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土壤固化劑范文1

關(guān)鍵詞：軟土；壓實(shí)度；固化劑；水化

軟土通常存在于流水緩慢或靜止的地勢(shì)較低而又相對(duì)平緩的地區(qū)，主要的工程性質(zhì)為孔隙較大、含水量較高、滲透性差、壓縮性高、不易壓實(shí)，即工程中常見(jiàn)的“彈簧土”。軟土的礦物組成除少量原生礦物石英、方解石、長(zhǎng)石、云母、角閃石外，含有大量次生粘土礦物，我國(guó)軟土所含粘土礦物主要以伊利石、高嶺石為主。由于粘土礦物多呈片狀、板狀或管狀結(jié)構(gòu)，易在水中離解、吸附、同晶置換、邊緣斷裂而使其常常帶有一定的電荷，因而與水有著較好的結(jié)合能力。

軟土治理一直是工程建設(shè)中的一個(gè)棘手問(wèn)題，解決的關(guān)鍵是排水和防止水體的再次侵蝕。排水固結(jié)、深層密實(shí)、膠結(jié)等常規(guī)的軟體處理方式均是在軟土基礎(chǔ)上進(jìn)行，對(duì)土體進(jìn)行強(qiáng)制排水，壓密擠實(shí)；或是添加碎石樁形成復(fù)合地基提高基礎(chǔ)承載力；換填法能夠從根本上解決土質(zhì)軟弱的問(wèn)題，但對(duì)于軟土分布較多地區(qū)，工程量無(wú)疑是巨大的。由于軟土地區(qū)地下水位較高，或是常年積水，土體依舊存在再次侵蝕破壞的隱患。新型土壤固化劑的運(yùn)用解決了軟土治理中的一些實(shí)際問(wèn)題，在軟土中添加固化劑后，軟土快速崩解，含水率逐漸降低，碾壓后，土體更加密實(shí)，同時(shí)土體的抗水毀能力大大增強(qiáng)，保證了基礎(chǔ)整體穩(wěn)定。這為軟土治理提供了新思路。

1 現(xiàn)場(chǎng)概況

羊安仁和社區(qū)（羊仁大道）工程地處四川省成都市邛崍市境內(nèi)，修建等級(jí)為鄉(xiāng)村四級(jí)公路。該地區(qū)屬成都平原西部，地下水位高，道路穿過(guò)農(nóng)田，地勢(shì)低洼、植物腐殖質(zhì)較多，路基1m深處土體近于飽和，多為淤泥及淤泥質(zhì)土夾少量砂粒，呈軟塑狀態(tài)（如圖1），分布廣泛，厚度為3～4m承載力低，壓縮性高。

現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)得知：該土體天然孔隙比e=1.13，室內(nèi)經(jīng)液塑限聯(lián)合測(cè)定法測(cè)定土的液限ωL=29.3%，塑限ωP=18.1%，塑性指數(shù)IP=11.2；對(duì)路基不同深度含水率測(cè)定的結(jié)果如下：

2 室內(nèi)試驗(yàn)

軟土問(wèn)題的解決在于排水，降低含水率，使土體易于壓實(shí)，提高壓實(shí)度；其次在于阻隔水體，防止水份再次侵入路基，破壞基底，縮短道路使用壽命。本實(shí)驗(yàn)對(duì)添加固化劑的土體經(jīng)壓實(shí)后，模擬道路路基浸水，檢驗(yàn)其抵抗水體侵蝕破壞的能力。

試驗(yàn)中選取了新型土壤固化劑（包括水劑和粉劑兩種產(chǎn)品），試驗(yàn)采用其中的水劑作為添加劑，試以成都市邛崍市地區(qū)的軟土為研究對(duì)象，通過(guò)室內(nèi)擊實(shí)試驗(yàn)得出該土壤的最

佳含水率ω=13.8%，最大干密ρd=1.808g/cm3。藥劑的加入量為干土質(zhì)量的2%。

由以上數(shù)據(jù)可以得出：在浸水10分鐘時(shí)，未添加固化劑的試件，水完全侵蝕至試件頂端，浸潤(rùn)部分出現(xiàn)了嚴(yán)重的膨脹、開(kāi)裂現(xiàn)象，35分鐘時(shí)，試件完全濕潤(rùn)，發(fā)生嚴(yán)重膨脹、開(kāi)裂，試件中心部位也逐漸趨于飽和；而添加固化劑的試件浸水部分仍舊保持在4mm，10分鐘時(shí)增加了1mm，此后一直保持在5mm，不再繼續(xù)上升，而且未出現(xiàn)膨脹、開(kāi)裂、崩解的現(xiàn)象。

總結(jié)：未添加固化劑的試件，由于土壤的毛細(xì)性，加之土顆粒連接的不緊密，試件浸潤(rùn)高度迅速上升，吸水膨脹，加速的土體的破壞；對(duì)于加固化劑試件，由于固化劑的存在，使得土顆粒間連接的更緊密，同時(shí)它能包裹在土粒子的周圍，憎水因子附著在外層，能阻斷附著的水膜，導(dǎo)致細(xì)小的顆粒發(fā)生不可逆轉(zhuǎn)的凝聚，充分減少了水的毛細(xì)上升。因此，對(duì)于地下水位高或經(jīng)常積水的地區(qū)，在路基工作區(qū)的低端鋪設(shè)一層15cm厚，混合有固化劑的土層，能夠阻止地下水向上侵蝕，破壞基底，使得路基抗水毀能力得到大大增強(qiáng)，保證道路的整體穩(wěn)定。

3 野外工程施工

由于工程預(yù)算少，初期施工費(fèi)用遠(yuǎn)超工程預(yù)算，且常規(guī)的治理方法效果較差。出于質(zhì)量、造價(jià)、工期等因素的考量，施工方選取螃蟹路附近的一段長(zhǎng)500m，寬6m的一段路基作為新型固化劑的試驗(yàn)段。該路段地勢(shì)低洼，軟土厚度在4～6m，整體條件差，是全路段最難處理的一段。

新型土壤固化劑包括水劑和粉劑兩類，的主要應(yīng)用對(duì)象為粘土或粘土含量大于30%的其他土質(zhì)。該路段同時(shí)選取了水劑和粉劑作為固化材料，通過(guò)添加固化劑，可以充分利用場(chǎng)地中軟土，避免了大量土石方的搬運(yùn)，同時(shí)減少了棄土對(duì)農(nóng)田的破壞。該地區(qū)土壤多為低塑性砂土，粘土含量低于15%，為了達(dá)到預(yù)期效果，按就近原則，在施工場(chǎng)地附近選取了一處粘土含量較高的取土點(diǎn)。取土量為施工土方量的20%。用小型挖掘機(jī)將挖出的軟土與粘土充分混合，先將粉劑與軟土混合，24小時(shí)候再將固化劑水劑以霧狀的形式噴撒在軟土中，其間用挖掘機(jī)在二次拌勻，使固化劑和土壤充分混合。

當(dāng)固化劑與軟土充分混合后，軟土塊逐漸潰散，水份降低。在添加固化劑后，對(duì)土壤含水率每24小時(shí)進(jìn)行檢測(cè)（施工期間氣溫低，連續(xù)陰天，偶有降雨），含水率變化情況如下表：

從表中可以看出，在添加固化劑后，第三天降雨，含水率有所升高，升幅不大，但總體處于下降趨勢(shì)，含水率下降明顯。在水份達(dá)到最佳含水率時(shí)，將土進(jìn)行攤鋪，分三層進(jìn)行碾壓。

由上圖3可以看出，常規(guī)的處理方式無(wú)法降低含水率，減弱土壤的膨脹性，碾壓完成后，路基表層始終存在3～5cm的車轍，仍處于“彈簧”狀態(tài)，難以壓實(shí)；后期作為便道使用時(shí)，不均勻沉降嚴(yán)重。采用固化劑處理后，土壤含水率迅速降低，更易于壓實(shí)，無(wú)明顯的車轍，在路基填筑完成后，檢測(cè)其壓實(shí)度為95.6%。作為便道使用過(guò)程中，路基未發(fā)生不均勻沉降或局部隆起、凹陷的現(xiàn)象，基礎(chǔ)更加密實(shí)。

4 深厚軟土治理

由于場(chǎng)地軟土層較厚，平均厚度在3m～4m之間，處理量大。在確保路基穩(wěn)定的情況下，計(jì)算出合理深度，可以進(jìn)一步減少處理規(guī)模，降低造價(jià)，提高經(jīng)濟(jì)效益。

在路基的某一深度處，當(dāng)車輛荷載引起的應(yīng)力與路基自重引起的應(yīng)力的比值在1/5～1/10時(shí)，在此深度以下，車輛荷載對(duì)土基的作用影響很小，可以忽略不計(jì)。將此深度范圍內(nèi)的路基稱為路基工作區(qū)。

