土壤固化劑
 ——就地固化，點(diǎn)土成金 ，節(jié)能環(huán)保，道路路基建設(shè)新材料，最經(jīng)濟(jì)的筑路方式
 一、產(chǎn)品介紹
 1、產(chǎn)品用途
 土壤固化劑是一種高科技新型環(huán)保筑路材料，直接作用于土，將土壤就地固化。以分布廣泛且廉價(jià)的“土”作為主要原料，可以替代穩(wěn)定沙礫、二灰碎石等傳統(tǒng)筑路材料；可用于市政道路、高速公路、廠區(qū)道路、人行道、鄉(xiāng)村公路、機(jī)場(chǎng)跑道的路基和各種建筑場(chǎng)地的地基處理。
 2、理化特點(diǎn)
 物理狀態(tài)： 液體溶于水
 穩(wěn)定性： 可以長期儲(chǔ)存和正常條件下運(yùn)輸
 危險(xiǎn)術(shù)語： 切勿吞食和吸入，不慎進(jìn)入眼睛立即用大量清水沖洗并送醫(yī)。
 毒性： 無毒、無害、無腐蝕、無污染
 燃點(diǎn)： 不燃燒
 3、使用范圍
 ① 修筑路基。高速公路的底基層硬化，一級(jí)路及以下各等級(jí)路的基層和底基層硬化。簡(jiǎn)易道路或臨時(shí)性道路的基層和面層硬化。適合各類土質(zhì)：粉土土壤；黏土土壤；紅土土壤；黃土土壤；風(fēng)化土土壤；砂質(zhì)土壤；碎石土土壤；砂性土土壤；細(xì)粒土土壤等。
 ② 場(chǎng)地硬化。土地一級(jí)整理、停車場(chǎng)、堆料場(chǎng)、堆貨場(chǎng)、生產(chǎn)加工場(chǎng)等場(chǎng)地的硬化處理。
 ③修筑夯土墻。如夯土墻蔬菜大棚、夯土墻養(yǎng)殖大棚、夯土墻民居、夯土墻豪宅別墅、夯土墻山莊會(huì)所度假村、夯土景觀圍墻、修補(bǔ)興建土樓、夯土城墻及影視基地夯土外景、夯土碉堡炮樓等。
 ④制作粘土免燒磚。
 ⑤水利堤壩/人工湖/圍堰固化防滲。
 ⑥礦井/油井固化防滲。
 ⑦礦山回填/垃圾填埋。
 ⑧尾礦渣處理。
 4、產(chǎn)品分類
 型 號(hào) 用 量（%） 特 性
 Ⅰ型 0.01-0.02 添加少量的膠結(jié)材料，適合在各種土質(zhì)、水文特點(diǎn)的地區(qū)使用，水穩(wěn)定性好、抗壓強(qiáng)度高。
 Ⅱ型 0.01-0.02 無需添加膠結(jié)材料，成本低、施工程序少。適合在石灰和水泥價(jià)格高、少雨和地下水低的地區(qū)使用。
 Ⅲ型 0.01-0.02 沙土專用，添加少量膠結(jié)材料，適合在沙漠、河灘等土少沙多的地區(qū)使用。
 二、產(chǎn)品性能
 1、 提高道路性能
 1.1提高抗壓強(qiáng)度：土壤固化劑可提高土壤的密實(shí)度，被壓實(shí)后，其抗壓強(qiáng)度較同量傳統(tǒng)材料相比可提高40-200%以上，可將工地現(xiàn)場(chǎng)的任何土壤處理成堅(jiān)實(shí)耐久的柔性路基，從而使路面具有超強(qiáng)的承載能力。（抗壓強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析見表1-1、2、3、4）
 1.2提高水穩(wěn)定性：由于其特有的作用機(jī)理，降低土壤由于濕度改變而引起的膨脹與收縮。使土壤由親水性變?yōu)槌馑?，因此它?duì)土壤的固化是永久性的，我們對(duì)室內(nèi)試驗(yàn)試件及試驗(yàn)路取芯試件進(jìn)行了180d和1年的浸水觀測(cè)，無散解現(xiàn)象，且強(qiáng)度損失較小，由此說明，經(jīng)土壤固化劑處理過的固化土具有較好的水穩(wěn)定性。（水穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表2）
 1.3提高凍穩(wěn)定性：因固化土良好的防水性能，從而大大提高了其抗凍融性。固化土在低溫（0℃以下）狀態(tài)下，溫縮系數(shù)的絕對(duì)值比石灰土、二灰土小得多，因此，抗凍性能較好。（低溫收縮實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表3）
 1.4提高綜合質(zhì)量：大量的實(shí)驗(yàn)表明，經(jīng)過土壤固化劑處理過的土壤，其
 強(qiáng)度、密實(shí)度、回彈模量、彎沉值、CBR（California Bearing Ratio，載重比）、剪切強(qiáng)度等都達(dá)到并超過了路基材料的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，從而延長了道路的使用壽命。 
 2、 降低筑路成本
 2.1固化土取代了大量的傳統(tǒng)路面基層材料，而土分布廣泛、廉價(jià)，從而大大降低了筑路成本。與傳統(tǒng)的路面基層相比同比降低成本15％-40％。
 2.2可以就地取材，而不需增加昂貴的換土費(fèi)用。沒有大量的運(yùn)輸材料，從而節(jié)約大量的運(yùn)輸和人工成本。
 3、 節(jié)能降耗，有利環(huán)保
 傳統(tǒng)筑路材料的開采、加工、運(yùn)輸、儲(chǔ)存和使用，導(dǎo)致大量青山和植被毀壞，水土流失浪費(fèi)大量的燃煤和燃油，釋放大量的CO2加重溫室效應(yīng)。天然筑路材料日趨短缺，筑路成本逐年提高，加劇了工程投資不足與成本不斷上升的矛盾。
 土壤固化劑無毒、無害、無污染，可有效解決筑路材料污染問題；以廣泛分布且廉價(jià)的自然土壤為基本材料，替代傳統(tǒng)的筑路材料，從而降低筑路成本經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)環(huán)境效益特別明顯。
 三、技術(shù)數(shù)據(jù)
 1.無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果
 膠結(jié)材料為：Ⅲ級(jí)消石灰和32.5級(jí)普通硅酸鹽水泥。采用不同配合比進(jìn)行不同齡期的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，試件壓實(shí)度為98%，共成試件144組，恒溫（20±1℃）養(yǎng)生。試驗(yàn)結(jié)果如下：
 表1-1 石灰類固化土無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果
 混合料比（%） 無側(cè)限抗壓強(qiáng)度（Mpa)
 石灰：土 固化劑用量 7d 28d 90d
 
