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土壤固化剂范文1
关键词：软土；压实度；固化剂；水化
软土通常存在于流水缓慢或静止的地势较低而又相对平缓的地区，主要的工程性质为孔隙较大、含水量较高、渗透性差、压缩性高、不易压实，即工程中常见的“弹簧土”。软土的矿物组成除少量原生矿物石英、方解石、长石、云母、角闪石外，含有大量次生粘土矿物，我国软土所含粘土矿物主要以伊利石、高岭石为主。由于粘土矿物多呈片状、板状或管状结构，易在水中离解、吸附、同晶置换、边缘断裂而使其常常带有一定的电荷，因而与水有着较好的结合能力。
软土治理一直是工程建设中的一个棘手问题，解决的关键是排水和防止水体的再次侵蚀。排水固结、深层密实、胶结等常规的软体处理方式均是在软土基础上进行，对土体进行强制排水，压密挤实；或是添加碎石桩形成复合地基提高基础承载力；换填法能够从根本上解决土质软弱的问题，但对于软土分布较多地区，工程量无疑是巨大的。由于软土地区地下水位较高，或是常年积水，土体依旧存在再次侵蚀破坏的隐患。新型土壤固化剂的运用解决了软土治理中的一些实际问题，在软土中添加固化剂后，软土快速崩解，含水率逐渐降低，碾压后，土体更加密实，同时土体的抗水毁能力大大增强，保证了基础整体稳定。这为软土治理提供了新思路。
1 现场概况
羊安仁和社区（羊仁大道）工程地处四川省成都市邛崃市境内，修建等级为乡村四级公路。该地区属成都平原西部，地下水位高，道路穿过农田，地势低洼、植物腐殖质较多，路基1m深处土体近于饱和，多为淤泥及淤泥质土夹少量砂粒，呈软塑状态（如图1），分布广泛，厚度为3～4m承载力低，压缩性高。
现场试验得知：该土体天然孔隙比e=1.13，室内经液塑限联合测定法测定土的液限ωL=29.3%，塑限ωP=18.1%，塑性指数IP=11.2；对路基不同深度含水率测定的结果如下：
2 室内试验
软土问题的解决在于排水，降低含水率，使土体易于压实，提高压实度；其次在于阻隔水体，防止水份再次侵入路基，破坏基底，缩短道路使用寿命。本实验对添加固化剂的土体经压实后，模拟道路路基浸水，检验其抵抗水体侵蚀破坏的能力。
试验中选取了新型土壤固化剂（包括水剂和粉剂两种产品），试验采用其中的水剂作为添加剂，试以成都市邛崃市地区的软土为研究对象，通过室内击实试验得出该土壤的最
佳含水率ω=13.8%，最大干密ρd=1.808g/cm3。药剂的加入量为干土质量的2%。
由以上数据可以得出：在浸水10分钟时，未添加固化剂的试件，水完全侵蚀至试件顶端，浸润部分出现了严重的膨胀、开裂现象，35分钟时，试件完全湿润，发生严重膨胀、开裂，试件中心部位也逐渐趋于饱和；而添加固化剂的试件浸水部分仍旧保持在4mm，10分钟时增加了1mm，此后一直保持在5mm，不再继续上升，而且未出现膨胀、开裂、崩解的现象。
总结：未添加固化剂的试件，由于土壤的毛细性，加之土颗粒连接的不紧密，试件浸润高度迅速上升，吸水膨胀，加速的土体的破坏；对于加固化剂试件，由于固化剂的存在，使得土颗粒间连接的更紧密，同时它能包裹在土粒子的周围，憎水因子附着在外层，能阻断附着的水膜，导致细小的颗粒发生不可逆转的凝聚，充分减少了水的毛细上升。因此，对于地下水位高或经常积水的地区，在路基工作区的低端铺设一层15cm厚，混合有固化剂的土层，能够阻止地下水向上侵蚀，破坏基底，使得路基抗水毁能力得到大大增强，保证道路的整体稳定。
3 野外工程施工
由于工程预算少，初期施工费用远超工程预算，且常规的治理方法效果较差。出于质量、造价、工期等因素的考量，施工方选取螃蟹路附近的一段长500m，宽6m的一段路基作为新型固化剂的试验段。该路段地势低洼，软土厚度在4～6m，整体条件差，是全路段最难处理的一段。
新型土壤固化剂包括水剂和粉剂两类，的主要应用对象为粘土或粘土含量大于30%的其他土质。该路段同时选取了水剂和粉剂作为固化材料，通过添加固化剂，可以充分利用场地中软土，避免了大量土石方的搬运，同时减少了弃土对农田的破坏。该地区土壤多为低塑性砂土，粘土含量低于15%，为了达到预期效果，按就近原则，在施工场地附近选取了一处粘土含量较高的取土点。取土量为施工土方量的20%。用小型挖掘机将挖出的软土与粘土充分混合，先将粉剂与软土混合，24小时候再将固化剂水剂以雾状的形式喷撒在软土中，其间用挖掘机在二次拌匀，使固化剂和土壤充分混合。
当固化剂与软土充分混合后，软土块逐渐溃散，水份降低。在添加固化剂后，对土壤含水率每24小时进行检测（施工期间气温低，连续阴天，偶有降雨），含水率变化情况如下表：
从表中可以看出，在添加固化剂后，第三天降雨，含水率有所升高，升幅不大，但总体处于下降趋势，含水率下降明显。在水份达到最佳含水率时，将土进行摊铺，分三层进行碾压。
由上图3可以看出，常规的处理方式无法降低含水率，减弱土壤的膨胀性，碾压完成后，路基表层始终存在3～5cm的车辙，仍处于“弹簧”状态，难以压实；后期作为便道使用时，不均匀沉降严重。采用固化剂处理后，土壤含水率迅速降低，更易于压实，无明显的车辙，在路基填筑完成后，检测其压实度为95.6%。作为便道使用过程中，路基未发生不均匀沉降或局部隆起、凹陷的现象，基础更加密实。
4 深厚软土治理
由于场地软土层较厚，平均厚度在3m～4m之间，处理量大。在确保路基稳定的情况下，计算出合理深度，可以进一步减少处理规模，降低造价，提高经济效益。
