土壤固化剂是一种在常温条件下能够直接胶结土壤颗粒或与黏土矿物反应生成凝胶物质的新型材料，能有效稳定土壤，提升土体强度，减少水土流失。
土壤固化剂按其组成成分可被分为无机类、有机类和生物酶类。
不同类型的土壤固化剂与土壤作用的机理各不相同，但其本质都是通过固化剂的添加改变土体架构，增强土壤颗粒相互作用，进而提升土体强度。
1.无机类土壤固化剂
对于无机类土壤固化剂，该类材料一般为固体粉末，以石灰、水泥、矿渣和硅酸盐等为主要成分。该类材料与水接触后可发生水化反应，产生水化硫酸钙、水化硅酸钙等凝胶产物，该产物部分与土壤中矿物活性成分络合连接土壤颗粒，部分通过自身固化生产骨架结构，进而固化土体，稳定土壤。研究发现这些水化产物与土壤反应后产生片状、纤维状或针状晶体，这些晶体相互交错、链接在土壤中形成稳定网状结构，同时反应还生成膨胀性物质，这些物质填充了土体和网状结构中间的空隙，改善了土壤中孔隙结构，进一步提升了土体强度。此外, 无机类土壤固化剂与水作用后会释放钙、镁、铝等高价阳离子， 它们会与土壤胶体颗粒吸附层中的低价钠离子或钾离子发生离子交换，减弱土壤胶体颗粒中双电层的厚度，破坏土壤颗粒表面的吸附水膜，进而降低土壤胶体颗粒间的排斥作用，促进土颗粒间的凝结。
2.有机类土壤固化剂
对于有机类土壤固化剂，其成分多以高分子材料为主，高分子材料的大分子结构使其在提升土壤强度方面具有特有的优势。按作用机理分类可将有机高分子类土壤固化剂分为离子类和非离子类。离子类高分子土壤固化剂可通过水解、电离等反应产生带电基团，进而利用这些基团与土壤中带电粒子间的静电引力连接土壤颗粒，起到固土作用。对于带电基团为阳离子型的高分子材料, 其可以通过材料中的正电荷与土壤颗粒间的静电引力连接土壤颗粒。对于带电基团为阴离子型的高分子材料，其所带电荷与黏土颗粒相同, 两者相互排斥， 其主要通过与土壤中多价阳离子间的“架桥”作用连接土壤颗粒。因此离子类土壤固化剂的使用效果除了受自身性质影响外，还受土壤种类、土壤p H，以及土壤中多价阳离子离子强度的影响。非离子类高分子土壤固化材料通常不发生水解、电离等反应。它们通过其高分子链中的氨基、羟基等亲水性基团与土壤颗粒间形成的氢键、范德华力等连接土壤颗粒，或通过其自身活性基团的交联作用在土壤表层形成保护层。
3.生物酶类土壤固化剂
生物酶类土壤固化剂多呈液态，, 由有机质发酵而成，多为发酵浓缩液， 属蛋白质多酶基混合物，与土壤接触后，在土体表面，其在酶的催化作用下改变土体结构，配合外压实作用会形成硬化层;在土体内部，生物酶类土壤固化剂多带电荷，与无机类土壤固化剂类似，可与土壤胶体中的低价钠离子与钾离子发生离子交换，破坏胶体颗粒表面双电层与水化层，提升土体内部强度。
随着我国土壤固化技术的发展，土体固化剂在我国应用前景非常广阔，目前土壤固化材料被广泛应用于建筑基础、道路交通、水利工程、水土保持、石油开采、垃圾填埋等多种领域。其中在水土保持中防治水土流失方面取得了明显的效益，主要体现在以下几个方面。
1.边坡固化
随着生产建设项目的迅速增长，各种建设工程造成的裸露坡面也随之增加，在降雨等条件的作用下，容易造成坡面及周边严重水蚀。土壤固化剂可利用自身特点实现高效快速固土护坡。高分子固化剂应用于边坡固化，该固化剂能在边坡成膜，对于提高边坡稳定性具有积极作用，且边坡稳定性随固化剂浓度与加固深度增加而增加。有机类土壤固化剂对提高滑带土的抗剪强度进行了试验探索，可改善滑带土塑性指数、孔隙比、自由膨胀率，且其可改变土壤表层电层结构，提升表层土壤渗水性，有效提高边坡稳定系数。
2.扬尘防治
生产建设项目造成的裸露地表还会带来严重的粉尘危害。目前，解决开放性尘源污染最有效的方法之一就是采用土壤固化剂进行的化学抑尘技术。利用羧甲基纤维素与丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯接枝，并与甘油与辛癸基葡糖苷复配，得到DS型高分子材料，并将其应用于降低某建筑施工地粉尘，取得了不错效果。
3.荒漠化防治
长期的风蚀水蚀作用使土壤结构松散、营养物质大量流失，造成土壤肥力下降，植物根系裸露，成活率低，并最终导致土地荒漠化和生态环境恶化，土壤固化剂对其治理具有积极作用。固化材料于荒漠化治理，其喷洒在沙土表面后能迅速形成固结层，经浓度处理后，沙土的抗风蚀性能大大提升，大团聚体质量百分数显著增加，能起到良好的固沙效果，且能促进植物微生物的增长， 改善土壤环境，促进植被恢复。研究发现一些固化材料对于裸土均具减蚀效应，施用剂量越大，风蚀率越低，减蚀效应越好。且随着施用剂量增加，土壤结皮硬度、厚度均增大，可有效抵抗风蚀，减少荒漠化面积。
生产建设项目常会破坏地表植物，扰动表层土体结构，造成严重的水土流失；而土壤固化剂能有效稳定土壤，提升土体强度，进而减少这一危害。随着土壤固化技术的发展，在应用上，土壤固化剂已从最初的路基加固逐渐发展到边坡防护、抑制扬尘、荒漠化防治等防治水土流失的各个领域。且随着材料科技的发展，越来越多的材料被研究并应用于土壤固化，尤其是高分子材料因其掺入量较少、运输方便、施工简单等优点必将推动水土保持技术的进一步发展。
土壤固化剂可利用自身特点实现高效快速固土护坡。喷施或拌施土壤固化剂后，表土的稳固性加强，使土壤不易被水、风冲走和吹走，从而起到保土、固土的作用；在防沙治沙工作中，将土体固化剂用于固定流沙，防止沙漠南移，保护生态环境；在水利水电工程加固上，土壤固化剂用在沟壑或渠道衬砌防渗，打实软弱地基及堤坝处理等方面，对河道、沟渠、堤坝有加固的功能，还可以提高蓄水设施防渗防漏的功效，有利于加大节水力度，提高地区的综合效能，对防洪消险、田间灌溉等均有显著作用；在农业方面，土壤固化剂主要应用在池塘、湖泊、沟渠周边淤泥的加固处理，以及农田沟渠设施的节水改造等方面。
联系客服