通過(guò)計(jì)算出路基的工作區(qū)域，確定軟土處理的理想深度，著重提高持力層的承載力，減小下臥層的附加應(yīng)力。同時(shí)，在工作區(qū)底部碾壓一層15cm的隔水層（添加固化劑的土層），阻隔地下水，防止基底二次破壞，保證路基穩(wěn)定，降低工程造價(jià)。

5 工程效果

羊安仁和社區(qū)（羊仁大道）工程于2015年1月底完成通車，本段交通量較重，道路上行駛的車輛多為小車，重車較次之。試驗(yàn)段路面情況（如下圖9）良好，表面平整，未發(fā)生不均勻沉降。

經(jīng)固化劑處理后，軟土的工程性質(zhì)得到了徹底的改善，土基的含水率降低后而不再上升，膨脹性減弱甚至被去除，路基的穩(wěn)定得到了保證；道路結(jié)構(gòu)是以添加固化劑的土壤為路基，瀝青作為路面層，二者都屬于柔性材料，這使基層與面層貼合緊密，共同承受行車壓力和變形，如若路面發(fā)生破壞，只需將面層下土體翻出，添加固化劑后重新碾壓即可。避免了剛性或半鋼性材料在受力破壞后，無(wú)法通車，治理難度大、費(fèi)用高、工期長(zhǎng)的弊端。

因此新型土壤固化劑處理軟土的方式比常規(guī)方法更快，效果更好，費(fèi)用更低，后期維護(hù)簡(jiǎn)單，快速。目前正在該地區(qū)推廣開(kāi)來(lái)。

6 結(jié)語(yǔ)

近年國(guó)家大力發(fā)展鄉(xiāng)村公路，常規(guī)的軟土處理方法費(fèi)用高昂，且只注重初期強(qiáng)度，忽視了土體再水化的可能性，這必然導(dǎo)致道路質(zhì)量的參差不齊，更容易出現(xiàn)豆腐渣工程。新型土壤固化劑的運(yùn)用與實(shí)踐，解決很多的實(shí)際問(wèn)題，其具有顯著的水穩(wěn)定性，阻隔水份，防止土體膨脹而發(fā)生崩解、垮塌；在治理上，因地制宜，適合絕大多數(shù)粘土，或者粘土含量在30%左右即可，應(yīng)用范圍廣，不需要過(guò)多的人工、機(jī)械，操作簡(jiǎn)單；從環(huán)保的角度，新型土壤固化劑無(wú)毒無(wú)害，對(duì)環(huán)境、人體、沒(méi)有任何影響，施工噪音小，也適合生態(tài)景區(qū)道路的修建；在工程造價(jià)上，新型土壤固化劑價(jià)格低廉，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于常規(guī)軟土處理的費(fèi)用，造價(jià)低、效益高、工期短。目前正在普及開(kāi)來(lái)，應(yīng)用的工程項(xiàng)目有：遂寧市大英縣光華學(xué)院校區(qū)道路、阿壩州松潘縣天堂香谷景區(qū)道路、重慶國(guó)色天香園區(qū)道路等。

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土壤固化劑范文2

【關(guān)鍵詞】土壤固化劑；路基；試驗(yàn)；應(yīng)用

中圖分類號(hào)：U41文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

一、前言

在道路建設(shè)的過(guò)程中，路基工程是整個(gè)項(xiàng)目的重點(diǎn)工程，所以，為了保證路基工程的施工質(zhì)量，一定要確保路基建設(shè)的質(zhì)量。土壤固化劑在路基工程中的合理使用將可以大大提升路基工程的施工效果。

二、室內(nèi)試驗(yàn)

1、擊實(shí)試驗(yàn)

選取3個(gè)土樣進(jìn)行試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。

2、室內(nèi)無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)

對(duì)不同固化土進(jìn)行無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。從表2可以看出,固化土7d無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度最小為0.82MPa,大于JTGD50-20065公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范6中石灰穩(wěn)定類作為基層或底基層關(guān)于7d無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度的要求,隨著試件壓實(shí)度的增大,試件無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度提高很快,因此,施工時(shí)提高壓實(shí)度標(biāo)準(zhǔn)能有效提高固化土的強(qiáng)度。

3、室內(nèi)回彈模量及CBR值

利用試驗(yàn)段配比進(jìn)行室內(nèi)承載比試驗(yàn),每種配比取4個(gè)試樣試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。各種配比固化土CBR值均在9%以上,滿足公路路基規(guī)范對(duì)CBR值的要求。

利用不同配比進(jìn)行室內(nèi)回彈模量試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。

表4回彈模量試驗(yàn)結(jié)果表明,試驗(yàn)路所采用的固化土室內(nèi)回彈模量均大于135MPa,滿足JTGF10-20065公路路基施工技術(shù)規(guī)范6對(duì)回彈模量的要求。

三、反應(yīng)機(jī)理

1.水化反應(yīng)

固化劑水化反應(yīng)生成硅酸鈣、鋁酸鈣等膠凝性物質(zhì),使粘土顆粒表面形成凝結(jié)硬化殼。與粘土物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng),形成硅酸鈣、鋁酸鈣等膠凝性物質(zhì),使粘土表面產(chǎn)生凝結(jié)硬化,具有水穩(wěn)性、強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)。

2.置換水反應(yīng)

固化劑與土壤混合后生成鈣礬石針狀結(jié)晶體3CaOA12033CaSO432H20,將土壤中自由水以結(jié)晶水的形式固定下來(lái)。這種水化反應(yīng)形成的結(jié)晶體使得材料的體積增加有效地填充土團(tuán)粒間孔隙。

3.離子交換

固化劑與水作用產(chǎn)生大量的Ca2+,以及激發(fā)素中含有的高價(jià)陽(yáng)離子,如Fe3+、A13+等,由于具有較高的離子強(qiáng)度,與土顆粒中的Na+、K+、Ca2+進(jìn)行離子交換作用,使得粘土膠團(tuán)表面毛電位降低,膠團(tuán)所吸附的雙電層減薄,電解質(zhì)濃度增強(qiáng)、顆粒趨于凝聚,清除土壤內(nèi)的液相和氣相,生成的硫酸鈣結(jié)晶,體積膨脹而進(jìn)一步填充孔隙。

四、土壤固化劑在道路路基工程中的應(yīng)用施工技術(shù)

我單位通過(guò)對(duì)天津?yàn)I海新區(qū)中海石油配套基礎(chǔ)設(shè)施工程，室外道路工程項(xiàng)目對(duì)固化劑的處理應(yīng)用，做出總結(jié)。

1、路拌法施工（水泥固化土施工）

（一）測(cè)量放線

用全站儀按坐標(biāo)法測(cè)量恢復(fù)中線，每10米設(shè)一排樁，并根據(jù)路基設(shè)計(jì)寬度，放出路基邊線，為保證路基有效壓實(shí)度和邊坡的穩(wěn)定，在放路基邊線時(shí)應(yīng)使兩側(cè)邊線各寬出20cm-40cm力宜。然后測(cè)量技術(shù)員精確放出水準(zhǔn)測(cè)量線，確定縱橫斷面的標(biāo)高，并按設(shè)計(jì)高程在側(cè)釬上作好標(biāo)記，在進(jìn)行水準(zhǔn)高程控制時(shí)應(yīng)考慮到松鋪系數(shù)。

（二）備土整平

根據(jù)施工階段所需的土方量拉入施工段路床，按測(cè)定的高度和寬度進(jìn)行大致整平，整平方法一般采用人工配合推土機(jī)。

（三）噴灑固化劑、濕拌

技術(shù)人員首先取有代表性的點(diǎn)測(cè)試含水率，精確計(jì)算作業(yè)段所需的補(bǔ)水總量。（根據(jù)施工天氣和土質(zhì)，含水量宜大于最佳含水率1%-2%左右）然后計(jì)算作業(yè)段的體積，按每立方應(yīng)加固化劑數(shù)量計(jì)算所需的固化劑用量。最后將計(jì)算出來(lái)的補(bǔ)水量和固化劑一并倒入灑水車并充分?jǐn)嚢杈鶆颍♂尯缶鶆虻貫⒃谧鳂I(yè)段內(nèi)。噴灑土壤固化劑水溶液時(shí)，宜采用壓力式灑水車或噴管式灑水車，噴灑應(yīng)均勻，中途不得停車。直接摻入混合料中的固化劑水溶液應(yīng)分兩次噴灑，首次先噴灑40%，用機(jī)械拌合不得少于兩遍，再噴灑40%拌合兩遍，達(dá)到拌合顏色一致為止，其余20%的固化劑水溶液應(yīng)在碾壓成型后噴灑封層。