在路基的某一深度处，当车辆荷载引起的应力与路基自重引起的应力的比值在1/5～1/10时，在此深度以下，车辆荷载对土基的作用影响很小，可以忽略不计。将此深度范围内的路基称为路基工作区。
通过计算出路基的工作区域，确定软土处理的理想深度，着重提高持力层的承载力，减小下卧层的附加应力。同时，在工作区底部碾压一层15cm的隔水层（添加固化剂的土层），阻隔地下水，防止基底二次破坏，保证路基稳定，降低工程造价。
5 工程效果
羊安仁和社区（羊仁大道）工程于2015年1月底完成通车，本段交通量较重，道路上行驶的车辆多为小车，重车较次之。试验段路面情况（如下图9）良好，表面平整，未发生不均匀沉降。
经固化剂处理后，软土的工程性质得到了彻底的改善，土基的含水率降低后而不再上升，膨胀性减弱甚至被去除，路基的稳定得到了保证；道路结构是以添加固化剂的土壤为路基，沥青作为路面层，二者都属于柔性材料，这使基层与面层贴合紧密，共同承受行车压力和变形，如若路面发生破坏，只需将面层下土体翻出，添加固化剂后重新碾压即可。避免了刚性或半钢性材料在受力破坏后，无法通车，治理难度大、费用高、工期长的弊端。
因此新型土壤固化剂处理软土的方式比常规方法更快，效果更好，费用更低，后期维护简单，快速。目前正在该地区推广开来。
6 结语
近年国家大力发展乡村公路，常规的软土处理方法费用高昂，且只注重初期强度，忽视了土体再水化的可能性，这必然导致道路质量的参差不齐，更容易出现豆腐渣工程。新型土壤固化剂的运用与实践，解决很多的实际问题，其具有显著的水稳定性，阻隔水份，防止土体膨胀而发生崩解、垮塌；在治理上，因地制宜，适合绝大多数粘土，或者粘土含量在30%左右即可，应用范围广，不需要过多的人工、机械，操作简单；从环保的角度，新型土壤固化剂无毒无害，对环境、人体、没有任何影响，施工噪音小，也适合生态景区道路的修建；在工程造价上，新型土壤固化剂价格低廉，远远低于常规软土处理的费用，造价低、效益高、工期短。目前正在普及开来，应用的工程项目有：遂宁市大英县光华学院校区道路、阿坝州松潘县天堂香谷景区道路、重庆国色天香园区道路等。
参考文献
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土壤固化剂范文2
【关键词】土壤固化剂；路基；试验；应用
中图分类号：U41文献标识码： A
一、前言
在道路建设的过程中，路基工程是整个项目的重点工程，所以，为了保证路基工程的施工质量，一定要确保路基建设的质量。土壤固化剂在路基工程中的合理使用将可以大大提升路基工程的施工效果。
二、室内试验
1、击实试验
选取3个土样进行试验,试验结果见表1。
2、室内无侧限抗压强度试验
对不同固化土进行无侧限抗压强度试验,试验结果见表2。从表2可以看出,固化土7d无侧限抗压强度最小为0.82MPa,大于JTGD50-20065公路沥青路面设计规范6中石灰稳定类作为基层或底基层关于7d无侧限抗压强度的要求,随着试件压实度的增大,试件无侧限抗压强度提高很快,因此,施工时提高压实度标准能有效提高固化土的强度。
3、室内回弹模量及CBR值
利用试验段配比进行室内承载比试验,每种配比取4个试样试验,试验结果见表3。各种配比固化土CBR值均在9%以上,满足公路路基规范对CBR值的要求。
利用不同配比进行室内回弹模量试验,试验结果见表4。
表4回弹模量试验结果表明,试验路所采用的固化土室内回弹模量均大于135MPa,满足JTGF10-20065公路路基施工技术规范6对回弹模量的要求。
三、反应机理
1.水化反应
固化剂水化反应生成硅酸钙、铝酸钙等胶凝性物质,使粘土颗粒表面形成凝结硬化壳。与粘土物质发生化学反应,形成硅酸钙、铝酸钙等胶凝性物质,使粘土表面产生凝结硬化,具有水稳性、强度高等优点。
2.置换水反应
固化剂与土壤混合后生成钙矾石针状结晶体3CaOA12033CaSO432H20,将土壤中自由水以结晶水的形式固定下来。这种水化反应形成的结晶体使得材料的体积增加有效地填充土团粒间孔隙。
3.离子交换
固化剂与水作用产生大量的Ca2+,以及激发素中含有的高价阳离子,如Fe3+、A13+等,由于具有较高的离子强度,与土颗粒中的Na+、K+、Ca2+进行离子交换作用,使得粘土胶团表面毛电位降低,胶团所吸附的双电层减薄,电解质浓度增强、颗粒趋于凝聚,清除土壤内的液相和气相,生成的硫酸钙结晶,体积膨胀而进一步填充孔隙。
四、土壤固化剂在道路路基工程中的应用施工技术
我单位通过对天津滨海新区中海石油配套基础设施工程，室外道路工程项目对固化剂的处理应用，做出总结。
1、路拌法施工（水泥固化土施工）
（一）测量放线
用全站仪按坐标法测量恢复中线，每10米设一排桩，并根据路基设计宽度，放出路基边线，为保证路基有效压实度和边坡的稳定，在放路基边线时应使两侧边线各宽出20cm-40cm力宜。然后测量技术员精确放出水准测量线，确定纵横断面的标高，并按设计高程在侧钎上作好标记，在进行水准高程控制时应考虑到松铺系数。
（二）备土整平
根据施工阶段所需的土方量拉入施工段路床，按测定的高度和宽度进行大致整平，整平方法一般采用人工配合推土机。
（三）喷洒固化剂、湿拌
