粉土固化技术及其机理研究进展

2022-07-06 06:35樊亮周圣杰侯佳林王林
山东建筑大学学报 2022年3期
关键词:粉土固化剂黏土

樊亮,周圣杰,侯佳林,王林

(1.山东省交通科学研究院,山东济南 250013;2.高速公路养护技术交通行业重点实验室,山东 济南 250013)

0 引言

粉土作为一种过渡土,其主体为粉粒,颗粒直径在 0.005~0.075 mm 之间,其中>0.075 mm 的颗粒所占质量分数<50%,而塑性指数 IP<10。 其整体结构松散、强度低,具有显著的毛细现象,浸水后土体颗粒之间几乎没有粘结力,摩阻力极小、水稳定性极差。 这种工程不良性质,限制了粉体在路基中的应用;如何科学改良、利用粉土成为广大土木工作者普遍关注的问题。 特别是近年来,我国乡村振兴战略实施过程中,很多粉土地区砂石料资源紧张,相应地区道路建设和升级工作面临筑路成本攀升的问题。如何就地取材、充分利用粉土资源成了具有巨大社会意义的攻关方向。

粉土的特殊性源于其组成,不同地域的粉土颗粒组成存在差异。 张燕明等[1]对新疆、内蒙、陕西、河南、山东等地的粉土调查表明:当粉土区域由西向东变化时,砂粒(0.075 ~2 mm)含量逐步减少,其质量分数由87.9%降低到0;粉粒(0.005 ~0.075 mm)的含量逐步增多,所占质量分数由8.8%增加到96.8%;黏粒(≤0.005 mm)含量则较为稳定,基本保持在<10%。 其中,黄河沿岸砂粒含量偏高是由黄河冲淤积泥沙造就,内蒙古西部则由于风力携带作用带来砂粒含量偏高。 颗粒组成的差别引起各地粉土的物理性质变化,如液塑限、最大干密度、最佳含水率和强度等;在区域由西向东的整体趋势上,粉土液限值和塑限值逐渐变大,液限由22.4%提高到31.6%,塑限由15.4%提高到21.6%,塑性指数则在10 附近浮动;这些区域粉土的组成和性质差异,也带来了粉土固化技术上的差别。

除颗粒组成外,影响粉土固化的另外重要因素是土的物质组成,且其影响更为复杂。 由于沉积相环境不同,土的矿物成分、可溶盐和有机质等含量不同,导致粉土的化学活性差异。 如黄河冲积平原粉土化学成分主要为石英、长石、碳酸盐矿物、云母、角闪石等,非黏土矿物含量高达89%,相对于黄土高原和黄河中游的第四系沉积层相比,其碳酸盐矿物含量丰富,平均含量为10%~15%。 废黄河区粉土中SiO2和Al2O3的含量高;其次为Fe,并含有少量的K2O、Na2O 等,造成粉土承载比 (California Bearing Ratio, CBR)较低;加之水流作用,黄河粉土颗粒磨圆度高且均匀,但其表面强度低,造成黄河冲淤积粉土的CBR 偏低,97%压实度条件下承载比CBR 也不能满足现行设计规范关于上路床的基本要求[2-3]。 因此,不同地区的粉土应该具有不同的粉土固化材料与技术,相应压实工艺也应有所不同。

总体来看,粉土施工难以成型,且强度低和抵抗水损害的能力下降是其工程性质不良的直接后果。粉土三轴剪切试验中的剪胀性明显,低应力水平下塑性差,倾向于脆性破坏,施工难以成型[4];在承受车辆荷载作用时,纯粉土路基不具备足够的强度和刚度,以及在外界因素作用下的稳定性。 这与现行路基要求差距甚远。 为了保障服役期间道路的正常功能,粉土的稳定性是路基工程关键所在。