 4 ：96 0 0.61 0.84 0.98
 0.01 1.02 1.22 1.54
 0.015 1.16 1.73 2.07
 
 5 ：95 0 0.74 0.94 1.12
 0.01 1.14 1.92 2.6
 0.015 1.26 2.4 2.9
 
 6 ：94 0 0.82 1.06 1.23
 0.015 1.48 2.3 2.97
 0.02 1.94 2.6 3.44
 表1-2石灰類固化沙土無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果
 混合料比 無側(cè)限抗壓強(qiáng)度（Mpa)
 石灰：沙土 固化劑用量 7d 28d 90d
 
 3 ：97 0 0.53 0.74 0.98
 0.01 0.90 1.20 2.51
 0.015 1.06 1.31 2.70
 
 5 ：95 0 0.74 0.94 1.12
 0.01 1.04 1.72 2.63
 0.015 1.17 2.11 2.79
 
 6 ：94 0 0.82 1.06 1.32
 0.01 1.09 2.23 2.67
 0.015 1.48 2.3 2.97
 表中數(shù)據(jù)看出：使用土壤固化劑的固化土與石灰土相比，無側(cè)限抗壓強(qiáng)度提高了一倍多。從數(shù)據(jù)看，石灰摻入量對(duì)前期（7天）的抗壓強(qiáng)度有所影響，但基本不影響后期強(qiáng)度，后期強(qiáng)度受固化劑的摻入量影響，說明固化劑對(duì)土的作用明顯。
 表1-3 水泥類固化土無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果
 混合料比（%） 無側(cè)限抗壓強(qiáng)度（Mpa)
 水泥 ：土 固化劑用量 7d 28d 90d
 