技术人员首先取有代表性的点测试含水率，精确计算作业段所需的补水总量。（根据施工天气和土质，含水量宜大于最佳含水率1%-2%左右）然后计算作业段的体积，按每立方应加固化剂数量计算所需的固化剂用量。最后将计算出来的补水量和固化剂一并倒入洒水车并充分搅拌均匀，稀释后均匀地洒在作业段内。喷洒土壤固化剂水溶液时，宜采用压力式洒水车或喷管式洒水车，喷洒应均匀，中途不得停车。直接掺入混合料中的固化剂水溶液应分两次喷洒，首次先喷洒40%，用机械拌合不得少于两遍，再喷洒40%拌合两遍，达到拌合颜色一致为止，其余20%的固化剂水溶液应在碾压成型后喷洒封层。
（四）闷料
混合料拌合均匀后即可进行闷料，闷料时间为：沙土不小于6小时，粘土不小于10小时，但不超过两天。
（五）摊布水泥
首先将水泥用量进行计算，将施工路段划成若干个方格，每个方格按计算的水泥袋数堆放水泥，进行摊布。在摊布时应派专职施工人员控制每一个方格内的水泥数量，保证厚度和宽度，表面应没有空白的位置，也没有水泥过分集中的位置，平面力求平整。摊料过程中，应将超尺寸颗粒及其他杂物捡除。
（六）补水、再次拌合
闷料后，再次测定混合料的含水率，确定是否还需补水，然后用路拌机或其它合适的拌合机械进行拌合，拌合完成的标志是混合料颜色一致，没有灰条、灰团和花面，没有粗细颗粒“窝”，没有素土夹层，且水分合适、均匀。
（七）固化土初压、整平
混合料拌合均匀后，要立即用推土机初步排压，人工挂线精确整平，再用平地机进行整型。整平过程中，对于局部低洼处，应用齿耙将其表层厚度耙松5cm以上，并用新拌的混合料进行找补整平，整平时切忌在光滑的平面上进行薄层找补。
（八）碾压
整型后，应在最佳含水量时压实，要根据路宽、压路机轮距的不同，制定相应的碾压方案。通常采用l8T-22T振动压路机，先静压一遍再对固化土层进行压实作业。具体碾压时，应本着“先轻后重，先慢后快，先两边后中间，先静压后振动”的原则，速度控制在头两遍应是低速，1.5km/h-1.7km/h为宜，以后可用2.0km/h-2.5km/h的碾压速度。
碾压采用纵向进退式，压路机轮迹一般要求重叠二分之一轮宽，后轮必须超过两段的接缝处，后轮压完固化土面全宽时，即为一遍。碾压过程中固化土的表面应始终保持潮湿，如表层水分蒸发过快，应及时补洒少量的水。如有“弹簧”、松散、起皮、剪切推移现象，应及时翻开重新拌合。注意：整个施工过程从水泥摊布到碾压必须在水泥终凝期内完成。
2、集中拌合法施工
对于二级和二级以下的公路，若无合适的强制式厂拌设备时，也可以将混合料集中在路旁的料场用人工配合挖土机的方式进行拌合。集中拌合法施工应符合下列要求：
土应粉碎，防止团块；应严格按所选定的固化土配合比配料。固化剂称量必须准确；出料时，混合料的含水量应大于最佳含水率1～2%；进入料斗的素土的干湿状态应基本一致，固化剂水溶液宜当天配制，当天使用；经拌合均匀的固化土混合料应立即运输到铺筑现场进行施工。若运距远，运输过程中宜加以覆盖，以防水分过早蒸发；运输距离与时间应能保证使固化土在凝结时间内碾压完毕；宜采用自卸式运输车与摊铺、碾压机械相配套，做到随拌随运随铺随压；固化土铺筑前，下承层表面应拉毛、去除杂物、洒水湿润；到场的固化土混合料可按数量均匀分散地直接卸于下承层面上，避免集中堆料过高，造成松实不一致。
摊铺可采用各类摊铺机，亦可采用人工加抓斗式挖掘机联合摊铺。在较低等级道路上，没有摊铺机时，可采用自动平地机按以下步骤摊铺混合料：
（一）根据铺筑层的厚度和要求达到的压实干密度，计算每车混合料的摊铺面积；
（二）将混合料均匀地卸在路幅中央，路幅宽时，也可将混合料卸成两行；
（三）用平地机将混合料按松铺厚度摊铺均匀；
（四）设一个3～5人的小组，携带一辆装有新拌混合料的小车，跟在平地机后面，及时铲除粗集料“窝”，补以新拌均匀的混合料，并与粗集料拌合均匀。
五、固化土施工技术的经济评价
1、材料费．采用固化剂固化路基，首先是不需要换土，就可以就地取材，能节约大量的沙石材料；其次是加入一定量的固化剂在短期就可以提高整体路基强度，而路基材料在造价上增加不大．
2、挖运费．由于强度的提高，达到设计要求可减薄道路厚度，减少路用材料，且无需大量挖弃不良土壤，使运费节省约80％，工程成本费用得到降低．由于挖弃和运量减少，还可以减轻或避免环境的破坏和污染．
3、施工费．由于固化土路基与一般路基的施工工艺基本相同，使用机具也大致相同，施工简单．除增加搅拌混合工序外，施工方法与常规方法相当，不会提高大量工程费用．
4、养护费．固化土呈良好的板体性能．稳定性、不透水性及抗冻性能均良好。
六、结束语
综上所述，土壤固化剂在道路路基工程的使用比较广泛，所以，必须要做好土壤固化剂的使用试验工作，确保土壤固化剂质量合格，效果显著之后，才能够真正的投入到道路路基中使用。
【参考文献】
土壤固化剂范文3
[关键字] 铬污染土壤 固化稳定化技术 工程应用 问题与展望
[中图分类号] X54 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2012）-11-65-2
1 铬污染土壤固化/稳定化技术工程应用背景
我国是世界铬盐生产大国，年产量超过60万吨，在其生产过程中产生大量铬渣。铬渣中含有0.3-1.5%可溶性Cr（VI），经降雨和地表水的冲刷，Cr（VI）进入周围土壤和地下水，对环境造成严重污染。国家环境保护"十二五"规划中，将铬渣堆场列为我国土壤重金属污染重点治理对象。
铬在土壤中一般以两种价态存在，Cr（VI）和Cr（III）。Cr（VI）以易溶于水的铬酸根（CrO42-）和重铬酸根（Cr2O72-）存在，在土壤和地下水系统中迁移性很强。Cr（VI）对于细胞具有较强的穿透能力，还有较高的氧化能力，对生物体有较强的毒性和致癌作用。Cr（III）是高等动物必须的微量元素之一，高浓度下也有一定的毒性，在一般地下水环境中不易移动。