（四）悶料

混合料拌合均勻后即可進(jìn)行悶料，悶料時(shí)間為：沙土不小于6小時(shí)，粘土不小于10小時(shí)，但不超過(guò)兩天。

（五）攤布水泥

首先將水泥用量進(jìn)行計(jì)算，將施工路段劃成若干個(gè)方格，每個(gè)方格按計(jì)算的水泥袋數(shù)堆放水泥，進(jìn)行攤布。在攤布時(shí)應(yīng)派專職施工人員控制每一個(gè)方格內(nèi)的水泥數(shù)量，保證厚度和寬度，表面應(yīng)沒(méi)有空白的位置，也沒(méi)有水泥過(guò)分集中的位置，平面力求平整。攤料過(guò)程中，應(yīng)將超尺寸顆粒及其他雜物撿除。

（六）補(bǔ)水、再次拌合

悶料后，再次測(cè)定混合料的含水率，確定是否還需補(bǔ)水，然后用路拌機(jī)或其它合適的拌合機(jī)械進(jìn)行拌合，拌合完成的標(biāo)志是混合料顏色一致，沒(méi)有灰條、灰團(tuán)和花面，沒(méi)有粗細(xì)顆粒“窩”，沒(méi)有素土夾層，且水分合適、均勻。

（七）固化土初壓、整平

混合料拌合均勻后，要立即用推土機(jī)初步排壓，人工掛線精確整平，再用平地機(jī)進(jìn)行整型。整平過(guò)程中，對(duì)于局部低洼處，應(yīng)用齒耙將其表層厚度耙松5cm以上，并用新拌的混合料進(jìn)行找補(bǔ)整平，整平時(shí)切忌在光滑的平面上進(jìn)行薄層找補(bǔ)。

（八）碾壓

整型后，應(yīng)在最佳含水量時(shí)壓實(shí)，要根據(jù)路寬、壓路機(jī)輪距的不同，制定相應(yīng)的碾壓方案。通常采用l8T-22T振動(dòng)壓路機(jī)，先靜壓一遍再對(duì)固化土層進(jìn)行壓實(shí)作業(yè)。具體碾壓時(shí)，應(yīng)本著“先輕后重，先慢后快，先兩邊后中間，先靜壓后振動(dòng)”的原則，速度控制在頭兩遍應(yīng)是低速，1.5km/h-1.7km/h為宜，以后可用2.0km/h-2.5km/h的碾壓速度。

碾壓采用縱向進(jìn)退式，壓路機(jī)輪跡一般要求重疊二分之一輪寬，后輪必須超過(guò)兩段的接縫處，后輪壓完固化土面全寬時(shí)，即為一遍。碾壓過(guò)程中固化土的表面應(yīng)始終保持潮濕，如表層水分蒸發(fā)過(guò)快，應(yīng)及時(shí)補(bǔ)灑少量的水。如有“彈簧”、松散、起皮、剪切推移現(xiàn)象，應(yīng)及時(shí)翻開(kāi)重新拌合。注意：整個(gè)施工過(guò)程從水泥攤布到碾壓必須在水泥終凝期內(nèi)完成。

2、集中拌合法施工

對(duì)于二級(jí)和二級(jí)以下的公路，若無(wú)合適的強(qiáng)制式廠拌設(shè)備時(shí)，也可以將混合料集中在路旁的料場(chǎng)用人工配合挖土機(jī)的方式進(jìn)行拌合。集中拌合法施工應(yīng)符合下列要求：

土應(yīng)粉碎，防止團(tuán)塊；應(yīng)嚴(yán)格按所選定的固化土配合比配料。固化劑稱量必須準(zhǔn)確；出料時(shí)，混合料的含水量應(yīng)大于最佳含水率1～2%；進(jìn)入料斗的素土的干濕狀態(tài)應(yīng)基本一致，固化劑水溶液宜當(dāng)天配制，當(dāng)天使用；經(jīng)拌合均勻的固化土混合料應(yīng)立即運(yùn)輸?shù)戒佒F(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行施工。若運(yùn)距遠(yuǎn)，運(yùn)輸過(guò)程中宜加以覆蓋，以防水分過(guò)早蒸發(fā)；運(yùn)輸距離與時(shí)間應(yīng)能保證使固化土在凝結(jié)時(shí)間內(nèi)碾壓完畢；宜采用自卸式運(yùn)輸車與攤鋪、碾壓機(jī)械相配套，做到隨拌隨運(yùn)隨鋪隨壓；固化土鋪筑前，下承層表面應(yīng)拉毛、去除雜物、灑水濕潤(rùn)；到場(chǎng)的固化土混合料可按數(shù)量均勻分散地直接卸于下承層面上，避免集中堆料過(guò)高，造成松實(shí)不一致。

攤鋪可采用各類攤鋪機(jī)，亦可采用人工加抓斗式挖掘機(jī)聯(lián)合攤鋪。在較低等級(jí)道路上，沒(méi)有攤鋪機(jī)時(shí)，可采用自動(dòng)平地機(jī)按以下步驟攤鋪混合料：

（一）根據(jù)鋪筑層的厚度和要求達(dá)到的壓實(shí)干密度，計(jì)算每車混合料的攤鋪面積；

（二）將混合料均勻地卸在路幅中央，路幅寬時(shí)，也可將混合料卸成兩行；

（三）用平地機(jī)將混合料按松鋪厚度攤鋪均勻；

（四）設(shè)一個(gè)3～5人的小組，攜帶一輛裝有新拌混合料的小車，跟在平地機(jī)后面，及時(shí)鏟除粗集料“窩”，補(bǔ)以新拌均勻的混合料，并與粗集料拌合均勻。

五、固化土施工技術(shù)的經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)

1、材料費(fèi)．采用固化劑固化路基，首先是不需要換土，就可以就地取材，能節(jié)約大量的沙石材料；其次是加入一定量的固化劑在短期就可以提高整體路基強(qiáng)度，而路基材料在造價(jià)上增加不大．

2、挖運(yùn)費(fèi)．由于強(qiáng)度的提高，達(dá)到設(shè)計(jì)要求可減薄道路厚度，減少路用材料，且無(wú)需大量挖棄不良土壤，使運(yùn)費(fèi)節(jié)省約80％，工程成本費(fèi)用得到降低．由于挖棄和運(yùn)量減少，還可以減輕或避免環(huán)境的破壞和污染．

3、施工費(fèi)．由于固化土路基與一般路基的施工工藝基本相同，使用機(jī)具也大致相同，施工簡(jiǎn)單．除增加攪拌混合工序外，施工方法與常規(guī)方法相當(dāng)，不會(huì)提高大量工程費(fèi)用．

4、養(yǎng)護(hù)費(fèi)．固化土呈良好的板體性能．穩(wěn)定性、不透水性及抗凍性能均良好。

六、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，土壤固化劑在道路路基工程的使用比較廣泛，所以，必須要做好土壤固化劑的使用試驗(yàn)工作，確保土壤固化劑質(zhì)量合格，效果顯著之后，才能夠真正的投入到道路路基中使用。

【參考文獻(xiàn)】

土壤固化劑范文3

[關(guān)鍵字]　鉻污染土壤　固化穩(wěn)定化技術(shù)　工程應(yīng)用　問(wèn)題與展望

[中圖分類號(hào)]　X54 [文獻(xiàn)碼]　B [文章編號(hào)]　1000-405X（2012）-11-65-2

1　鉻污染土壤固化/穩(wěn)定化技術(shù)工程應(yīng)用背景

我國(guó)是世界鉻鹽生產(chǎn)大國(guó)，年產(chǎn)量超過(guò)60萬(wàn)噸，在其生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生大量鉻渣。鉻渣中含有0.3-1.5%可溶性Cr（VI），經(jīng)降雨和地表水的沖刷，Cr（VI）進(jìn)入周圍土壤和地下水，對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染。國(guó)家環(huán)境保護(hù)"十二五"規(guī)劃中，將鉻渣堆場(chǎng)列為我國(guó)土壤重金屬污染重點(diǎn)治理對(duì)象。

鉻在土壤中一般以兩種價(jià)態(tài)存在，Cr（VI）和Cr（III）。Cr（VI）以易溶于水的鉻酸根（CrO42-）和重鉻酸根（Cr2O72-）存在，在土壤和地下水系統(tǒng)中遷移性很強(qiáng)。Cr（VI）對(duì)于細(xì)胞具有較強(qiáng)的穿透能力，還有較高的氧化能力，對(duì)生物體有較強(qiáng)的毒性和致癌作用。Cr（III）是高等動(dòng)物必須的微量元素之一，高濃度下也有一定的毒性，在一般地下水環(huán)境中不易移動(dòng)。

