电化学改性加固地基的研究进展

摘要：软弱地基压缩性高、承载能力差，在荷载作用下容易产生较大的沉降变形，影响建筑物的正常使用，因此必须对其进行加固处理。针对地基处理中的化学类方法，介绍了化学改性加固与电化学法加固的原理与研究进展，并对化学改性与电化学加固联合处理地基进行了展望，分析了其固化机理与应用前景。

关键词：化学改性；电化学加固；交流电场

中图分类号：TU472.5 文献标识码： A 文章编号： 1671-0460（2016）02-0348-04

Research Progress of Electrochemical Modified

Stabilization in Foundation Treatment

YIN He1， 2， HUANG Xue-feng1， 2， ZHANG Peng-cheng3 ， ZHOU Jun-peng1， 2

（1. Department of Civil Engineering， Logistical Engineering University，Chongqing 401311， China；

2. Chongqing Key Laboratory of Geomechanics&Geoenvironmental Protection，Chongqing 401311， China；

3. Department of Chemistry and Material Engineering， Logistical Engineering University， Chongqing 401311， China）

Abstract： Because of the high compressibility， poor bearing capacity and large settlement under load， soft foundation will affect the normal service of buildings， and it must be reinforced. Aiming at the chemical method for foundation treatment， the principle and research progress of chemical modification and electrochemical stabilization were reviewed， meanwhile the electrochemical modified stabilization was forecasted， and its curing mechanism and application prospect were analyzed.

Key words： Chemical modification； Electrochemical stabilization； Alternating electric field

近年来，由于国家各区域经济协调发展的需求和国家西部大开发战略的支持，我国西北各城市建设规模迅速增大，相继开展了如郑西高铁、兰州新区、延安新区等大型工程项目。这些工程有一个共同特点，均建立在地形复杂的黄土丘陵沟壑区。新工程的建设势必要进行大规模填沟造地，其主要的填筑材料为湿陷性黄土。黄土高填方最初的应用是在黄土地区铁路和高速公路等工程的修建中，填筑高度数十米，由于高填方路基的填筑高度大、填筑面积大、土石方量大、以及路基自重大等多方面特点，尽管国内诸多学者已经对黄土高填方路堤进行了大量的研究，其沉降变形、不均匀沉降和地基稳定性等问题始终未得到根本解决，每年由于高填方的沉降变形问题造成了大量的工程事故和财产损失。因此，研究不良土体有效的改良方法，有利于改进沟谷型高填黄土地基分层填筑技术并确定其控制标准，同时还可以为高填方场地地基处理提供设计依据。

1 化学改性加固

化学改性加固方法是通过在土中加入化学固化剂来改善其的工程特性，使其满足实际工程需要的一种方法。其反应类型有无机化学反应、有机化学反应、生物化学反应，其中无机化学反应固化是目前在工程中应用最多的一种化学固化形式。

1.1 化学类固化剂

（1）无机固化剂

对于无机化合物类固化剂，其本身所含的无机材料在水作用下会产生水化硫酸钙、水化硅酸钙、

水化铝酸钙等胶凝物质。这些胶凝物质能够自身硬化形成骨架，同时还会与土颗粒作用生成络合物，最终形成稳定的空间网状结构，提高固化土的稳定性[1]。黄新等[2]发现水泥加固土的强度主要来自于其水化产物的胶结作用，固化土体孔隙水中的水化物含量影响土体的强度；贾尚华[3]通过对比强度法分析水泥土、石灰水泥土无侧限抗压强度，得出石灰水泥土中主要包含四种固化作用，分别为水化作用、填充作用、离子交换作用以及复合作用。

（2）有机高分子固化剂

有机高分子固化剂多为液态，添加到土中后，其有机高分子在催化剂作用下发生聚合或缩聚反应，形成网状空间结构，从而把土颗粒胶结在一起，且有机大分子可以填充土中孔隙。刘清秉等[4]使用离子土固化剂（Ionic Soil Stabilizer）对膨胀土进行了化学改性试验研究，总结得出离子土固化剂的改良机理为通过离子交换、吸附、包裹等一系列表面物理化学反应，改变土颗粒表面的双电层结构，从而减低了土体的膨胀性；刘瑾[5]研制了一种新型高分子聚醋酸乙烯酯固化剂，其固化机理为：使高分子链上的羧基与土中硅酸盐表面的羟基以氢键相连，形成稳定结构，同时高分子链上亲水基团中的氢离子（H+）与土颗粒表面的碱金属离子发生置换反应置换出土颗粒表面的阳离子，从而降低了ζ电势，增加了土颗粒之间的吸引力。