铬污染土壤治理有堆肥技术、电动修复技术、生物修复技术、热解还原技术、淋洗技术、固化/稳定化技术[1]。综合这些技术的可靠性、可操作性、治理时间和成本，目前工程中应用最多的是固化/稳定化技术。美国环保署将固化/稳定化技术称为处理有毒有害废物的最佳技术，1982-2005年间，美国超级基金共对977个场地进行修复或拟修复，其中217个场地修复使用固化/稳定化技术[2]。在我国，固化稳定化技术是工程中常用的修复技术，铬污染土壤治理中应用达70%以上。
2.铬污染土壤固化/稳定化系统设计
2.1铬污染土壤的固化/稳定化系统
铬污染土壤的固化/稳定化包括两个过程：稳定化和固化。稳定化是将六价铬还原为三价铬，降低铬在环境中的迁移性和生物可利用性，从而降低铬污染的危害。固化是将被铬污染的土壤与某种粘合剂混合通过粘合剂固定其中的铬，使铬不再向周围环境迁移。
在铬污染土壤固化/稳定化技术系统设计中，需要综合考虑氧化还原、胶凝固化、吸附三方面因素，铬污染土壤固化稳定化系统设计中常用的药剂有：
（1）还原剂（稳定剂）：硫酸亚铁、过硫化钙、硫代硫酸钠、亚硫酸氢纳、零价铁、煤炭、纸浆废液、锯木屑、谷壳、高炉渣。
（2）固化剂（碱性物质+固化基材）：氢氧化钠、氢氧化钙、硅酸盐水泥、石灰窑灰渣。
（3）吸附剂：活性炭、粘土、锯木、沙、粉煤灰、有机聚合物。
2.2以水泥为基料的固化系统
水泥是水硬性胶凝材料，加水后能发生水化反应，逐渐凝结和硬化。水泥中的硅酸盐阴离子以孤立的四面体存在，水化时逐渐连接成二聚物以及多聚物---水化硅酸钙（CSH），同时产生氢氧化钙。CSH是一种由不同聚合度的水化物所组成的固体凝胶，是水泥凝结作用的最主要物质，也可以对污染物进行物理包封、吸附或化学键合等作用，是污染物稳定化的根本保证。另外，水化反应能显著提高系统的PH，有利于重金属转化为溶解度较低的氢氧化物或碳酸盐[3]。
2.3以石灰为基料的固化系统
石灰是一种非水硬性胶凝材料，其中的钙能够和土壤中的硅酸盐形成水化硅酸钙，起到固化作用。该系统的固化产品具有多空性，有利于污染物质的浸出，且抗压强度和浸泡性能不佳，因而较少单独使用，通常与火山灰类物质共用。火山灰类物质本身不能发生凝硬反应，但可被碱性物质激活生成CSH，CSH能够堵塞石灰固化遗留的空隙增加固化体的密度，还能对污染物起到稳定作用。
3 固化/稳定化工艺
固化稳定化工艺有两种：异位和原位，异位固化稳定化技术是将污染土壤挖掘出来，运输至一个处理系统中实现与还原剂固化剂的混合和后续养护，异位处置的优点是能够很好地控制药剂的加入量，能够保证污染土壤与固化剂的充分混合。异位处置的方式主要有3种：混合机、混合池和喷雾方式[4]。混合机的方式是将污染土壤送至混合机中与固化剂混匀，这是目前工程应用上最常用的一种方式。
原位固化/稳定化技术不需要将污染土壤挖掘出来，利用各种挖掘、钻探和耕作设备，实现土壤和固化剂的混匀。改良的中空螺旋钻可以实现深层土壤与固化剂的混合，处理深度可达20-30米；当挖掘铲能够到达污染深度时，可以利用挖掘铲翻转土壤实现土壤与固化剂的混合过程；当土壤污染深度较浅且面积较大时，可以利用改良的旋耕机实现土壤与固化剂的混合。
目前铬污染固化/稳定化技术治理工程应用中，由于场地地质资料不全、场地地下水水文情况不清、污染范围广、污染严重，限制了原位固化/稳定化技术的工程应用。在这种情况下，人们较倾向采用异位固化/稳定化治理技术。
4固化稳定化影响因素
影响稳定化的因素有土壤颗粒大小、还原反应的液固比、PH值、反应时间[5]。铬污染土壤在进行稳定化之前，需要进行土壤的预处理，将土壤经过破碎、筛分等程序使土壤颗粒达到稳定化工艺要求，根据预处理后土壤的粒度确定还原剂液与污染土壤的液固比，还原剂液与污染土壤混合反应后物料的PH值应小于5。根据液固比、PH值确定单次反应的时间，应保证足够的反应时间。
水泥和石灰的水化作用是凝固和硬化的必要条件，影响水化反应的因素都会影响污染土壤固化的效果，主要分为两个方面：（1）污染土壤的理化性质，包括：土壤的pH值、土壤物质的组成 （2）固化工艺，包括胶凝材料和添加剂品种与用量、水分含量、混合的均匀程度、养护条件[6]。
需要着重说明的是：污染土壤与还原剂固化剂的充分混合是实现铬污染土壤固化/稳定化工艺至关重要的步骤。
5 固化稳定化效果评价标准
固化稳定化效果评价通常包括三个方面：抗压强度、浸出率、增容比。在实际修复效果评价中，浸出率是考虑的最重要的方面。固化体性质、颗粒物大小、溶液性质和接触时间等因素都会影响浸提效果，TCLP方法是美国环保署居于毒性对废物进行危险或非危险鉴别的标准方法，是唯一被RCRA认可的危险废物特性浸出程序，应用最广泛。我国于2007年颁布了《固体废物浸出毒性浸出方法 醋酸缓冲溶液法》和《固体废物浸出毒性方法 硫酸硝酸法》固体废物浸出方法。
浸出液中各污染物浓度限值作为判定固化/稳定化是否有效的尺度。根据修复场地的用途，《危险废物鉴别标准 浸出毒性鉴别》，《地下水环境质量标准》II/III类限值，《地表水环境质量标准》III/IV类限值和《污水综合排放标准》重金属最高允许排放浓度限值等被用于评价处理后土壤浸出液中污染浓度是否达标。另外，《铬渣污染治理环境保护技术规范》，根据不同的治理工艺及综合利用途径对治理后的效果规定了具体的要求。