 4 ：96 0 0.80 0.98 1.17
 0.01 1.14 1.59 2.30
 0.015 1.32 1.71 2.79
 
 5 ：95 0 0.94 1.14 1.38
 0.01 1.91 2.65 3.59
 0.015 1.91 3.05 4.11
 
 6 ：94 0 1.22 1.56 2.77
 0.01 1.87 2.93 4.14
 0.015 2.10 3.05 4.36
 表1-4 水泥類固化沙土無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果
 混合料比（%） 90d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度（Mpa)
 水泥 ：沙土 固化劑用量 7d 28d 90d
 
 4 ：96 0 0.57 0.74 1.06
 0.01 0.62 0.94 2.07
 0.015 0.67 1.13 2.23
 
 5 ：95 0 0.74 0.94 1.12
 0.01 1.04 2.19 3.06
 0.015 1.69 2.51 3.18
 
 6 ：94 0 0.82 1.06 1.32
 0.01 1.37 2.83 3.77
 0.015 1.76 3.04 4.11
 從數(shù)據(jù)看，水泥添加量小于5%時(shí)，固化劑摻入量在0.015%為最佳值，水泥添加量大于5%時(shí)，固化劑摻入量在0.01%和0.015%差別不是很大。故此看出固化劑摻入量不是越大越好，具體施工時(shí)應(yīng)通過實(shí)驗(yàn)找出固化劑摻入量的最佳值。針對(duì)沙土，水泥類優(yōu)于石灰類，固化劑摻入量也略小。
 2.、水穩(wěn)定性試驗(yàn)結(jié)果分析
 表2 固化土水穩(wěn)定性試驗(yàn)結(jié)果
 混合料比
 （%） 固化劑用量（%） 飽水抗壓強(qiáng)度（Mpa） 干抗壓強(qiáng)度（Mpa） 水穩(wěn)定性系數(shù)（%）
 7d 28d 90d 7d 28d 90d 7d 28d 90d
 石灰 ：土
 6 ：94 0.02 1.28 2.3 2.97 1.54 2.51 3.11 83.8 91.6 95.4
 0 0.74 0.94 1.12 1.2 1.22 1.34 61.7 77 83.6
 水泥 ：土
 6 ：94 0.02 2.67 3.43 4.44 3.02 3.67 4.56 88.4 93.4 97.3
 0 2.3 2.7 3.9 2.8 3.1 4.3 82.1 87.1 90.7
 水穩(wěn)定性系數(shù)是以不同齡期飽水抗壓強(qiáng)度與干抗壓強(qiáng)度的比值表示，系數(shù)越大，則水穩(wěn)定性越好。從表中數(shù)據(jù)看出：土壤固化劑可以大大提高固化土的水穩(wěn)定性，同時(shí)，隨著試件齡期的增長，水穩(wěn)定性系數(shù)逐漸增大。試驗(yàn)時(shí)間：2008年3月4日開始，6月3日結(jié)束。
 四、作用機(jī)理
 1、土壤固化劑與含有一定水分的土壤混合后，在土壤中形成網(wǎng)狀結(jié)晶體，穿插在土壤顆?？障堕g形成強(qiáng)度骨架。
 2、土壤固化劑的成分和土壤顆粒參加化學(xué)反應(yīng)，激發(fā)土壤的自身物質(zhì)生成不溶于水的堅(jiān)硬物質(zhì)，填充在強(qiáng)度骨架之中，使固化土形成不可逆的堅(jiān)實(shí)板體，并具有良好的耐久性 。
 3、固化劑溶液中的高價(jià)離子可以改變土壤顆粒表面電性，降低土壤顆粒的水膜厚度，提高土壤顆粒間的吸附力，增大密實(shí)度，降低滲水性。