鉻污染土壤治理有堆肥技術(shù)、電動(dòng)修復(fù)技術(shù)、生物修復(fù)技術(shù)、熱解還原技術(shù)、淋洗技術(shù)、固化/穩(wěn)定化技術(shù)[1]。綜合這些技術(shù)的可靠性、可操作性、治理時(shí)間和成本，目前工程中應(yīng)用最多的是固化/穩(wěn)定化技術(shù)。美國(guó)環(huán)保署將固化/穩(wěn)定化技術(shù)稱為處理有毒有害廢物的最佳技術(shù)，1982-2005年間，美國(guó)超級(jí)基金共對(duì)977個(gè)場(chǎng)地進(jìn)行修復(fù)或擬修復(fù)，其中217個(gè)場(chǎng)地修復(fù)使用固化/穩(wěn)定化技術(shù)[2]。在我國(guó)，固化穩(wěn)定化技術(shù)是工程中常用的修復(fù)技術(shù)，鉻污染土壤治理中應(yīng)用達(dá)70%以上。

2.鉻污染土壤固化/穩(wěn)定化系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1鉻污染土壤的固化/穩(wěn)定化系統(tǒng)

鉻污染土壤的固化/穩(wěn)定化包括兩個(gè)過(guò)程：穩(wěn)定化和固化。穩(wěn)定化是將六價(jià)鉻還原為三價(jià)鉻，降低鉻在環(huán)境中的遷移性和生物可利用性，從而降低鉻污染的危害。固化是將被鉻污染的土壤與某種粘合劑混合通過(guò)粘合劑固定其中的鉻，使鉻不再向周圍環(huán)境遷移。

在鉻污染土壤固化/穩(wěn)定化技術(shù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，需要綜合考慮氧化還原、膠凝固化、吸附三方面因素，鉻污染土壤固化穩(wěn)定化系統(tǒng)設(shè)計(jì)中常用的藥劑有：

（1）還原劑（穩(wěn)定劑）：硫酸亞鐵、過(guò)硫化鈣、硫代硫酸鈉、亞硫酸氫納、零價(jià)鐵、煤炭、紙漿廢液、鋸木屑、谷殼、高爐渣。

（2）固化劑（堿性物質(zhì)+固化基材）：氫氧化鈉、氫氧化鈣、硅酸鹽水泥、石灰窯灰渣。

（3）吸附劑：活性炭、粘土、鋸木、沙、粉煤灰、有機(jī)聚合物。

2.2以水泥為基料的固化系統(tǒng)

水泥是水硬性膠凝材料，加水后能發(fā)生水化反應(yīng)，逐漸凝結(jié)和硬化。水泥中的硅酸鹽陰離子以孤立的四面體存在，水化時(shí)逐漸連接成二聚物以及多聚物---水化硅酸鈣（CSH），同時(shí)產(chǎn)生氫氧化鈣。CSH是一種由不同聚合度的水化物所組成的固體凝膠，是水泥凝結(jié)作用的最主要物質(zhì)，也可以對(duì)污染物進(jìn)行物理包封、吸附或化學(xué)鍵合等作用，是污染物穩(wěn)定化的根本保證。另外，水化反應(yīng)能顯著提高系統(tǒng)的PH，有利于重金屬轉(zhuǎn)化為溶解度較低的氫氧化物或碳酸鹽[3]。

2.3以石灰為基料的固化系統(tǒng)

石灰是一種非水硬性膠凝材料，其中的鈣能夠和土壤中的硅酸鹽形成水化硅酸鈣，起到固化作用。該系統(tǒng)的固化產(chǎn)品具有多空性，有利于污染物質(zhì)的浸出，且抗壓強(qiáng)度和浸泡性能不佳，因而較少單獨(dú)使用，通常與火山灰類物質(zhì)共用。火山灰類物質(zhì)本身不能發(fā)生凝硬反應(yīng)，但可被堿性物質(zhì)激活生成CSH，CSH能夠堵塞石灰固化遺留的空隙增加固化體的密度，還能對(duì)污染物起到穩(wěn)定作用。

3　固化/穩(wěn)定化工藝

固化穩(wěn)定化工藝有兩種：異位和原位，異位固化穩(wěn)定化技術(shù)是將污染土壤挖掘出來(lái)，運(yùn)輸至一個(gè)處理系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)與還原劑固化劑的混合和后續(xù)養(yǎng)護(hù)，異位處置的優(yōu)點(diǎn)是能夠很好地控制藥劑的加入量，能夠保證污染土壤與固化劑的充分混合。異位處置的方式主要有3種：混合機(jī)、混合池和噴霧方式[4]。混合機(jī)的方式是將污染土壤送至混合機(jī)中與固化劑混勻，這是目前工程應(yīng)用上最常用的一種方式。

原位固化/穩(wěn)定化技術(shù)不需要將污染土壤挖掘出來(lái)，利用各種挖掘、鉆探和耕作設(shè)備，實(shí)現(xiàn)土壤和固化劑的混勻。改良的中空螺旋鉆可以實(shí)現(xiàn)深層土壤與固化劑的混合，處理深度可達(dá)20-30米；當(dāng)挖掘鏟能夠到達(dá)污染深度時(shí)，可以利用挖掘鏟翻轉(zhuǎn)土壤實(shí)現(xiàn)土壤與固化劑的混合過(guò)程；當(dāng)土壤污染深度較淺且面積較大時(shí)，可以利用改良的旋耕機(jī)實(shí)現(xiàn)土壤與固化劑的混合。

目前鉻污染固化/穩(wěn)定化技術(shù)治理工程應(yīng)用中，由于場(chǎng)地地質(zhì)資料不全、場(chǎng)地地下水水文情況不清、污染范圍廣、污染嚴(yán)重，限制了原位固化/穩(wěn)定化技術(shù)的工程應(yīng)用。在這種情況下，人們較傾向采用異位固化/穩(wěn)定化治理技術(shù)。

4固化穩(wěn)定化影響因素

影響穩(wěn)定化的因素有土壤顆粒大小、還原反應(yīng)的液固比、PH值、反應(yīng)時(shí)間[5]。鉻污染土壤在進(jìn)行穩(wěn)定化之前，需要進(jìn)行土壤的預(yù)處理，將土壤經(jīng)過(guò)破碎、篩分等程序使土壤顆粒達(dá)到穩(wěn)定化工藝要求，根據(jù)預(yù)處理后土壤的粒度確定還原劑液與污染土壤的液固比，還原劑液與污染土壤混合反應(yīng)后物料的PH值應(yīng)小于5。根據(jù)液固比、PH值確定單次反應(yīng)的時(shí)間，應(yīng)保證足夠的反應(yīng)時(shí)間。

水泥和石灰的水化作用是凝固和硬化的必要條件，影響水化反應(yīng)的因素都會(huì)影響污染土壤固化的效果，主要分為兩個(gè)方面：（1）污染土壤的理化性質(zhì)，包括：土壤的pH值、土壤物質(zhì)的組成　（2）固化工藝，包括膠凝材料和添加劑品種與用量、水分含量、混合的均勻程度、養(yǎng)護(hù)條件[6]。

需要著重說(shuō)明的是：污染土壤與還原劑固化劑的充分混合是實(shí)現(xiàn)鉻污染土壤固化/穩(wěn)定化工藝至關(guān)重要的步驟。

5　固化穩(wěn)定化效果評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

固化穩(wěn)定化效果評(píng)價(jià)通常包括三個(gè)方面：抗壓強(qiáng)度、浸出率、增容比。在實(shí)際修復(fù)效果評(píng)價(jià)中，浸出率是考慮的最重要的方面。固化體性質(zhì)、顆粒物大小、溶液性質(zhì)和接觸時(shí)間等因素都會(huì)影響浸提效果，TCLP方法是美國(guó)環(huán)保署居于毒性對(duì)廢物進(jìn)行危險(xiǎn)或非危險(xiǎn)鑒別的標(biāo)準(zhǔn)方法，是唯一被RCRA認(rèn)可的危險(xiǎn)廢物特性浸出程序，應(yīng)用最廣泛。我國(guó)于2007年頒布了《固體廢物浸出毒性浸出方法　醋酸緩沖溶液法》和《固體廢物浸出毒性方法　硫酸硝酸法》固體廢物浸出方法。

浸出液中各污染物濃度限值作為判定固化/穩(wěn)定化是否有效的尺度。根據(jù)修復(fù)場(chǎng)地的用途，《危險(xiǎn)廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)　浸出毒性鑒別》，《地下水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》II/III類限值，《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》III/IV類限值和《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》重金屬最高允許排放濃度限值等被用于評(píng)價(jià)處理后土壤浸出液中污染濃度是否達(dá)標(biāo)。另外，《鉻渣污染治理環(huán)境保護(hù)技術(shù)規(guī)范》，根據(jù)不同的治理工藝及綜合利用途徑對(duì)治理后的效果規(guī)定了具體的要求。