6 治理后铬污染土壤去向
稳定化后的铬污染土壤不改变土壤的原始形态，有利于配合其他工艺进行资源化利用，如作为水泥路面之下的路基材料或者填埋场的中层覆盖土等
铬污染土壤经固化处理后已经拥有一定的形态，不利于对其进行资源化利用，只能作为一些要求不高的建筑材料
由于目前场地污染土方量巨大，很少有填埋场接纳治理后的污染土。多数情况下，铬污染土壤治理后采用就地回填。经过固化/稳定化的土壤多少改变了土壤的理化性质，这在后续开发利用中必须引起注意。
7 问题与展望
固化/稳定化技术由于其操作简单、治理时间短、固化稳定化药剂价廉易得，在铬污染土壤治理工程中得到广泛应用。近年来，铬污染土壤固化/稳定化技术药剂、混合设备研究开发，进一步为固化/稳定技术的应用提供了广阔的市场前景。不可否定的是：固化/稳定化技术应用于铬污染土壤治理工程，尚处于起步阶段，固化体的长期稳定性的研究还十分缺乏，有必要定期对固化/稳定化处理的污染土壤进行长期的跟踪监测。另外，固化/稳定化后的土壤去向值得关注，原地回填对将来的土地开发利用的影响也是不得不考虑的问题。
参考文献
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（1）：8-15
土壤固化剂范文4
土壤中重金属污染产生的原因主要是采矿[1]、冶炼、农业等人为因素以及自然因素[2]，化学和冶金行业是环境中重金属的最主要来源[3]。固化/稳定化是比较成熟的废物处置技术，经过几十年的研究，已成功应用于放射性废物、底泥、工业污泥的无害化和资源化。与其他技术相比，该技术具有处理时间短、适用范围广等优势[4]。在污染土壤的固化/稳定化研究和应用方面，国内外科学家做了大量研究，如在美国这种技术已被用于180个超级基金项目[5]，我国的固化剂专利有20余项。但是针对土壤重金属污染的固化剂研究还相当匮乏，因此有必要加强针对重金属污染土壤修复的固化剂的研究。化学固定通过吸附、络合或者（共）沉淀等途径，使固化剂与土壤重金属结合而降低其移动性。在农业上，很早就开始在农田中施加石灰、有机质、磷酸盐等，这些固化剂不仅可以减少营养元素的淋失，而且可以有效降低有害元素的植物毒性，从而增加粮食产量和提高食品安全[6]。因此，选出效果较好的固化剂然后施加到重金属污染的农田，能够有效地降低土壤中重金属的活性，对提高农田蔬菜生长和保障人体健康有着良好的作用。本实验选择衡阳水口山矿区重金属污染土壤为研究对象，将6种不同的固化剂添加到土壤后，通过研究固化剂对土壤中重金属Pb、Cd、Cu、Zn的固定情况，筛选出效果较好的固化剂。1材料与方法
1.1供试材料供试土壤样品采自衡阳市常宁市松柏镇水口山矿区附近重金属严重污染的农田。该区域年平均气温在16.6~19.2℃之间，平均降水量在1400~1700mm之间。实验选用固化剂为沸石、石灰石、硅藻土、羟基磷灰石、膨润土和海泡石。试验所用试剂均为化学纯或分析纯。土样基本理化性质见表1。
1.2试验设计土壤样品采回后，自然风干，去除杂物，压碎后过2mm尼龙筛，混合均匀保存待测。准确称取50.0g处理后的土样多份，置于100mL烧杯中，分别添加沸石（化学纯）、石灰石（分析纯）、硅藻土（化学纯）、羟基磷灰石（分析纯）、膨润土（化学纯）和海泡石（化学纯）6种固化剂，均设置6个添加水平。其中沸石、硅藻土、膨润土和海泡石为矿物材料，添加量为0、1.0、2.0、4.0、8.0、16.0g•kg-1，考虑到现实的用量，石灰石和羟基磷灰石两种化学试剂的添加量为0、0.5、1.0、2.0、4.0、8.0g•kg-1，均以0g•kg-1为对照，设置3次重复实验。加入固化剂之后，每个烧杯中加入20mL水拌匀，置于干燥通风处熟化2周后测试土壤中基本理化性质，测定重金属交换态含量和重金属总量，然后进行重金属的毒性浸出实验[7]。
1.3样品测试方法土壤pH值用酸度计（pHs-3C，上海精密科学仪器有限公司）测定，固液比值为m（固）∶V（液）=1∶2.5[8]；有机质含量采用水合热重铬酸钾氧化-比色法测定[8]；土壤重金属总量采用王水-高氯酸消解[9]；土壤中重金属交换态含量通过Tessier连续提取法获得[10]；重金属浸出量通过醋酸缓冲溶液法进行提取[7]；用原子吸收分光光度计（日立Z-2000）测定样品中Pb、Cd、Cu和Zn的浓度。
1.4方法的精密度为了保证实验方法准确可靠，固化剂的每个添加量设置了3次重复。通过Excel计算各个添加浓度下3个平行的相对标准偏差，结果如表2所示。可以看出，相对标准偏差的范围为0.2%～17.4%，这说明实验方法的精密度较好。
2结果与分析
2.16种固化剂对土壤pH的影响由表3可以看出，沸石、石灰石、羟基磷灰石和膨润土的添加均对土壤pH值产生了影响，且影响程度各不相同：随着用量的增加，土壤pH值均逐渐升高；当施加量达到最高用量（16.0g•kg-1或8.0g•kg-1）时，土壤pH值增到最大，分别为5.05、6.25、4.17、4.15。从表中可以看出，6种固化剂添加后对土壤pH影响最大的是石灰石，其次是沸石。
2.26种固化剂对土壤中Pb、Cd、Cu、Zn的固化效果研究不同固化剂添加量下土壤中交换态重金属含量与浸出液重金属含量的算数平均值，比较各个固化剂随着添加量增加时对土壤中重金属固化能力的变化情况。