1 粉土固化技术

近几年,粉土固化除在沿用传统固化稳定材料外,出现了较多新型固化材料和技术。 一般地,土壤固化主要分为无机固化(稳定)和高分子固化技术两类,同时一些生物酶和微生物矿化技术等生物固化类也得以应用。 文章结合既有文献和实践,综述了3 类粉土技术中使用的稳定/固化材料,阐述了不同固化材料的适用性和固化机理。

1.1 无机固化技术

(1) 常规稳定材料

常见的石灰、水泥、粉煤灰等无机结合料属于钙基类稳定材料,主要利用钙离子交换和火山灰反应,以及Ca(OH)2的结晶、碳化来增强土的稳定效果。这类稳定材料在非特殊土的固化机理上具有良好的应用效果。

对水泥稳定土而言,其稳定的颗粒尺寸越大,温缩效应越小;一般适用于塑性指数<17 的土,对于塑性指数高的黏土、高分子土和盐渍土的固化效果很不理想。 粉土的塑性指数较小,原生矿物含量多,常常需要较大的水泥剂量进行稳定。 陈贝等[5]对粉土水泥稳定时,需添加>13%的水泥才能满足二级路路基抗压强度的要求。 大掺量的水泥不可避免地带来土体干缩大、易开裂的问题。 研究表明,高含水率时,水泥稳定粉土表现为塑性剪切破坏;低含水率时则为脆性剪切破坏,随水泥掺量及养护龄期地增加,水泥稳定粉土的弹塑性变形减小,脆性破坏显著加强[6]。 因此,很多国家限制了水泥掺量,美国、日本的上限为6%(质量分数)、法国为5%(质量分数),我国有关资料则表明水泥用量需控制在4%~7%(质量分数)内。 同时,水泥的初凝、终凝时间无法调整,也带来稳定土施工和质量控制上的不利影响。

石灰一般用于稳定黏土、腐殖土和酸性土,要比水泥优越,并不适合粉土[7]。 商庆森等[8-9]对黄河冲(淤)积粉土进行土质分析和生石灰粉稳定土强度试验,认为生石灰粉稳定土的强度较消石灰稳定土无明显提高,石灰稳定28 d 龄期的抗冻性很差,且生石灰粉稳定土造价较高,故工程中不宜采用。为此,姚占勇等[10-11]提出了二灰土外掺活性激发材料的稳定方法。

粉煤灰通常必须与石灰或水泥混合料使用,利用石灰、水泥激发出粉煤灰的火山灰反应,并结合原材料自身的胶凝特性复合稳定土壤。 但采用这些复合稳定粉土方案时,不同地域的粉土有着不同的性能表现。 王选仓等[12]针对于子洲至靖边高速公路沿线的低液限粉土,利用“石灰∶粉煤灰∶粉土=8∶16∶76”“石灰∶粉煤灰∶粉土=10∶20∶70”的配合比处治低液限粉土,7 d无侧限强度可以>0.6 MPa,90 d 后强度可以>1 MPa,赵瑞祥等[13]也有同样的结论。 而对于黄河冲积粉土用二灰稳定时,7 d 养护土体基本没有强度[8-9]。 李振霞等[14]研究表明二灰稳定低液限粉土的效果比较好,但粉土中的黏粒含量、塑性指数对无机结合料稳定效果有显著影响,二灰稳定更适于黏粒含量高、塑性指数小的低液限粉土。 可以说,粉煤灰、石灰二灰稳定粉土在不同地区的适用性是不同的,这与不同地区粉土的组成紧密相关。

另外,采用石灰和粉煤灰稳定粉土时普遍存在早期强度低、水稳定性差的问题[15],不如一些专门的固化剂产品带来的性能好[16]。 往往要使用大掺量才能达到稳定土的基本性能。