6　治理后鉻污染土壤去向

穩(wěn)定化后的鉻污染土壤不改變土壤的原始形態(tài)，有利于配合其他工藝進(jìn)行資源化利用，如作為水泥路面之下的路基材料或者填埋場(chǎng)的中層覆蓋土等

鉻污染土壤經(jīng)固化處理后已經(jīng)擁有一定的形態(tài)，不利于對(duì)其進(jìn)行資源化利用，只能作為一些要求不高的建筑材料

由于目前場(chǎng)地污染土方量巨大，很少有填埋場(chǎng)接納治理后的污染土。多數(shù)情況下，鉻污染土壤治理后采用就地回填。經(jīng)過(guò)固化/穩(wěn)定化的土壤多少改變了土壤的理化性質(zhì)，這在后續(xù)開(kāi)發(fā)利用中必須引起注意。

7　問(wèn)題與展望

固化/穩(wěn)定化技術(shù)由于其操作簡(jiǎn)單、治理時(shí)間短、固化穩(wěn)定化藥劑價(jià)廉易得，在鉻污染土壤治理工程中得到廣泛應(yīng)用。近年來(lái)，鉻污染土壤固化/穩(wěn)定化技術(shù)藥劑、混合設(shè)備研究開(kāi)發(fā)，進(jìn)一步為固化/穩(wěn)定技術(shù)的應(yīng)用提供了廣闊的市場(chǎng)前景。不可否定的是：固化/穩(wěn)定化技術(shù)應(yīng)用于鉻污染土壤治理工程，尚處于起步階段，固化體的長(zhǎng)期穩(wěn)定性的研究還十分缺乏，有必要定期對(duì)固化/穩(wěn)定化處理的污染土壤進(jìn)行長(zhǎng)期的跟蹤監(jiān)測(cè)。另外，固化/穩(wěn)定化后的土壤去向值得關(guān)注，原地回填對(duì)將來(lái)的土地開(kāi)發(fā)利用的影響也是不得不考慮的問(wèn)題。

參考文獻(xiàn)

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（1）：8-15

土壤固化劑范文4

土壤中重金屬污染產(chǎn)生的原因主要是采礦[1]、冶煉、農(nóng)業(yè)等人為因素以及自然因素[2]，化學(xué)和冶金行業(yè)是環(huán)境中重金屬的最主要來(lái)源[3]。固化/穩(wěn)定化是比較成熟的廢物處置技術(shù)，經(jīng)過(guò)幾十年的研究，已成功應(yīng)用于放射性廢物、底泥、工業(yè)污泥的無(wú)害化和資源化。與其他技術(shù)相比，該技術(shù)具有處理時(shí)間短、適用范圍廣等優(yōu)勢(shì)[4]。在污染土壤的固化/穩(wěn)定化研究和應(yīng)用方面，國(guó)內(nèi)外科學(xué)家做了大量研究，如在美國(guó)這種技術(shù)已被用于180個(gè)超級(jí)基金項(xiàng)目[5]，我國(guó)的固化劑專利有20余項(xiàng)。但是針對(duì)土壤重金屬污染的固化劑研究還相當(dāng)匱乏，因此有必要加強(qiáng)針對(duì)重金屬污染土壤修復(fù)的固化劑的研究。化學(xué)固定通過(guò)吸附、絡(luò)合或者（共）沉淀等途徑，使固化劑與土壤重金屬結(jié)合而降低其移動(dòng)性。在農(nóng)業(yè)上，很早就開(kāi)始在農(nóng)田中施加石灰、有機(jī)質(zhì)、磷酸鹽等，這些固化劑不僅可以減少營(yíng)養(yǎng)元素的淋失，而且可以有效降低有害元素的植物毒性，從而增加糧食產(chǎn)量和提高食品安全[6]。因此，選出效果較好的固化劑然后施加到重金屬污染的農(nóng)田，能夠有效地降低土壤中重金屬的活性，對(duì)提高農(nóng)田蔬菜生長(zhǎng)和保障人體健康有著良好的作用。本實(shí)驗(yàn)選擇衡陽(yáng)水口山礦區(qū)重金屬污染土壤為研究對(duì)象，將6種不同的固化劑添加到土壤后，通過(guò)研究固化劑對(duì)土壤中重金屬Pb、Cd、Cu、Zn的固定情況，篩選出效果較好的固化劑。1材料與方法

1.1供試材料供試土壤樣品采自衡陽(yáng)市常寧市松柏鎮(zhèn)水口山礦區(qū)附近重金屬嚴(yán)重污染的農(nóng)田。該區(qū)域年平均氣溫在16.6~19.2℃之間，平均降水量在1400~1700mm之間。實(shí)驗(yàn)選用固化劑為沸石、石灰石、硅藻土、羥基磷灰石、膨潤(rùn)土和海泡石。試驗(yàn)所用試劑均為化學(xué)純或分析純。土樣基本理化性質(zhì)見(jiàn)表1。

1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)土壤樣品采回后，自然風(fēng)干，去除雜物，壓碎后過(guò)2mm尼龍篩，混合均勻保存待測(cè)。準(zhǔn)確稱取50.0g處理后的土樣多份，置于100mL燒杯中，分別添加沸石（化學(xué)純）、石灰石（分析純）、硅藻土（化學(xué)純）、羥基磷灰石（分析純）、膨潤(rùn)土（化學(xué)純）和海泡石（化學(xué)純）6種固化劑，均設(shè)置6個(gè)添加水平。其中沸石、硅藻土、膨潤(rùn)土和海泡石為礦物材料，添加量為0、1.0、2.0、4.0、8.0、16.0g•kg-1，考慮到現(xiàn)實(shí)的用量，石灰石和羥基磷灰石兩種化學(xué)試劑的添加量為0、0.5、1.0、2.0、4.0、8.0g•kg-1，均以0g•kg-1為對(duì)照，設(shè)置3次重復(fù)實(shí)驗(yàn)。加入固化劑之后，每個(gè)燒杯中加入20mL水拌勻，置于干燥通風(fēng)處熟化2周后測(cè)試土壤中基本理化性質(zhì)，測(cè)定重金屬交換態(tài)含量和重金屬總量，然后進(jìn)行重金屬的毒性浸出實(shí)驗(yàn)[7]。

1.3樣品測(cè)試方法土壤pH值用酸度計(jì)（pHs-3C，上海精密科學(xué)儀器有限公司）測(cè)定，固液比值為m（固）∶V（液）=1∶2.5[8]；有機(jī)質(zhì)含量采用水合熱重鉻酸鉀氧化-比色法測(cè)定[8]；土壤重金屬總量采用王水-高氯酸消解[9]；土壤中重金屬交換態(tài)含量通過(guò)Tessier連續(xù)提取法獲得[10]；重金屬浸出量通過(guò)醋酸緩沖溶液法進(jìn)行提取[7]；用原子吸收分光光度計(jì)（日立Z-2000）測(cè)定樣品中Pb、Cd、Cu和Zn的濃度。

1.4方法的精密度為了保證實(shí)驗(yàn)方法準(zhǔn)確可靠，固化劑的每個(gè)添加量設(shè)置了3次重復(fù)。通過(guò)Excel計(jì)算各個(gè)添加濃度下3個(gè)平行的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差，結(jié)果如表2所示。可以看出，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差的范圍為0.2%～17.4%，這說(shuō)明實(shí)驗(yàn)方法的精密度較好。

2結(jié)果與分析

2.16種固化劑對(duì)土壤pH的影響由表3可以看出，沸石、石灰石、羥基磷灰石和膨潤(rùn)土的添加均對(duì)土壤pH值產(chǎn)生了影響，且影響程度各不相同：隨著用量的增加，土壤pH值均逐漸升高；當(dāng)施加量達(dá)到最高用量（16.0g•kg-1或8.0g•kg-1）時(shí)，土壤pH值增到最大，分別為5.05、6.25、4.17、4.15。從表中可以看出，6種固化劑添加后對(duì)土壤pH影響最大的是石灰石，其次是沸石。

2.26種固化劑對(duì)土壤中Pb、Cd、Cu、Zn的固化效果研究不同固化劑添加量下土壤中交換態(tài)重金屬含量與浸出液重金屬含量的算數(shù)平均值，比較各個(gè)固化劑隨著添加量增加時(shí)對(duì)土壤中重金屬固化能力的變化情況。