2.2.1对土壤中Pb的固化效果6种固化剂都能够降低土壤中的交换态Pb含量以及Pb的浸出量（图1）。沸石、石灰石和羟基磷灰石对土壤中交换态Pb有显著降低的效果（图1-a，1-b）。随着固化剂用量的增加，土壤交换态Pb含量逐渐降低；当这3种固化剂达到最高用量（16.0g•kg-1或8.0g•kg-1）时，土壤交换态Pb的含量分别减少48.7%、41.0%和41.0%。沸石、石灰石和羟基磷灰石也同时显著降低了土壤中Pb的浸出量（图1-c，1-d）。随着固化剂用量的增加，土壤中Pb的浸出量逐渐降低，当这3种固化剂达到最高用量时，土壤中Pb的浸出量分别减少了37.1%、33.1%和33.3%。土壤中重金属的活性往往取决于交换态的含量。通过比较发现，在这6种固化剂中，沸石能够显著降低土壤中交换态Pb的含量，抑制了土壤中Pb的活性。不仅如此，沸石还能有效减少土壤中Pb的毒性浸出量（图1-c），而浸出量少说明土壤中只有少量Pb随着地表径流被带走，对环境的危害变小。所以，沸石对Pb的固化效果最好。
2.2.2对土壤中Cd的固化效果6种固化剂均降低了土壤中交换态Cd的含量及Cd的浸出量（图2），对Cd有着不同程度的固化效果。实验表明，沸石、石灰石、羟基磷灰石和硅藻土均能有效地降低土壤中交换态Cd的含量（图2-a，2-b）。沸石、石灰石和羟基磷灰石在用量为16.0g•kg-1或8.0g•kg-1，硅藻土在用量为4.0g•kg-1时，土壤中交换态Cd含量分别减少56.2%、98.4%、64.5%和53.1%。沸石、石灰石、羟基磷灰石和硅藻土同样能够有效降低土壤中Cd的浸出量（图2-c，2-d）。随着固化剂用量增加，效果越明显，在其最高用量（16.0g•kg-1或8.0g•kg-1）时，Cd的浸出量分别减少30.1%、27.4%、39.8%和22.6%。比较这4种固化剂可以得出，石灰石能够大量降低土壤中交换态Cd的含量，而且对于土壤中Cd浸出的抑制作用仅次于羟基磷灰石，所以石灰石对Cd有着良好的固化效果。羟基磷灰石虽然对交换态Cd的固定效果不如石灰石，但是抑制Cd浸出的能力强于石灰石，对Cd也有良好的固化效果。所以，石灰石和羟基磷灰石对土壤中Cd的固化效果较好。
2.2.3对土壤中Cu的固化效果6种固化剂均能减少土壤中交换态Cu的含量以及Cu的浸出量（图3），对Cu有不同程度的固化效果。沸石、膨润土和石灰石能够有效降低土壤中交换态Cu的含量（图3-a，3-b）。随着固化剂用量的增加，土壤中交换态Cu的含量逐渐降低，当3种固化剂分别达到其各自的最高用量时，土壤中交换态Cu含量分别减少了68.1%、43.5%和85.2%。沸石虽然能够大量减少土壤中交换态Cu的含量，但是它减少土壤中Cu的浸出量仅为29.2%，对于土壤中Cu浸出的抑制作用不如硅藻土和膨润土。膨润土和石灰石能够有效减少土壤中Cu的浸出量，在它们最高用量（16.0g•kg-1或8.0g•kg-1）时效果最好，减少的Cu浸出量分别为66.5%和43.4%（图3-c，3-d）。在这3种固化剂中，石灰石能大量减少交换态Cu的含量（图3-b），而膨润土则能显著减少土壤中Cu的浸出量（图3-c）。两种固化剂的合理搭配对土壤中的Cu有着良好的固化效果。2.2.4对土壤中Zn的固化效果石灰石和沸石对Zn的固化效果最明显，其他固化剂对Zn的固化效果均不如石灰石和沸石（图4）。沸石和石灰石都能减少交换态Zn的含量（图4-a，4-b）。随着这2种固化剂用量的增加，土壤中交换态Zn的含量逐渐减少，当达到它们各自最高用量时效果最佳，土壤中交换态Zn减少的量分别为18.5%和90.9%。沸石和石灰石能有效减少土壤中Zn的浸出量，其他固化剂对减少土壤中Zn的浸出量均没有明显的效果（图4-c，4-d）。随着沸石和石灰石用量的增加，土壤中Zn的浸出量越少，最多能减少土壤中Zn的浸出量分别为23.1%和67.1%。沸石和石灰石都能有效固化土壤中的Zn（图4），且石灰石对Zn的固化效果要比沸石好得多，因此在这6种固化剂中，石灰石对土壤中的Zn有最好的固化效果。
3讨论
3.1固化剂治理重金属污染土壤的机理6种固化剂的施加，均能够降低土壤中交换态Pb、Cd、Cu、Zn的含量，并抑制它们的浸出量。石灰石在固定土壤中重金属方面有良好效果，而且石灰石的添加使得土壤的pH大幅度提升。淹水土壤Cd组分的转化就是在pH的降低和升高过程中进行的[11]。石灰石的添加使土壤pH升高（表2），土壤溶液中的OH-增加，使重金属形成氢氧化物沉淀，有机质、铁锰氧化物等作为土壤吸附重金属的重要载体，与重金属结合得更加牢固，土壤中生物可以利用的重金属形态降低，从而降低了重金属污染的风险[12-13]。羟基磷灰石、海泡石、膨润土、硅藻土的添加对pH的影响并不大，但是对重金属仍然有着一定的固化效果，这可能是由于某些粘土矿物具有良好的吸附性。粘土矿物的吸附性按照引起吸附原因的不同可分为物理吸附、化学吸附和离子交换吸附[14]。因此，可以推测当粘土矿物添加到土壤中后，可能直接物理吸附土壤中的重金属离子，也可能是粘土矿物中的阳离子与土壤中的某些重金属进行了离子交换，或发生了某些化学反应，从而降低了交换态重金属的含量，抑制了重金属的活性。各固化剂在不同用量时，重金属量的变化大小不一，可能是因为各固化剂的比表面积大小存在差异，其用量不同时对重金属的吸附能力的变化不一。石灰石和羟基磷灰石属于化学试剂，相对其他4种矿物材料，对重金属固定能力较强，随着两者用量的增加，对重金属的固化能力有着更明显的提升。