(2) 固废基固化材料

一般工业废物包括煤矸石、矿山尾矿、高炉渣、钢渣、赤泥、有色金属渣、粉煤灰、煤渣、硫酸渣、废石膏、盐泥等[17],其种类繁多,矿物成分和化学成分复杂多变,物理性质也千差万别。 但对于各类天然铝硅酸盐矿物和各种硅酸盐工业副产品或废弃物来说,其组成中往往含有具有火山灰活性和潜在水硬性的原料,与适当的激发剂反应而形成胶凝材料,可利用这个特点开发土壤固化剂。 如铝硅酸盐原料中的 Si—O—Si、Si—O—Al、Al—O—Al 等化学键受到激发剂的作用,生成聚合度较小的离子团或单离子团,在一定的pH 环境下,可以重新聚合成与原料不同的铝硅酸盐结构,具有胶凝性和固化性,并可以与石灰岩质材料存在化学反应,促进石英砂和花岗岩中的铝硅成分参与聚合反应[18]。 这种聚合胶凝效应可以获得更好的强度和稳定性,早期快凝,在土壤固化上具有技术优势。

理论上,粉煤灰与石灰复合稳定土的本质也是利用碱激发原理,姚占勇[19]较早地关注了碱激发带来的粉土稳定效果。 国外研究者利用赤铁矿废渣和熟石灰稳定土、磷石膏+水泥+粉煤灰固化土壤[20-22];国内则多采用电石渣、煤矸石、磷石膏等工业废渣[23-24]。 卢青[23]的研究表明,利用水泥、矿渣、粉煤灰、脱硫石膏等制备固化剂,其固化低液限粉土要比纯水泥固化土的强度高0.1 MPa;4%的自制固化剂带来的粉土强度相当于12%的石灰土。目前,这类固废基固化剂固化土性能一般都较为稳定,正常条件下其稳定性可保持>30 年;这就为固废材料提供了一个增加附加值的利用途径。

截至目前,无机材料类土壤固化剂已经多样化,如水玻璃类、水泥类(普硅酸盐水泥、矿渣水泥、钢渣水泥等)、硫酸盐类(石膏CaSO4·2H2O、硫酸铁Fe2(SO4)3、硫酸铝 Al2(SO4)3)、氯化物类(氯化钙CaCl2、氯化钠NaCl、氯化镁MgCl2等)和磷酸盐类等。如研究者利用无机盐溶液也能起到不错的固化效果,郝建新[25]在处治南通地区的粉土时,采用氯化亚铁和消石灰固化粉体,具有很好的早强特点,相对于传统加固粉土,其水稳定性得到很好的提高,但在线性收缩实验中,仍具有前期膨胀、后期收缩的现象。 亦有采用纳米硅溶胶进行粉砂土固化的,可以获得较好的强度,5%掺量纳米硅溶胶可适用于质量分数>20%的细粒粉土稳定[26],但目前停留在试验室阶段。

因此,无机固化材料或固化剂仍面临土壤的多样性和差异性问题,普适性仍值得商榷,不同地区粉土的固化剂需要针对性的研制。

1.2 高分子固化技术

由于粉土透水性小,不易排水固结,抗剪强度低,防水性能差,黏聚力低,大部分粉土地区路基变形多是由于湿度变化导致路基强度不足、继而在荷载作用下形成的破坏[27]。 因此,粉土路基的水稳定性和强度特征是路面安全运营的重要保证。 此种保障需求下,高分子、非钙基型土壤固化剂具有先天优势。

理论上,高分子固化材料可以避免钙基类固化材料因为石膏CaSO4·2H2O 和(或)钙矾石生成而引起的土壤膨胀,这是一项重要的技术优势[7];另外,利用高分子材料固化粉土,一般可以赋予粉土更好的水稳定性(离子类除外)。 两方面优势造成高分子固化材料的研发和应用拥趸众多。 常见的有沥青基材料、聚合物树脂和离子类(磺化油)等。 其作用机理更多认为是物理作用,利用高分子材料的长链结构和黏性、通过包裹土颗粒实现固化作用;或利用表面活性剂的亲水、亲油基团实现粉土致密和疏水。