 4、土壤經(jīng)過粉碎、拌合和壓實(shí)等物理外力的作用下，土壤顆粒彼此靠近，從而減少被固化土的空隙，使固化體系進(jìn)一步密實(shí)，從而具有較強(qiáng)的承載能力和防水能力。
 五、用法與用量
 1、 操作程序
 土壤固化劑的使用與傳統(tǒng)筑路方法和機(jī)械沒有大的區(qū)別（詳情參閱《土壤固化劑施工方案》）。有意向采用土壤固化劑時(shí)，我公司會(huì)協(xié)助使用單位對(duì)施工土壤進(jìn)行分析，可將施工用土發(fā)至我公司實(shí)驗(yàn)室，或由我公司派出技術(shù)人員到有實(shí)驗(yàn)條件的施工現(xiàn)場(chǎng)，對(duì)施工用土進(jìn)行分析，確定固化劑和其他混合料的最佳配比方案和最佳施工方案，以達(dá)到最佳性能和最低造價(jià)。確定施工后，有我公司派出技術(shù)人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)。
 2、使用量計(jì)算
 表3 土壤固化劑一般用量表
 土壤狀況 固化劑摻入比
 （質(zhì)量比%） 固化劑用量
 （t）
 質(zhì)量
 （t） 干密度
 （t/ m3） 體積（m3） 
 10000 1.86 5376 0.01—0.02 1—2
 本表格為建議一般用量，根據(jù)施工用土的性質(zhì)和干密度大小調(diào)整固化劑和膠結(jié)的使用量。
 2.1 質(zhì)量比計(jì)算方法：
 按照（土+膠結(jié)材料的質(zhì)量和）計(jì)算，固化劑的使用量為0.01—0.02%（萬分之一~萬分之二），膠結(jié)材料的使用量一般為3—6%。
 2.2 體積比計(jì)算方法：
 找出混合土的干密度，換算成體積，既可得出某體積單位的固化劑使用量。
 例：計(jì)算寬10m，厚0.15m，每公里的固化劑使用量。
 10m×0.15m×1000m=1500m3×1.8 t/ m3 (混合土的干密度)=2700t×0.01%=0.27t。
 得出此路段每公里的固化劑用量0.27 噸。
 六、效益分析
 1、經(jīng)濟(jì)效益分析
 1.1 以分布廣泛而且廉價(jià)的“土”為主要原料，替代傳統(tǒng)筑路材料，節(jié)約材料費(fèi)；不必挖除、運(yùn)棄設(shè)計(jì)路面的現(xiàn)有土壤，反而就地取材進(jìn)行固化，節(jié)約了大量的運(yùn)輸費(fèi)用和人工費(fèi)；與傳統(tǒng)筑路材料和工藝相比，可降低成本40%左右。
 1.2 節(jié)省料場(chǎng)臨時(shí)征地費(fèi)用。 
 1.3 因良好的水穩(wěn)定性，徹底解決了透水問題，路基高度可整體降低，可節(jié)省大量的人工、工期、土方、沙石、水泥、石灰和其他材料。以后的周邊公路甚至整區(qū)公路可跟著降低高度，此間接經(jīng)濟(jì)效益難以估量。
 1.4 減少對(duì)周邊公路的破壞。大量沙石、水泥、石灰等材料的運(yùn)輸，導(dǎo)致原有公路損害，很多地區(qū)有“修一條新路壞三條老路”的說法；另外，在運(yùn)輸過程中容易對(duì)運(yùn)輸沿線的一些設(shè)施造成破壞，有的賠償數(shù)額巨大，甚至惹上官司者也大有人在。固化土可有效解決這一問題，帶來的經(jīng)濟(jì)效益也是難以估算。
 2、環(huán)境效益分析 
 2.1 節(jié)約能源和資源
 沙石、水泥和石灰，加工水泥和石灰的燃煤，運(yùn)輸用的燃油都屬于不可再生資源，節(jié)約資源，合理開采是造福人類大事。