3.2固化剂改良土壤的可行性实验选取的6种固化剂均比较容易获得，而且成本不是很高，可以在野外重金属污染的土壤中进行实际运用。6种固化剂均能够降低土壤中重金属的活性，而且用量越大效果越好。沸石、膨润土、海泡石、硅藻土是天然矿物材料，大量添加并不会对土壤本身造成影响，但石灰石和羟基磷灰石是化学试剂，石灰石能有效增加土壤的pH，羟基磷灰石则能改变土壤的化学性质，大量添加可能改变土壤原有的理化性质和肥性，因此添加量不宜过高。实际运用中通常还要考虑到固化剂的用量和成本问题，应该选择便宜而且效果较好的固化剂，控制一定的施入量对污染土壤进行治理。
3.3固化剂对4种土壤重金属处理效果的比较在6种固化剂中，矿物材料沸石对于土壤中Pb的固化效果最好，其次对土壤的Cd也有着不错的固化效果，当它的用量达到16.0g•kg-1时效果最佳。常见的粘土矿物膨润土则对土壤中的Cu固化效果最好，同样当用量达到16.0g•kg-1时效果最好。海泡石和硅藻土对重金属的固定虽然也有一定作用，但是效果不如沸石或膨润土。化学试剂石灰石对Cd、Cu、Zn有较好的固化效果，当用量达到8.0g•kg-1时效果最佳；化学试剂羟基磷灰石则对Cd有着不错的固化效果，其次对Pb的固化效果也不错，当用量达到8.0g•kg-1时效果最佳，但是考虑到成本比较昂贵，所以能否实际运用还有待商榷。总之，对于某一种重金属污染较严重的土壤治理，可以选择固化此种重金属效果较好的固化剂，而对于多种重金属污染的复合污染土壤，则可以搭配不同的固化剂进行治理。此外，还应当考虑到修复之后土地的用途，如果是农田土壤，则应该尽量提高固化剂的成本从而达到最好的治理效果，如果是建筑土地，则可以尽量减少固化剂成本。
土壤固化剂范文5
道路的生命在于路材质量。针对城市道路路基处理中,用水泥、石灰及粉煤灰固化土壤存在的缺陷,探求一种能改善土壤水稳性,增加强度,降低干缩性的添加剂成了摆在建设新型节能环保道路面前的一个全新课题。如果能在工程建设中直接取用土壤,就可以大大节省砂石的用量,从而也就减少了对自然资源的开采破坏,保护了山林、水源,对自然生态环境起到积极的保护作用,同时可以减少对良田土地资源的破坏。
土壤固化剂已面世20多年,被美国工程杂志评为20世纪人类伟大发明之一。在国外已经大面积推广和应用。而在我国,则刚刚处于萌芽状态。洛阳路世丰土壤固化有限公司董事长侯梅在国外学习工作期间了解了这一产品后,10年前开始回国推广。她网罗国内外专家组织艰难的攻关研发。目前拥有了自主知识产权的路丰牌粉体、液体土壤固化剂,产品质量达到国内领先水平、国际先进水平。交通部检测中心对其产品的结论是“这两种产品可以用于道路的基层和底基层”。由于效果理想,土壤固化剂在高速公路上的应用课题已被河南省交通厅通过并认可。
洛阳路世丰土壤固化有限公司于2002年9月注册成立,是一家专业从事土壤固化剂研制、加工、销售的科技型公司,具有日供应上万吨的加工生产能力。该公司有经验丰富的技术队伍和良好的路用现场技术服务能力,可以更好地为业主和施工企业现场服务。其主打产品路丰牌土壤固化剂,经过对不同土质与各类石粉的配比,可以加工生产32个细分产品,基本可以涵盖和满足我国多区域、多土质现状的需求,改变了国外产品只能单一针对某种土质的问题,具有推广的价值。
作为一种新型材料,路丰牌土壤固化剂可以广泛运用到各类道路、广场、球场、物流园区、机场跑道、水利工程等,具有节省投资、水稳性好(不怕水)、寿命长、环保节能等特点。该固化剂经山东路桥、北京城建、湘潭路桥、中铁十五局、中交西安萌兴等集团公司和河南公路工程局等单位分别在河南许尉高速、郑石高速、郑开快速通道、洛阳城市道路、郑州公铁两用桥道路工程等几十条道路上上采用,施工质量达到交通部颁布的底基层、基层稳定的弯沉值和强度要求,经7天到28天检验,完全达到和超过原设计水泥、石灰、碎石层的设计标准,且水稳性良好,稳定层为板块式,表面光滑无裂缝,使用寿命大大延长。
这种固化剂与传统筑路方法相比,造价可降低10―20%,筑路材料可以就地取材,根据不同土壤的性质可以调整产品性能,使任何土壤、工业废渣都可以用来代替石子,并少用或不用石灰和水泥;尤其在旧路改造时,无需将旧料运走,可就地粉碎掺合固化剂重新使用,能节约近50%造价;同时还有着施工简便,有利环保、保护生态等等优点。应用结果证明,固化土路面基层,较传统石灰土基层结构可降低路基高度0.2―0.5m,每公里降低工程造价约2.6―4万元。延长使用寿命,减少维修费用。经由环保部门检测对人体无害,不会引起生物退化,不会造成对设备的腐蚀,因此无须特殊的安全保护。
土壤固化剂范文6
关键词淤泥固化 资源化
中图分类号： TQ172 文献标识码： A
近年来河道、港口工程快速发展，产生大量疏浚淤泥，据统计，1998年至2003年，我国相继对长江、黄河、淮河等江河以及洞庭湖、鄱阳湖、太湖等湖泊进行了疏浚，疏浚淤泥达1.2亿立方米，提高了各河流和湖泊的排洪蓄洪能力，缓解了每年洪涝引起的灾害。江苏省“十一五”计划斥资50亿元疏浚全省河道，总疏浚量超过17亿立方米。据统计，21世纪初全国沿海地区产生的疏浚淤泥较1996年增长了3倍多。