(1) 沥青类材料

国内外很早就利用沥青进行土壤的固化[28-30]。固体沥青常采用热拌方法进行,土壤需要加热、拌合加工,从而带来施工上的困难导致应用受限;ELRAWI 等[31]利用13.5%的硫加入高标号沥青中,继而制备稀释沥青用来固化河沙、沙丘和粉土。 但是,沥青不能用来固化高pH 值、富含可溶性盐的细粒土,又因拌合困难也不能固化塑性黏土。

实际上,沥青的冷拌技术更为有效,施工也更为方便。 乳化沥青、稀释沥青可进行常温拌合施工,沥青的分散性好、在土颗粒表面裹覆成膜,形成稳定的凝聚结构;并在其它胶凝材料(水泥、石灰等)共同作用下得到很好的土体强度和水稳定性。VENKATESH 等[32]证明了采用阳离子中裂型的乳化沥青固化粉土时,路基承载能力可得到良好改善。国内研究表明,乳化沥青应用后对湿土大颗粒形成和土壤水稳性团聚作用影响较强,尤其对雨季护坡护土抗风蚀水蚀具有重要意义[33]。 还有“乳化沥青+水泥”的稳定方式可使粉土容易成型,取芯顺利,可获得显著的水稳定性和抗冻融能力[4];山东工程实践中采用“泡沫沥青+水泥”的稳定方式亦能获得较好的压实效果;并且采用发泡技术稳定粉土可以降低沥青的使用量,经过机械齿轮打散、分布后,可以获得蓬松的沥青纤维交织结构,大大增加沥青在土体中的分散程度。 一般地,乳化沥青应用方式中折算纯沥青用量在4%~8%之间,泡沫沥青则可以降低为3%~5%。 通过优化沥青和水泥、石灰的用量,可以得到较好的强度和水稳定性,在低等级农村道路中可以充当简单罩面的下承层。 利用淀粉质和秸秆为原料制备的植物沥青没有这方面的效果,研究表明,其对水泥稳定细粒土的抗压强度有不利影响,对强度发展有阻碍作用[34]。 其原因与植物沥青的物质组成、相对分子质量小及水中溶解性有着很大关系。

(2) 聚合物材料

聚合物材料源于20 世纪50、60 年代,是化学材料,如水玻璃液态高效复合材料、聚乙烯醇、醋酸乙烯酯、聚苯乙烯、丁苯胶乳、聚氨酯类等,因其可改变土体结构和性能而得到了广泛关注[35-38],这一类材料主要利用化学分子链的长结构特点提供土体颗粒间的加固[39];并在农业土壤中得到应用。 但不同高分子材料固化粉土具有不同的强度变化规律。 针对江苏宿迁的粉土,董金梅等[27,38]利用高分子材料混合无机胶凝材料固化粉土取得了较好的改性效果,提高了固化土的黏聚力和摩擦角,且固土破坏多是鼓胀式破坏,没有明显的破裂面;利用自制的SH 高分子固化剂处治黄土,自然条件下养护较长时期后固化黄土的强度大大提高,压缩系数减小,湿陷性消失[38]。 这些聚合物固化方法解决了粉土稳定中的崩解或不成型、难以脱模的问题,也能提高土体的耐水稳定性[4]。

木质素固化粉土亦能获得良好的试验效果[40-44]。 木质素源于造纸工业副产品,其相对分子量在2 800~17 800 之间,存在芳香基、酚羟基、醇羟基、羧基等活性基团,可以进行氧化、还原、水解、磺化、接枝共聚等许多化学反应,其在混凝土、土壤改良方面广泛应用。 在路基土处理方面,木质素加固土费用相对经济,加固效果高,对一些低塑性黏土和粉砂土有较好的处治作用;TINGLE 等[45]利用木质素加固黏土,在干湿养护两种条件下,土的无侧限强度显著提高,掺量5%可达到最高强度状态。 张涛等[42-43]研究认为木质素产生的胶结作用是土体工程性质改善的主要原因之一,12%掺量木质素固化土屈服应力和不排水抗剪强度较素土分别提高约90%和40%。 木质素改良粉土的耐久性优于石灰,12%掺量下的改良土28 d 水稳系数为0.52,而4 次干湿循环后的土体质量损失率<20%[46]。