2.2.1對(duì)土壤中Pb的固化效果6種固化劑都能夠降低土壤中的交換態(tài)Pb含量以及Pb的浸出量（圖1）。沸石、石灰石和羥基磷灰石對(duì)土壤中交換態(tài)Pb有顯著降低的效果（圖1-a，1-b）。隨著固化劑用量的增加，土壤交換態(tài)Pb含量逐漸降低；當(dāng)這3種固化劑達(dá)到最高用量（16.0g•kg-1或8.0g•kg-1）時(shí)，土壤交換態(tài)Pb的含量分別減少48.7%、41.0%和41.0%。沸石、石灰石和羥基磷灰石也同時(shí)顯著降低了土壤中Pb的浸出量（圖1-c，1-d）。隨著固化劑用量的增加，土壤中Pb的浸出量逐漸降低，當(dāng)這3種固化劑達(dá)到最高用量時(shí)，土壤中Pb的浸出量分別減少了37.1%、33.1%和33.3%。土壤中重金屬的活性往往取決于交換態(tài)的含量。通過(guò)比較發(fā)現(xiàn)，在這6種固化劑中，沸石能夠顯著降低土壤中交換態(tài)Pb的含量，抑制了土壤中Pb的活性。不僅如此，沸石還能有效減少土壤中Pb的毒性浸出量（圖1-c），而浸出量少說(shuō)明土壤中只有少量Pb隨著地表徑流被帶走，對(duì)環(huán)境的危害變小。所以，沸石對(duì)Pb的固化效果最好。

2.2.2對(duì)土壤中Cd的固化效果6種固化劑均降低了土壤中交換態(tài)Cd的含量及Cd的浸出量（圖2），對(duì)Cd有著不同程度的固化效果。實(shí)驗(yàn)表明，沸石、石灰石、羥基磷灰石和硅藻土均能有效地降低土壤中交換態(tài)Cd的含量（圖2-a，2-b）。沸石、石灰石和羥基磷灰石在用量為16.0g•kg-1或8.0g•kg-1，硅藻土在用量為4.0g•kg-1時(shí)，土壤中交換態(tài)Cd含量分別減少56.2%、98.4%、64.5%和53.1%。沸石、石灰石、羥基磷灰石和硅藻土同樣能夠有效降低土壤中Cd的浸出量（圖2-c，2-d）。隨著固化劑用量增加，效果越明顯，在其最高用量（16.0g•kg-1或8.0g•kg-1）時(shí)，Cd的浸出量分別減少30.1%、27.4%、39.8%和22.6%。比較這4種固化劑可以得出，石灰石能夠大量降低土壤中交換態(tài)Cd的含量，而且對(duì)于土壤中Cd浸出的抑制作用僅次于羥基磷灰石，所以石灰石對(duì)Cd有著良好的固化效果。羥基磷灰石雖然對(duì)交換態(tài)Cd的固定效果不如石灰石，但是抑制Cd浸出的能力強(qiáng)于石灰石，對(duì)Cd也有良好的固化效果。所以，石灰石和羥基磷灰石對(duì)土壤中Cd的固化效果較好。

2.2.3對(duì)土壤中Cu的固化效果6種固化劑均能減少土壤中交換態(tài)Cu的含量以及Cu的浸出量（圖3），對(duì)Cu有不同程度的固化效果。沸石、膨潤(rùn)土和石灰石能夠有效降低土壤中交換態(tài)Cu的含量（圖3-a，3-b）。隨著固化劑用量的增加，土壤中交換態(tài)Cu的含量逐漸降低，當(dāng)3種固化劑分別達(dá)到其各自的最高用量時(shí)，土壤中交換態(tài)Cu含量分別減少了68.1%、43.5%和85.2%。沸石雖然能夠大量減少土壤中交換態(tài)Cu的含量，但是它減少土壤中Cu的浸出量?jī)H為29.2%，對(duì)于土壤中Cu浸出的抑制作用不如硅藻土和膨潤(rùn)土。膨潤(rùn)土和石灰石能夠有效減少土壤中Cu的浸出量，在它們最高用量（16.0g•kg-1或8.0g•kg-1）時(shí)效果最好，減少的Cu浸出量分別為66.5%和43.4%（圖3-c，3-d）。在這3種固化劑中，石灰石能大量減少交換態(tài)Cu的含量（圖3-b），而膨潤(rùn)土則能顯著減少土壤中Cu的浸出量（圖3-c）。兩種固化劑的合理搭配對(duì)土壤中的Cu有著良好的固化效果。2.2.4對(duì)土壤中Zn的固化效果石灰石和沸石對(duì)Zn的固化效果最明顯，其他固化劑對(duì)Zn的固化效果均不如石灰石和沸石（圖4）。沸石和石灰石都能減少交換態(tài)Zn的含量（圖4-a，4-b）。隨著這2種固化劑用量的增加，土壤中交換態(tài)Zn的含量逐漸減少，當(dāng)達(dá)到它們各自最高用量時(shí)效果最佳，土壤中交換態(tài)Zn減少的量分別為18.5%和90.9%。沸石和石灰石能有效減少土壤中Zn的浸出量，其他固化劑對(duì)減少土壤中Zn的浸出量均沒(méi)有明顯的效果（圖4-c，4-d）。隨著沸石和石灰石用量的增加，土壤中Zn的浸出量越少，最多能減少土壤中Zn的浸出量分別為23.1%和67.1%。沸石和石灰石都能有效固化土壤中的Zn（圖4），且石灰石對(duì)Zn的固化效果要比沸石好得多，因此在這6種固化劑中，石灰石對(duì)土壤中的Zn有最好的固化效果。

3討論

3.1固化劑治理重金屬污染土壤的機(jī)理6種固化劑的施加，均能夠降低土壤中交換態(tài)Pb、Cd、Cu、Zn的含量，并抑制它們的浸出量。石灰石在固定土壤中重金屬方面有良好效果，而且石灰石的添加使得土壤的pH大幅度提升。淹水土壤Cd組分的轉(zhuǎn)化就是在pH的降低和升高過(guò)程中進(jìn)行的[11]。石灰石的添加使土壤pH升高（表2），土壤溶液中的OH-增加，使重金屬形成氫氧化物沉淀，有機(jī)質(zhì)、鐵錳氧化物等作為土壤吸附重金屬的重要載體，與重金屬結(jié)合得更加牢固，土壤中生物可以利用的重金屬形態(tài)降低，從而降低了重金屬污染的風(fēng)險(xiǎn)[12-13]。羥基磷灰石、海泡石、膨潤(rùn)土、硅藻土的添加對(duì)pH的影響并不大，但是對(duì)重金屬仍然有著一定的固化效果，這可能是由于某些粘土礦物具有良好的吸附性。粘土礦物的吸附性按照引起吸附原因的不同可分為物理吸附、化學(xué)吸附和離子交換吸附[14]。因此，可以推測(cè)當(dāng)粘土礦物添加到土壤中后，可能直接物理吸附土壤中的重金屬離子，也可能是粘土礦物中的陽(yáng)離子與土壤中的某些重金屬進(jìn)行了離子交換，或發(fā)生了某些化學(xué)反應(yīng)，從而降低了交換態(tài)重金屬的含量，抑制了重金屬的活性。各固化劑在不同用量時(shí)，重金屬量的變化大小不一，可能是因?yàn)楦鞴袒瘎┑谋缺砻娣e大小存在差異，其用量不同時(shí)對(duì)重金屬的吸附能力的變化不一。石灰石和羥基磷灰石屬于化學(xué)試劑，相對(duì)其他4種礦物材料，對(duì)重金屬固定能力較強(qiáng)，隨著兩者用量的增加，對(duì)重金屬的固化能力有著更明顯的提升。

3.2固化劑改良土壤的可行性實(shí)驗(yàn)選取的6種固化劑均比較容易獲得，而且成本不是很高，可以在野外重金屬污染的土壤中進(jìn)行實(shí)際運(yùn)用。6種固化劑均能夠降低土壤中重金屬的活性，而且用量越大效果越好。沸石、膨潤(rùn)土、海泡石、硅藻土是天然礦物材料，大量添加并不會(huì)對(duì)土壤本身造成影響，但石灰石和羥基磷灰石是化學(xué)試劑，石灰石能有效增加土壤的pH，羥基磷灰石則能改變土壤的化學(xué)性質(zhì)，大量添加可能改變土壤原有的理化性質(zhì)和肥性，因此添加量不宜過(guò)高。實(shí)際運(yùn)用中通常還要考慮到固化劑的用量和成本問(wèn)題，應(yīng)該選擇便宜而且效果較好的固化劑，控制一定的施入量對(duì)污染土壤進(jìn)行治理。