产生于内陆地区的废弃淤泥，目前一般通过设置陆地贮泥场或者直接抛填于低洼地区的方法来进行处理，由于淤泥含水率高、强度低、变形大、固结时间长而很难在工程中直接利用。在很多地区长期占用大量耕地和鱼塘，浪费土地资源，使耕地更加紧缺。同时，疏浚淤泥作为一种固体废弃物其本身就会随着时间延长对环境造成不利影响，通常淤泥中含有大量的重金属离子和有机质等污染物，这些有害物质会在在淤泥闲置时会随污水析出，进而严重污染土壤和地下水，破坏生态环境和威胁人类安全。过去某些地方把疏浚淤泥作为有机肥料施用到农田之中，既解决了淤泥存放的难题，又提高了土壤的肥沃程度。但通过这种方式处理的淤泥量极其有限，而且淤泥中含有的重金属离子等有害成分也会危害着农作物生长，最终对人类身体产生危害，现在已经基本不再将疏浚淤泥作为天然有机肥料使用。
海洋或近海地区产生的淤泥一般通过吹填造陆或海洋抛弃的方法进行处理。“吹填”就是在需要填方的地区首先修建围堰，然后利用机械设备将淤泥吹填在围堰内。由于淤泥的工程性质很差，因而吹填形成的地基土强度很低，后期需要投入大量时间和资金进行地基处理，而且存在开发周期较长，施工机械难以操作、施工期间易引发二次污染等缺点，因而很难进行大规模推广，同时这种方法处理的淤泥数量有限。“海抛”就是在特定的海域设置淤泥倾倒区，将疏浚淤泥运输并倾倒于此。据有关环境调查发现：倾倒区内生物的种类和数量都明显低于倾倒区外。
综上所述，目前常规的淤泥处理方法都不同程度地存在浪费土地资源、污染生态环境、处理量不够大等缺点。随着人们可持续发展环保意识的不断增强以及政府环保力度的加强，传统的淤泥处理方法已经不能满足社会发展的需求，因此有必要探索新的淤泥处理方法。
1.资源化处理是淤泥处理的方向
目前常用的废弃淤泥资源化方法有物理脱水、热处理和化学固化处理三种。物理脱水方法最直接的办法就是采用脱水设备如离心机、压滤机等进行机械脱水，从而降低淤泥的含水率。但此种脱水方式需要提供特定的场所和设备，处理费用高、处理效率低，淤泥往往需要进行二次处理才能为工程所用。热处理方法主要是通过烘干、烧结等方法使得淤泥在热能及高温下发生化学反应，从而改变土的结构成分，将淤泥转化为良质土工材料。这种处理方法对场地有严格的要求，其应用受到一定的局限性。化学处理方法主要向淤泥中加入一定量的固化剂作为土壤改良剂，土体与固化剂相互作用，改变淤泥的特性，使得固化或改性后土体能够满足工程要求。这种方法可以将高含水率、低强度的废弃淤泥转化为高强度、低渗透性的工程用土，处理量大，工期短，价格低廉，一次处理便可达到工程要求。综上所述：对疏浚淤泥进行化学固化处理，使其转化为良质土工填料，有利于河道疏浚和净化城市环境，同时能够将疏浚淤泥进行资源化开发利用，化害为利，有利于社会的可持续发展。
2.淤泥固化处理的研究现状
2.1 土壤固化剂的分类
固化剂种类繁多，从外观形态上可以分为液粉体类固化剂和粉状类固化剂；按主要成分可以分为无机化合物类固化剂、有机化合物类固化剂、生物酶类固化剂和复合型固化剂等。
无机化合物类固化剂一般为粉末状，多采用水泥、石灰、粉煤灰、矿渣等混合而成，主要通过水解水化反应胶结土颗粒提高土体强度；有机化合物类固化剂多为液体状，固化机理为通过离子交换将土体由“亲水性”转化为“憎水性”使土中的水分易于挥发；生物酶类固化剂为液体状，由有机物质发酵而成，属蛋白质多酶基产品，主要通过生物酶素的催化作用增强土体颗粒间的粘结作用；复合类固化剂的主要成分可以划分为主固化剂和激发剂两部分，一般由两种或两种以上的化学物质按一定比例配合而成，根据不同的工程需求而采用不同的配制方案。
2.2 土壤固化剂固化机理
土壤固化剂的固化机理各不相同，从固化剂主要成分的角度可以将其固化机理大致分为以下六类： 水泥固化、石灰固化、工业废料类固化剂固化、水玻璃固化、离子交换类固化、新型复合类固化剂固化。目前水泥固化较为常用，下面详细论述水泥固化机理。
水泥和土壤拌合后，水泥中的矿物成分和土中的水发生强烈的水解水化反应，反应生成的水化产物在氢氧化钙碱性环境中继续反应并生成其他水化产物，当水泥的各种水化物生成后，有的硬化形成水泥石骨架，有的则与土相互作用，胶结土颗粒和水化产物，其作用形式可归纳为：①离子交换及团粒化作用。在水泥水化后的胶体中Ca(OH)2和Ca2+、OH-共存，而构成粘土的矿物是以SiO2为骨架而形成的板状或针状结晶，其表面吸附有Na+、K+等离子，溶液中的Ca2+会与土颗粒表面的Na+和K+进行离子吸附交换，土颗粒的吸着水膜变薄，土粒团聚形成较大的土团；同时由于水泥水化产物Ca(OH)2具有较强的吸附活性，能使这些较大的土团粒进一步粘结在一起，形成固化土链条状结构，封闭土团间孔隙，形成稳定的结构。②硬凝火山灰反应。水泥水化反应过程中，溶液中析出大量可自由移动的Ca2+，当Ca2+的数量超出离子交换作用的需求量后，由于处在碱性环境中，Ca2+与粘土矿物中的部分二氧化硅和三氧化二铝进一步发生化学反应，生成不溶于水的稳定的结晶矿物CaO-Al2O3-H2O系列铝酸石灰水化物和CaO-SiO2-H2O系列硅酸石灰水化物。③碳酸化作用。水泥水化物中的游离Ca(OH)2不断吸收水和空气中的CO2反应生成强度较高的CaCO3，从而提高土的强度。
水泥加固土体的过程是水泥水化产物的骨架作用与氢氧化钙的物理化学反应共同作用的结果。后者使粘土颗粒和团粒粘结形成稳定的团粒结构并填充孔隙，而水泥水化产物则把这些粘结形成的团粒包覆并联结形成具有一定强度的整体。
使用水泥作为固化剂受待改良土的类别的限制，对于高塑性指数粘土、高含水率淤泥、有机质土等土类加固效果不甚理想；同时水泥固化土的干缩系数和温缩系数较大，易导致固化土易开裂；同时水泥初凝和终凝时间较短，一般要求在3~4h内完成从加水与土拌和到碾压终了的各个工序。这些缺陷在一定程度上限制了水泥固化剂的大规模推广应用。