(3) 离子型固化剂

离子型固化剂是一种液体水溶性产品,一般呈酸性,包括路邦(Roadbond)、路派克(Roadpacker)、路特固(Roadgood)、路基实(ISS)等。 活性成分是磺化油类,利用离子交换左右实现土体固化,但这种固化机理值得怀疑[7],且不适合pH 值>7.5 的碱性土壤,适用于质量分数为20%黏粒的土体,对土壤具有较强的选择性和针对性[4,47]。 对于黄泛区Ip<11 的粉土固化效果较差,各龄期强度都偏低,不满足相关技术要求。

总体上,聚合物固化技术已受到广泛关注,在水土保持、保湿、改良土壤等方面具有较好的发展前景。 这类材料有液体类、颗粒类之分,应用方法亦不同,对不同类型的土也有不同的适应性。 通常需要配合无机胶凝材料共同赋予土体的强度特性;一些亲水性强的聚合物材料仍会带来抗水性能较差的表现,耐冻融循环破坏能力较差,这是需要注意的地方。 同时,聚合物自身的耐候性和稳定性也待实践验证,价格也普遍较高,但不能否认其在一些应急工程中的有效性和及时性。

1.3 生物固化技术

生物固化技术主要包括生物酶和微生物矿物加固技术等,在粉土处治上有所应用,但效果有差别。

生物酶类固化剂呈液态,由有机物质发酵形成的蛋白质多酶基产品;通过生物酶的催化作用,改变黏土的原有结构,提高土体的密实度。 但黏土颗粒是水与生物酶发生固土作用的基本要求[48];派酶产品要求土的塑性指数在5 ~18 之间,适用于黏土和亚黏土,泰然酶产品则要求至少含有6%的黏土[49]。因此,这类产品不太适用于粉土加固和改良。 陈贝等[5]利用帕尔玛固化剂对含砾低液限黏土、含砂低液限黏土、低液限黏土和低液限粉土分别固化,表明单独使用帕尔玛固化剂与水泥稳定对比并没有优势,即使对于低液限黏土,帕尔玛固化剂掺量>24%时,才能满足二级路以上的稳定土技术要求。 因此,这种酶材料需要和水泥混合使用,才能达到较好的效果,其推荐了帕尔玛固化剂掺量为15%、水泥掺量为7.5%。

微生物矿物加固土壤是一项新技术。 将含有细菌的营养液灌注进土壤中,生成碳酸钙晶体沉淀在土颗粒表面,将土壤胶结[7]。 这一微生物成矿作用常被称为微生物诱导方解石沉积技术(Microbially Induced Calcite Precipitation, MICP)。 该方法能够将松散砂颗粒胶结成为整体,显著提高砂体的强度、刚度、抗侵蚀性能等,并改善砂土的孔隙结构和渗透性[50]。 邵光辉等[51]通过不同注浆轮次微生物注浆固化处理吹填粉土时,发现微生物注浆会显著减少吹填粉土中>10 μm 的孔隙,土体强度较未处理土有显著地提高,且强度随着土体中CaCO3的含量增加而增加,并存在敏感阈值。 但目前这种技术常用在注浆加固上,在粉土路基稳定应用方面开展较少[52-54]。