 每減少1萬噸石灰使用量，節(jié)省石灰石18000噸，節(jié)省煤炭約3000噸；
 每減少1萬噸水泥的用量，節(jié)省石灰石12000噸，節(jié)省煤炭約2400噸；
 每減少1萬立方米材料汽車運(yùn)輸（200公里），節(jié)省燃料油約70噸。 
 2.2 有利于生態(tài)與環(huán)境保護(hù)
 傳統(tǒng)材料開采、加工、運(yùn)輸過程中致使大量青山被毀，植被遭到破壞，從而不可再生,造成CO2等溫室氣體大量排放。權(quán)威數(shù)據(jù)： 
 每減少1萬噸石灰使用量，可減少8000噸CO2氣體的排放量；
 每減少1萬噸水泥的用量，將減少5200噸CO2氣體的排放量；
 每減少1萬立方米的碎石用量，能夠使約300平方米的植被得到保護(hù)，
 土壤固化劑無污染，無毒、無害，可有效解決筑路材料污染問題，同時(shí)減少傳統(tǒng)材料開采、加工、運(yùn)輸過程中產(chǎn)生的粉塵污染。
 3、社會(huì)效益
 3.1 緩解資金不足與筑路成本增高的矛盾
 據(jù)了解，由于環(huán)境保護(hù)的加強(qiáng)，筑路材料價(jià)格明顯上漲，加劇了資金不足與成本增高的矛盾，還有些地方出現(xiàn)了公路材料短缺問題，也已經(jīng)影響到了正常的公路建設(shè)。傳統(tǒng)材料價(jià)格不穩(wěn)定，有的筑路商中標(biāo)后無利可圖，偷工減料現(xiàn)象難免，致使工程質(zhì)量下降，還有的干脆棄標(biāo)，致使好多公路延誤工期，這都是天然筑路材料資源日趨緊缺的必然社會(huì)矛盾，而人工合成的土壤固化劑筑路技術(shù)相對(duì)價(jià)格低廉、穩(wěn)定，可有效緩解這一社會(huì)矛盾。
 3.2 緩解公路建設(shè)與生態(tài)保護(hù)的矛盾
 交通部明確要求：公路建設(shè)一是堅(jiān)持人與自然相和諧，樹立尊重自然、保護(hù)環(huán)境的理念，努力建成環(huán)保之路、景觀之路、生態(tài)之路；二是堅(jiān)持可持續(xù)發(fā)展，樹立節(jié)約資源的理念。公路建設(shè)決不能以浪費(fèi)土地、破壞資源環(huán)境為代價(jià)。 
 使用人工合成的土壤固化劑不僅是公路可持續(xù)發(fā)展的迫切需要，而且是對(duì)保護(hù)人類生存環(huán)境的巨大貢獻(xiàn)。
 3.3 有力的示范帶動(dòng)效應(yīng)
 積極倡導(dǎo)和鼓勵(lì)新技術(shù)的推廣應(yīng)用，具有極強(qiáng)的典型示范和帶動(dòng)效應(yīng)。對(duì)于增強(qiáng)各地交通部門對(duì)傳統(tǒng)公路建設(shè)技術(shù)、材料的再認(rèn)識(shí)，應(yīng)用新技術(shù)、新材料的緊迫感、使命感、危機(jī)感會(huì)大有幫助。
 對(duì)于糾正簡(jiǎn)單而片面的工程造價(jià)核算和比較方法，而公路建設(shè)中環(huán)境無價(jià)、資源能源低價(jià)的簡(jiǎn)單工程造價(jià)的核算方式，把資源環(huán)境計(jì)入工程成本權(quán)衡利弊，堅(jiān)持公路工程全面核算有著積極作用。
 對(duì)國家節(jié)能降耗政策和交通部建設(shè)節(jié)約、環(huán)保型道路和道路可持續(xù)發(fā)展政策的有力倡導(dǎo)和落實(shí)，對(duì)于破除因循守舊的觀念，用發(fā)展的眼光看事物，積極接受新的事物有著極強(qiáng)的示范帶動(dòng)作用。