3.3固化劑對(duì)4種土壤重金屬處理效果的比較在6種固化劑中，礦物材料沸石對(duì)于土壤中Pb的固化效果最好，其次對(duì)土壤的Cd也有著不錯(cuò)的固化效果，當(dāng)它的用量達(dá)到16.0g•kg-1時(shí)效果最佳。常見(jiàn)的粘土礦物膨潤(rùn)土則對(duì)土壤中的Cu固化效果最好，同樣當(dāng)用量達(dá)到16.0g•kg-1時(shí)效果最好。海泡石和硅藻土對(duì)重金屬的固定雖然也有一定作用，但是效果不如沸石或膨潤(rùn)土。化學(xué)試劑石灰石對(duì)Cd、Cu、Zn有較好的固化效果，當(dāng)用量達(dá)到8.0g•kg-1時(shí)效果最佳；化學(xué)試劑羥基磷灰石則對(duì)Cd有著不錯(cuò)的固化效果，其次對(duì)Pb的固化效果也不錯(cuò)，當(dāng)用量達(dá)到8.0g•kg-1時(shí)效果最佳，但是考慮到成本比較昂貴，所以能否實(shí)際運(yùn)用還有待商榷。總之，對(duì)于某一種重金屬污染較嚴(yán)重的土壤治理，可以選擇固化此種重金屬效果較好的固化劑，而對(duì)于多種重金屬污染的復(fù)合污染土壤，則可以搭配不同的固化劑進(jìn)行治理。此外，還應(yīng)當(dāng)考慮到修復(fù)之后土地的用途，如果是農(nóng)田土壤，則應(yīng)該盡量提高固化劑的成本從而達(dá)到最好的治理效果，如果是建筑土地，則可以盡量減少固化劑成本。

土壤固化劑范文5

道路的生命在于路材質(zhì)量。針對(duì)城市道路路基處理中,用水泥、石灰及粉煤灰固化土壤存在的缺陷,探求一種能改善土壤水穩(wěn)性,增加強(qiáng)度,降低干縮性的添加劑成了擺在建設(shè)新型節(jié)能環(huán)保道路面前的一個(gè)全新課題。如果能在工程建設(shè)中直接取用土壤,就可以大大節(jié)省砂石的用量,從而也就減少了對(duì)自然資源的開(kāi)采破壞,保護(hù)了山林、水源,對(duì)自然生態(tài)環(huán)境起到積極的保護(hù)作用,同時(shí)可以減少對(duì)良田土地資源的破壞。

土壤固化劑已面世20多年,被美國(guó)工程雜志評(píng)為20世紀(jì)人類偉大發(fā)明之一。在國(guó)外已經(jīng)大面積推廣和應(yīng)用。而在我國(guó),則剛剛處于萌芽狀態(tài)。洛陽(yáng)路世豐土壤固化有限公司董事長(zhǎng)侯梅在國(guó)外學(xué)習(xí)工作期間了解了這一產(chǎn)品后,10年前開(kāi)始回國(guó)推廣。她網(wǎng)羅國(guó)內(nèi)外專家組織艱難的攻關(guān)研發(fā)。目前擁有了自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的路豐牌粉體、液體土壤固化劑,產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平、國(guó)際先進(jìn)水平。交通部檢測(cè)中心對(duì)其產(chǎn)品的結(jié)論是“這兩種產(chǎn)品可以用于道路的基層和底基層”。由于效果理想,土壤固化劑在高速公路上的應(yīng)用課題已被河南省交通廳通過(guò)并認(rèn)可。

洛陽(yáng)路世豐土壤固化有限公司于2002年9月注冊(cè)成立,是一家專業(yè)從事土壤固化劑研制、加工、銷售的科技型公司,具有日供應(yīng)上萬(wàn)噸的加工生產(chǎn)能力。該公司有經(jīng)驗(yàn)豐富的技術(shù)隊(duì)伍和良好的路用現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)服務(wù)能力,可以更好地為業(yè)主和施工企業(yè)現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)。其主打產(chǎn)品路豐牌土壤固化劑,經(jīng)過(guò)對(duì)不同土質(zhì)與各類石粉的配比,可以加工生產(chǎn)32個(gè)細(xì)分產(chǎn)品,基本可以涵蓋和滿足我國(guó)多區(qū)域、多土質(zhì)現(xiàn)狀的需求,改變了國(guó)外產(chǎn)品只能單一針對(duì)某種土質(zhì)的問(wèn)題,具有推廣的價(jià)值。

作為一種新型材料,路豐牌土壤固化劑可以廣泛運(yùn)用到各類道路、廣場(chǎng)、球場(chǎng)、物流園區(qū)、機(jī)場(chǎng)跑道、水利工程等,具有節(jié)省投資、水穩(wěn)性好(不怕水)、壽命長(zhǎng)、環(huán)保節(jié)能等特點(diǎn)。該固化劑經(jīng)山東路橋、北京城建、湘潭路橋、中鐵十五局、中交西安萌興等集團(tuán)公司和河南公路工程局等單位分別在河南許尉高速、鄭石高速、鄭開(kāi)快速通道、洛陽(yáng)城市道路、鄭州公鐵兩用橋道路工程等幾十條道路上上采用,施工質(zhì)量達(dá)到交通部頒布的底基層、基層穩(wěn)定的彎沉值和強(qiáng)度要求,經(jīng)7天到28天檢驗(yàn),完全達(dá)到和超過(guò)原設(shè)計(jì)水泥、石灰、碎石層的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),且水穩(wěn)性良好,穩(wěn)定層為板塊式,表面光滑無(wú)裂縫,使用壽命大大延長(zhǎng)。

這種固化劑與傳統(tǒng)筑路方法相比,造價(jià)可降低10―20%,筑路材料可以就地取材,根據(jù)不同土壤的性質(zhì)可以調(diào)整產(chǎn)品性能,使任何土壤、工業(yè)廢渣都可以用來(lái)代替石子,并少用或不用石灰和水泥;尤其在舊路改造時(shí),無(wú)需將舊料運(yùn)走,可就地粉碎摻合固化劑重新使用,能節(jié)約近50%造價(jià);同時(shí)還有著施工簡(jiǎn)便,有利環(huán)保、保護(hù)生態(tài)等等優(yōu)點(diǎn)。應(yīng)用結(jié)果證明,固化土路面基層,較傳統(tǒng)石灰土基層結(jié)構(gòu)可降低路基高度0.2―0.5m,每公里降低工程造價(jià)約2.6―4萬(wàn)元。延長(zhǎng)使用壽命,減少維修費(fèi)用。經(jīng)由環(huán)保部門檢測(cè)對(duì)人體無(wú)害,不會(huì)引起生物退化,不會(huì)造成對(duì)設(shè)備的腐蝕,因此無(wú)須特殊的安全保護(hù)。

土壤固化劑范文6

關(guān)鍵詞淤泥固化 資源化

中圖分類號(hào)： TQ172 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

近年來(lái)河道、港口工程快速發(fā)展，產(chǎn)生大量疏浚淤泥，據(jù)統(tǒng)計(jì)，1998年至2003年，我國(guó)相繼對(duì)長(zhǎng)江、黃河、淮河等江河以及洞庭湖、鄱陽(yáng)湖、太湖等湖泊進(jìn)行了疏浚，疏浚淤泥達(dá)1.2億立方米，提高了各河流和湖泊的排洪蓄洪能力，緩解了每年洪澇引起的災(zāi)害。江蘇省“十一五”計(jì)劃斥資50億元疏浚全省河道，總疏浚量超過(guò)17億立方米。據(jù)統(tǒng)計(jì)，21世紀(jì)初全國(guó)沿海地區(qū)產(chǎn)生的疏浚淤泥較1996年增長(zhǎng)了3倍多。

產(chǎn)生于內(nèi)陸地區(qū)的廢棄淤泥，目前一般通過(guò)設(shè)置陸地貯泥場(chǎng)或者直接拋填于低洼地區(qū)的方法來(lái)進(jìn)行處理，由于淤泥含水率高、強(qiáng)度低、變形大、固結(jié)時(shí)間長(zhǎng)而很難在工程中直接利用。在很多地區(qū)長(zhǎng)期占用大量耕地和魚塘，浪費(fèi)土地資源，使耕地更加緊缺。同時(shí)，疏浚淤泥作為一種固體廢棄物其本身就會(huì)隨著時(shí)間延長(zhǎng)對(duì)環(huán)境造成不利影響，通常淤泥中含有大量的重金屬離子和有機(jī)質(zhì)等污染物，這些有害物質(zhì)會(huì)在在淤泥閑置時(shí)會(huì)隨污水析出，進(jìn)而嚴(yán)重污染土壤和地下水，破壞生態(tài)環(huán)境和威脅人類安全。過(guò)去某些地方把疏浚淤泥作為有機(jī)肥料施用到農(nóng)田之中，既解決了淤泥存放的難題，又提高了土壤的肥沃程度。但通過(guò)這種方式處理的淤泥量極其有限，而且淤泥中含有的重金屬離子等有害成分也會(huì)危害著農(nóng)作物生長(zhǎng)，最終對(duì)人類身體產(chǎn)生危害，現(xiàn)在已經(jīng)基本不再將疏浚淤泥作為天然有機(jī)肥料使用。