综合来看,针对粉土固化,无机固化方法仍是主流,其中的碱激发材料体系容易产生更好地固化效果,这也是现在无机固化剂的主要原料组成。 高分子固化方法会提高粉土固化的水稳定性,如沥青基材料(乳化沥青和泡沫沥青)可以实现常温施工,配合一定比例的水泥、石灰,可达到较好的路用效果;高分子聚合物类和木质素类固化材料也能得到较好的路用表现。 但生物酶、离子型固化剂由于存在黏土含量的要求,在粉土固化适用性方面有待提高,而生物注浆及其他新型的固化技术仍需要进一步关注。

2 粉土固化机理

粉土尤其是黄河冲淤积平原的低液限粉土,其矿物组成上多是石英、长石、碳酸盐矿物、云母、角闪石等原生矿物,黏粒很少,土体矿物组成多为惰性,活性极低。 粉土的固化过程更多依靠外加固化材料发生的物理、化学反应而促进土体的固化,而非自身产生的反应。 不同粉土固化技术的部分机理见表1。

表1 粉土固化的部分机理表

2.1 无机固化机理

粉土无机固化是多种作用和效应协同存在的结果,多借鉴胶凝材料学方面的理论和分析方法对固化机理进行分析。 文献中多归结为填充效应和胶凝效应两大类,在胶凝效应中又分为水化作用、激发作用和离子交换作用[2]。 水化作用主要利用固化剂自有的胶凝材料活性,如水泥的水化反应、石灰的结晶和碳化反应和粉煤灰的火山灰反应等;激发作用指固化材料和水化产物对土壤中的活性物质有激发作用,使土壤自身参与固化稳定;离子交换作用主要存在黏土颗粒固化方面,利用低、高价态的阳离子交换,减少土粒表面吸附水膜的厚度,增加颗粒之间的分子引力,达到封闭孔隙、降低塑性、减少吸水性和膨胀性的目的。 填充效应则利用了固化材料的未水化部分在水化产物之间起到的“微集料填充”和“骨架支撑”作用。 这些作用共同提高了固化土的强度和耐久性。 图1 简单描述了固化土的典型作用机理[55],各种效应由椭圆形框表示,箭头表明了各种组成的作用变化方向。

图1 固化稳定土的机理模式示意图

综合来看,考虑到粉土活性低的原因,无机固化粉土更多依赖有限掺量的胶凝材料的胶凝作用,这是很多的低掺量水泥稳定粉土、石灰稳定粉土、石灰-粉煤灰稳定粉土的强度表现和水稳定性表现差的主要原因;常规无机固化粉土需要更高的固化剂掺加比例。 而碱激发机制可能在未来有更好地表现,这是固废资源增值化、新型无机固化剂出现的理论背景。

2.2 高分子固化机理

高分子固化材料主要利用自身的物理分散和粘结作用达到固化土体的效果,与无机固化复合使用时,可以达到较好的强度表现和水稳定性。

对于沥青类材料,其一般机理示意图如图2 所示。 图2(a)是沥青稳定土的常见处理模式,过程中需要拌合水泥或生石灰用来改变土的分散性,在一定温度拌合下,添加沥青产生物理胶结作用,可以提高土体密度、粘聚力和抗水破坏能力;图2(b)中乳化沥青稳定土中,当土粒周围存在一定厚度水膜时,沥青乳液可以扩展到一定范围,在土粒表面连接成片,继而黏附更多的土粒,呈现辐射状结构,当乳液失水形成沥青胶膜后,可以将土粒良好的联结,形成较为理想的“黏粒”团聚体[56];在充分压实的条件下提高土体的粘结性和水稳定性;一般的沥青类稳定材料均需要添加无机胶凝材料来提供更好的土体强度。但很多情况下,沥青类材料的润湿和分散性是影响固化效果的重要问题,施工中的沥青洒布拌合、洒布计量和浸润深度等施工控制决定了粉土的固化效果。

