中的應(yīng)用發(fā)展勢(shì)頭良好。據(jù)相關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，一般的筑路工程地基要處理約lm厚，即用良好級(jí)配砂石處理60cm，上面再用三合土20cm，再鋪水泥或?yàn)r青20～25cm。如果在土基部分使用土壤固化劑，對(duì)于高等級(jí)公路，級(jí)配砂石結(jié)構(gòu)層可由60cm減少至30cm，公路總厚度可減薄約一半；對(duì)于低等級(jí)公路（如縣以下三、四級(jí)公路）,則可用土壤固化劑處理地基30cm后直接鋪5cm瀝青。土壤固化劑的應(yīng)用范圍十分廣泛，除應(yīng)用于加固道路基層、底層和面層以外，還可運(yùn)用于各種建筑物的地基處理、地質(zhì)災(zāi)害防治、水利水電工程防滲堵漏、油田灌漿、沼氣池等領(lǐng)域。過(guò)期固化劑還可固化工業(yè)廢料。2.在大慶油田的應(yīng)用實(shí)例。本項(xiàng)技術(shù)在新建道路、處理老路的翻漿段、老砂石路的翻新、特殊通井路的處理等方面，均有很強(qiáng)的適應(yīng)性。(1）新建道路。某井區(qū)的井排路均為砂石路，大部分是利用原有鄉(xiāng)間道為路基，少數(shù)是在耕地中新建，90緯以上路段的土基壓實(shí)度能達(dá)到85％。如果把原設(shè)計(jì)20cm素土夯實(shí)、30cm的10％石灰土、10cm泥結(jié)碎石、2cm碎石磨耗層改成20cm固化土、2cm碎石工程砂，造價(jià)可大幅度降低。(2）砂石路翻新。在砂石路翻新中，完全可以利用原來(lái)的路為基層，用機(jī)械把砂石路翻開(kāi)，撒上固化劑，拌合均勻，碾壓成形即可，連土都可以不用。每年的道路維修工程中，有很大一部分是砂石路翻新。若采用土壤固化劑，不但可以節(jié)省一筆資金，而且提高了道路維修質(zhì)量。(3）通井路的處理。通井路的處理只是為了單個(gè)井的需要，路的級(jí)別很低，所以只需把通井路翻開(kāi)，拌合土壤固化劑，碾壓即可。(4）翻漿路段的處理。若道路只是局部輕微翻漿，只需清理翻漿路段，用土壤固化劑固化土填補(bǔ)、碾壓即可，造價(jià)為35元／m2。若道路翻漿嚴(yán)重，用土壤固化劑固化土技術(shù)維修，可以采取兩種方法，一是將整個(gè)路面基層清除，然后鋪上15cm土壤固化劑固化土、2cm碎石工程砂；二是先用原生泰ST土壤固化劑固化土填補(bǔ)坑洼路段，然后在整個(gè)路面鋪上15cm原生泰ST土壤固化劑固化土、2cm碎石工程砂。第二種方法較第一種方法造價(jià)高，但路的質(zhì)量好。由于企業(yè)的道路維修隊(duì)伍不具備維修瀝青路的能力，所以企業(yè)的瀝青路一旦損壞，從來(lái)不曾維修過(guò)，只能任其惡性發(fā)展，這樣會(huì)大大縮短瀝青路的使用壽命。采用原生泰ST土壤固化劑固化土技術(shù)，能對(duì)瀝青路隨時(shí)有病隨時(shí)治，延長(zhǎng)了瀝青路的使用壽命，給企業(yè)帶來(lái)經(jīng)濟(jì)效益。三、對(duì)發(fā)展國(guó)內(nèi)土壤固化劑的幾點(diǎn)建議固化劑作為一種新型的土壤加固材料有著其固有的優(yōu)點(diǎn)，是土壤加固材料發(fā)展的趨勢(shì)。國(guó)內(nèi)土壤加固劑技術(shù)還處于初級(jí)階段，國(guó)內(nèi)產(chǎn)品應(yīng)用較少，大部分都是采用國(guó)外應(yīng)用較成熟的固化劑。國(guó)內(nèi)加固劑的發(fā)展與國(guó)外還有很大的差距，很多從事道路方面的科技工作人員對(duì)這方面的信息了解很少。填補(bǔ)國(guó)內(nèi)土壤固化劑市場(chǎng)的巨大缺口，是我國(guó)科研工作者的當(dāng)務(wù)之急。在追趕國(guó)外高技術(shù)的發(fā)展歷程當(dāng)中要注意以下幾點(diǎn)：l.形成一個(gè)系統(tǒng)的教學(xué)體系。土壤固化技術(shù)在國(guó)外已經(jīng)形成了一門發(fā)展成熟的自然科學(xué)學(xué)科。涉及到土壤化學(xué)、巖土力學(xué)、有機(jī)高分子化學(xué)、材料工程、環(huán)境工程等眾多學(xué)科的知識(shí)。但是在國(guó)內(nèi)土壤固化學(xué)發(fā)展較為零散，發(fā)展混亂。應(yīng)該加快形成一個(gè)系統(tǒng)的本科和研究生教學(xué)體系、正規(guī)的科研機(jī)制，為我國(guó)固化技術(shù)的發(fā)展提供強(qiáng)大的理論基礎(chǔ)。2.加強(qiáng)與國(guó)外科學(xué)技術(shù)的交流。國(guó)內(nèi)固化技術(shù)起步較晚、起點(diǎn)較低。要想追趕國(guó)外的土壤加固技術(shù)，應(yīng)該加快發(fā)展步伐，這就要求多與國(guó)外進(jìn)行科學(xué)技術(shù)交流，吸取別人優(yōu)點(diǎn)，少走彎路。3.要考慮到土壤加固劑加固土體的獨(dú)特性。我國(guó)疆土遼闊，地域環(huán)境復(fù)雜、差異巨大，土壤類型繁多，比如在穩(wěn)定固化像黃土、粉土、砂土、高液限土、湖區(qū)軟土、寒區(qū)凍土等這些不同土質(zhì)或不同環(huán)境土樣時(shí)，目前市場(chǎng)現(xiàn)有的土壤固化劑產(chǎn)品不能滿足工程建設(shè)的需要，因此開(kāi)發(fā)特種化、功能化、系列化的土壤固化劑產(chǎn)品，市場(chǎng)需求大，應(yīng)用前景廣闊；4.制定出相應(yīng)的試驗(yàn)規(guī)程和施工技術(shù)規(guī)范，研制出專用的施工設(shè)備。由于土壤固化劑的應(yīng)用領(lǐng)域不同，不同工程要求的固化性能指標(biāo)也就有所不同。應(yīng)當(dāng)根據(jù)工程的需求，有針對(duì)性的測(cè)定土壤加固劑加固土體的性能。但是目前國(guó)內(nèi)土壤固化劑還沒(méi)有統(tǒng)一的、專門的試驗(yàn)規(guī)程，對(duì)各種土壤固化劑的研究與比較造成了困難。因此，應(yīng)制定土壤固化劑的試驗(yàn)規(guī)程。同理應(yīng)該盡快制定出相應(yīng)的施工技術(shù)規(guī)范來(lái)規(guī)范施工過(guò)程。同時(shí)市場(chǎng)上還沒(méi)有出現(xiàn)適用于土壤加固劑的專門施工機(jī)械，影響到土壤加固劑的施工速度和施工效果，應(yīng)研制專門施工機(jī)械。5.環(huán)境問(wèn)題。