海洋或近海地區(qū)產(chǎn)生的淤泥一般通過(guò)吹填造陸或海洋拋棄的方法進(jìn)行處理。“吹填”就是在需要填方的地區(qū)首先修建圍堰，然后利用機(jī)械設(shè)備將淤泥吹填在圍堰內(nèi)。由于淤泥的工程性質(zhì)很差，因而吹填形成的地基土強(qiáng)度很低，后期需要投入大量時(shí)間和資金進(jìn)行地基處理，而且存在開(kāi)發(fā)周期較長(zhǎng)，施工機(jī)械難以操作、施工期間易引發(fā)二次污染等缺點(diǎn)，因而很難進(jìn)行大規(guī)模推廣，同時(shí)這種方法處理的淤泥數(shù)量有限。“海拋”就是在特定的海域設(shè)置淤泥傾倒區(qū)，將疏浚淤泥運(yùn)輸并傾倒于此。據(jù)有關(guān)環(huán)境調(diào)查發(fā)現(xiàn)：傾倒區(qū)內(nèi)生物的種類和數(shù)量都明顯低于傾倒區(qū)外。

綜上所述，目前常規(guī)的淤泥處理方法都不同程度地存在浪費(fèi)土地資源、污染生態(tài)環(huán)境、處理量不夠大等缺點(diǎn)。隨著人們可持續(xù)發(fā)展環(huán)保意識(shí)的不斷增強(qiáng)以及政府環(huán)保力度的加強(qiáng)，傳統(tǒng)的淤泥處理方法已經(jīng)不能滿足社會(huì)發(fā)展的需求，因此有必要探索新的淤泥處理方法。

1.資源化處理是淤泥處理的方向

目前常用的廢棄淤泥資源化方法有物理脫水、熱處理和化學(xué)固化處理三種。物理脫水方法最直接的辦法就是采用脫水設(shè)備如離心機(jī)、壓濾機(jī)等進(jìn)行機(jī)械脫水，從而降低淤泥的含水率。但此種脫水方式需要提供特定的場(chǎng)所和設(shè)備，處理費(fèi)用高、處理效率低，淤泥往往需要進(jìn)行二次處理才能為工程所用。熱處理方法主要是通過(guò)烘干、燒結(jié)等方法使得淤泥在熱能及高溫下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而改變土的結(jié)構(gòu)成分，將淤泥轉(zhuǎn)化為良質(zhì)土工材料。這種處理方法對(duì)場(chǎng)地有嚴(yán)格的要求，其應(yīng)用受到一定的局限性。化學(xué)處理方法主要向淤泥中加入一定量的固化劑作為土壤改良劑，土體與固化劑相互作用，改變淤泥的特性，使得固化或改性后土體能夠滿足工程要求。這種方法可以將高含水率、低強(qiáng)度的廢棄淤泥轉(zhuǎn)化為高強(qiáng)度、低滲透性的工程用土，處理量大，工期短，價(jià)格低廉，一次處理便可達(dá)到工程要求。綜上所述：對(duì)疏浚淤泥進(jìn)行化學(xué)固化處理，使其轉(zhuǎn)化為良質(zhì)土工填料，有利于河道疏浚和凈化城市環(huán)境，同時(shí)能夠?qū)⑹杩Ｓ倌噙M(jìn)行資源化開(kāi)發(fā)利用，化害為利，有利于社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。

2.淤泥固化處理的研究現(xiàn)狀

2.1 土壤固化劑的分類

固化劑種類繁多，從外觀形態(tài)上可以分為液粉體類固化劑和粉狀類固化劑；按主要成分可以分為無(wú)機(jī)化合物類固化劑、有機(jī)化合物類固化劑、生物酶類固化劑和復(fù)合型固化劑等。

無(wú)機(jī)化合物類固化劑一般為粉末狀，多采用水泥、石灰、粉煤灰、礦渣等混合而成，主要通過(guò)水解水化反應(yīng)膠結(jié)土顆粒提高土體強(qiáng)度；有機(jī)化合物類固化劑多為液體狀，固化機(jī)理為通過(guò)離子交換將土體由“親水性”轉(zhuǎn)化為“憎水性”使土中的水分易于揮發(fā)；生物酶類固化劑為液體狀，由有機(jī)物質(zhì)發(fā)酵而成，屬蛋白質(zhì)多酶基產(chǎn)品，主要通過(guò)生物酶素的催化作用增強(qiáng)土體顆粒間的粘結(jié)作用；復(fù)合類固化劑的主要成分可以劃分為主固化劑和激發(fā)劑兩部分，一般由兩種或兩種以上的化學(xué)物質(zhì)按一定比例配合而成，根據(jù)不同的工程需求而采用不同的配制方案。

2.2 土壤固化劑固化機(jī)理

土壤固化劑的固化機(jī)理各不相同，從固化劑主要成分的角度可以將其固化機(jī)理大致分為以下六類： 水泥固化、石灰固化、工業(yè)廢料類固化劑固化、水玻璃固化、離子交換類固化、新型復(fù)合類固化劑固化。目前水泥固化較為常用，下面詳細(xì)論述水泥固化機(jī)理。

水泥和土壤拌合后，水泥中的礦物成分和土中的水發(fā)生強(qiáng)烈的水解水化反應(yīng)，反應(yīng)生成的水化產(chǎn)物在氫氧化鈣堿性環(huán)境中繼續(xù)反應(yīng)并生成其他水化產(chǎn)物，當(dāng)水泥的各種水化物生成后，有的硬化形成水泥石骨架，有的則與土相互作用，膠結(jié)土顆粒和水化產(chǎn)物，其作用形式可歸納為：①離子交換及團(tuán)粒化作用。在水泥水化后的膠體中Ca(OH)2和Ca2+、OH-共存，而構(gòu)成粘土的礦物是以SiO2為骨架而形成的板狀或針狀結(jié)晶，其表面吸附有Na+、K+等離子，溶液中的Ca2+會(huì)與土顆粒表面的Na+和K+進(jìn)行離子吸附交換，土顆粒的吸著水膜變薄，土粒團(tuán)聚形成較大的土團(tuán)；同時(shí)由于水泥水化產(chǎn)物Ca(OH)2具有較強(qiáng)的吸附活性，能使這些較大的土團(tuán)粒進(jìn)一步粘結(jié)在一起，形成固化土鏈條狀結(jié)構(gòu)，封閉土團(tuán)間孔隙，形成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。②硬凝火山灰反應(yīng)。水泥水化反應(yīng)過(guò)程中，溶液中析出大量可自由移動(dòng)的Ca2+，當(dāng)Ca2+的數(shù)量超出離子交換作用的需求量后，由于處在堿性環(huán)境中，Ca2+與粘土礦物中的部分二氧化硅和三氧化二鋁進(jìn)一步發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成不溶于水的穩(wěn)定的結(jié)晶礦物CaO-Al2O3-H2O系列鋁酸石灰水化物和CaO-SiO2-H2O系列硅酸石灰水化物。③碳酸化作用。水泥水化物中的游離Ca(OH)2不斷吸收水和空氣中的CO2反應(yīng)生成強(qiáng)度較高的CaCO3，從而提高土的強(qiáng)度。

水泥加固土體的過(guò)程是水泥水化產(chǎn)物的骨架作用與氫氧化鈣的物理化學(xué)反應(yīng)共同作用的結(jié)果。后者使粘土顆粒和團(tuán)粒粘結(jié)形成穩(wěn)定的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)并填充孔隙，而水泥水化產(chǎn)物則把這些粘結(jié)形成的團(tuán)粒包覆并聯(lián)結(jié)形成具有一定強(qiáng)度的整體。

使用水泥作為固化劑受待改良土的類別的限制，對(duì)于高塑性指數(shù)粘土、高含水率淤泥、有機(jī)質(zhì)土等土類加固效果不甚理想；同時(shí)水泥固化土的干縮系數(shù)和溫縮系數(shù)較大，易導(dǎo)致固化土易開(kāi)裂；同時(shí)水泥初凝和終凝時(shí)間較短，一般要求在3~4h內(nèi)完成從加水與土拌和到碾壓終了的各個(gè)工序。這些缺陷在一定程度上限制了水泥固化劑的大規(guī)模推廣應(yīng)用。