图2 沥青基材料稳定土的作用机制示意图

有机高分子固化剂添加到土壤中会发生聚合反应,通过渗透与土粒发生化学反应并产生胶结作用;或者利用有机高分子的位阻屏蔽作用降低土体的吸附水,增加固化土的抗渗透性能和耐水能力;不同高分子材料有不同的化学反应和渗透能力[57]。 周天宝等[58]对黄原胶固化粉土分析,表明了黄原胶分子可牢固地吸附在土颗粒表面,在土颗粒间起到极强的胶结作用;随着土体含水率降低,黄原胶分子与土颗粒的离子键作用越强,且远大于土颗粒键的静电吸附作用。 从而提高了粉土的固结能力和力学强度。 黄原胶固化粉土原理示意图如图3[58]所示。

图3 黄原胶固化粉土原理示意图

离子型固化剂主要成分为磺化油类阴离子表面活性剂,分子结构中含有亲水基团和疏水基团,其固化土机理与离子交换作用相关。 离子型固化剂固化土机理示意图如图4[59]所示,当离子固化剂进入土体后,亲水基团离解的 K+、Na+浓度大,渗透压高,与黏土颗粒表面的 Ca2+、Mg2+发生离子交换。

图4 离子型固化剂固化土机理示意图

继而降低黏土颗粒表面吸附的结合水膜厚度,降低胶体的ξ 电势,减小粒间距离,使颗粒排列更为紧密,形成更大的团聚体,促进土体的密实[55-59]。从机理上讲,离子固化过程并不产生新的组成,单一使用时并不适合固化黏土含量少的粉土。

2.3 生物固化机理

生物酶的固土作用机理非常复杂,影响因素很多,主要涉及两个方面的作用:(1) 生物酶溶液增加了土体的湿润程度,可以提高土体的可压实性和强度;(2) 生物酶所含的有机物质与土中的水、有机质及其他成分相互作用,改变了土体的内部结构而发生固化作用。 一般地,生物酶分子可选择性地将黏土矿物分子吸引到土颗粒之间,使之在水膜作用下形成稳定的粘结,提高了土体强度和稳定性[47]。 但这种强度的增长有限,往往添加一定剂量水泥的无机结合料,以提高土体的后期强度。

微生物诱导方解石沉积技术应用较少,其对粉土的固化机理还没有深入研究。

综合来看,很多新型土壤固化剂的材料组成差异和变化较大,其主成效组成因商业保护而公开较少,具体的固化土机理上一直没有统一而明确的解释,研究也较不全面,且多针对黏土类土壤进行了阐述。

3 展望

随着交通建设规模的不断增大以及砂石料资源的紧张,利用土壤固化技术可以让特殊土更好地应用在路基工程或基层中,大大降低砂石料的需求。同时,在农村公路建设和发展相对滞后、建设资金少、融资渠道不充分的情况下,基于土壤固化材料和技术进行简易道路铺装,可以降低筑路成本,完善户户通、村村通等低交通量的农村道路网络,改善农村交通和居住环境。 未来,基于土壤固化技术、积极利用土资源开展低等级农村道路建设会具有更大的社会意义和推广价值。

在粉土固化方面,其固化技术和材料呈多元化发展。 无机固化材料由于价格便宜,一段时间内将仍是主要研究对象;高分子固化材料会提高土体更好的水稳定性,与无机固化材料复合使用会带来更好的路用效果;而新型生物酶、离子型固化剂囿于对黏土含量的要求,在粉土固化适用性方面有待提高;生物固化技术的成熟性有待进一步考察。 结合路基工程施工工艺的不断发展,这些固化材料的应用方式和评价方法也会不断地发展和完善。

需要注意的是,任何一种土壤固化材料不能适用于所有的土。 自然界里土质复杂多变,土壤组成、结构、矿物成分和化学成分容易带来固化材料的普适性不足;在粉土固化材料研制和应用方面仍需要充分的机理认识,相关基础理论研究需要多学科广泛协同、深入发展。

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