新型改性水玻璃固沙剂制备与研究

摘 要：为了解决市场上现有化学固沙剂存在的抗水性相对较差、固沙效果不理想等问题，通过在水玻璃中加入一些有机和无机改性材料，制备了一种具有高强度、耐久性和稳定性的新型复合固沙剂，研究了水玻璃浓度、不同改性剂添加量对其性能的影响。结果表明：１）按照水玻璃模数为３．０，改性剂四硼酸钠、碳酸锂、山梨醇、聚丙烯酰胺的添加量（占水玻璃质量的百分比）分别为１．５％、２．５％、０．２％、０．３％，助黏剂羧甲基纤维素钠的添加量为０．３％配置的新型改性水玻璃固沙剂，对沙土固化层的强度可达１４．１ ＭＰａ；２）新型改性水玻璃固沙剂稳定性和耐久性优良，经７０ ℃ 高温和－２０ ℃ 低温７ ｄ 老化后，无侧限抗压强度损失率分别为１１．８％和１９．５％，在７００ ℃高温条件下质量损失率仅为８．６％；３）新型改性水玻璃固沙剂的固沙效果良好，固结层在风速≤２０ ｍ／ ｓ 的净风条件下表现为无风蚀或轻微风蚀，在含沙气流冲击下风蚀量较净风条件下略有增加。

关键词：化学固沙剂；水玻璃；改性剂；抗压强度；风蚀率

中图分类号：Ｘ４３；Ｓ１５７．９ 文献标志码：Ａ ｄｏｉ：１０．３９６９／ ｊ．ｉｓｓｎ．１０００－１３７９．２０２４．０７．０２０

引用格式：李凯崇，薛春晓，杨柳．新型改性水玻璃固沙剂制备与研究［Ｊ］．人民黄河，２０２４，４６（７）：１１９－１２３，１４７．

荒漠化是当前严重困扰人类社会发展的全球性重大生态环境问题［１－３］ 。我国是荒漠化最为严重的国家之一，据第六次全国荒漠化和沙化调查，截至２０１９ 年全国荒漠化土地面积高达２５７．３７ 万ｋｍ２，占国土总面积的２６．８１％，每年荒漠化造成的直接经济损失达５４１亿元［４－５］ 。风沙防治措施按照作用原理和功效大体可以分为阻沙、固沙、输沙三大类，其中固沙措施又可分为机械固沙、生物固沙和化学固沙３ 种［６－７］ 。化学固沙是随着材料化学发展而产生的新型固沙方法，主要是在沙物质表层喷洒化学固沙剂（黏性材料）以形成气流隔断层，从而达到降低风蚀速率的目的［８］ ，该方法具有施工便捷、区域局限性小、节能环保等特点，是一种应用前景广阔的风沙防治方法。目前市面上的化学固沙剂大体可以分为无机、有机、复合三大类［９］ ，它们各有特点，如：无机固沙剂大都具有价格低廉、制备简便的优点，但抗水性相对较差、固沙效果不理想；有机固沙剂具有较好的抗水性，但价格较高，且大都含有对环境有害物质，不能大范围推广。水玻璃作为一种环保、安全、价格低廉的无机材料被广泛应用于工农业生产，其具有一定的黏结性，可作为一种无机固沙剂，但其固化层渗透性较差、强度不高，且在强碱性环境条件下组分中的ＳｉＯ２会出现溶出现象，因而减弱耐久性和抗水性［１０－１１］ 。本研究通过在水玻璃中加入一些有机和无机改性材料，尝试制备一种具有高强度、耐久性和稳定性的新型复合固沙剂，为风沙防治及相关研究提供参考。