地質(zhì)聚合物固化土研究現(xiàn)狀及展望

中圖分類號(hào)： TU472.5 最近更新：2024-11-22 DOI： 10.11835/j.issn.2096-6717.2022.090

摘要

隨著對(duì)地質(zhì)聚合物研究的不斷深入，將其作為固化劑應(yīng)用于土壤固化領(lǐng)域的研究受到了廣泛關(guān)注。地質(zhì)聚合物作為一種新興的土壤固化劑，是一種以富硅鋁酸鹽礦物為前驅(qū)體，在堿激發(fā)劑作用下形成的綠色無(wú)機(jī)膠凝材料，具有力學(xué)性能良好、耐久性優(yōu)異以及低碳環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，能夠有效克服水泥/石灰等傳統(tǒng)土壤固化劑能耗高、污染大以及耐久性差等缺點(diǎn)，被普遍認(rèn)為是傳統(tǒng)土壤固化劑的理想替代品。為明確地質(zhì)聚合物對(duì)土壤的加固機(jī)理和增強(qiáng)效果，回顧近年來(lái)地質(zhì)聚合物固化土的研究進(jìn)展，介紹地質(zhì)聚合物固化土的反應(yīng)機(jī)理，詳述不同因素對(duì)地質(zhì)聚合物固化土無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度和抗剪強(qiáng)度等力學(xué)性能的影響，討論地質(zhì)聚合物固化土在凍融循環(huán)、干濕循環(huán)以及化學(xué)離子侵蝕等作用下的耐久性，并對(duì)地質(zhì)聚合物固化土技術(shù)未來(lái)發(fā)展方向進(jìn)行展望。

關(guān)鍵詞

地質(zhì)聚合物; 固化土; 土壤固化劑; 反應(yīng)機(jī)理; 力學(xué)性能; 耐久性

近年來(lái)，地基處理技術(shù)與工程應(yīng)用研究在中國(guó)取得了長(zhǎng)足發(fā)展。根據(jù)中國(guó)工程院院士龔曉南主編的《地基處理技術(shù)及發(fā)展展望》[1]可知，目前中國(guó)地基處理技術(shù)主要分為置換法、排水固結(jié)法、化學(xué)固化法、夯實(shí)擠密法、托換與糾傾、遷移、加筋法等。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的蓬勃發(fā)展，也迎來(lái)了基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)高潮，基礎(chǔ)工程成為了工程建設(shè)的重中之重。在地基處理等工程建設(shè)過(guò)程中會(huì)遇到各種性質(zhì)多變的土壤，例如軟土、膨脹性土、鹽漬土、硫酸鹽土、淤泥質(zhì)土、紅黏土、濕陷性黃土等，主要受地理環(huán)境、氣候條件、地質(zhì)成因以及次生變化等因素影響，具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜、土體性質(zhì)難以預(yù)測(cè)等特征[2-4]。針對(duì)上述土壤，在目前加固處理技術(shù)中，化學(xué)固化法因效率高、適應(yīng)性強(qiáng)、經(jīng)濟(jì)性好而被廣泛應(yīng)用。

化學(xué)固化法是指將固化劑與待處理土體強(qiáng)制攪拌形成整體，通過(guò)物理-化學(xué)作用提高土體的微觀及宏觀性能。目前，在地基處理過(guò)程中普遍采用普通硅酸鹽水泥（OPC）和石灰作為固化劑，但這兩類固化劑均存在能耗高、污染大、碳排放高等問(wèn)題。據(jù)研究報(bào)道，生產(chǎn)1 t OPC會(huì)向大氣中排放0.8～1.0 t CO2[5]，能耗為87.6～116.6 kJ[6]，生產(chǎn)1 t石灰能耗為6.98～9.31 MJ[7]。此外，水泥/石灰固化土雖然力學(xué)性能較好，但普遍存在易開(kāi)裂、干縮大、水穩(wěn)性差、耐久性不足的特點(diǎn)[8]。

劉漢龍[9]針對(duì)傳統(tǒng)地基處理技術(shù)造價(jià)高、能耗高、環(huán)境污染大等問(wèn)題，提出了綠色地基處理技術(shù)，并從綠色技術(shù)、綠色材料、綠色工藝、綠色裝備、綠色檢驗(yàn)等方面對(duì)其進(jìn)行了明確的闡述。其中綠色材料是指選用能耗低、無(wú)污染或少污染、易回收的材料。因此，基于上述理念，為推進(jìn)落實(shí)中國(guó)“2030年碳達(dá)峰、2060年碳中和”戰(zhàn)略目標(biāo)以及促進(jìn)建筑業(yè)朝著低碳、節(jié)能、環(huán)保的方向發(fā)展，應(yīng)用于地基處理之中亟須研發(fā)可有效替代水泥/石灰的綠色節(jié)能、生態(tài)環(huán)保的土壤固化劑。

地質(zhì)聚合物是一種以富硅鋁酸鹽工業(yè)固體廢棄物為前驅(qū)體，在堿激發(fā)劑作用下，經(jīng)過(guò)解聚、單體重建以及縮聚過(guò)程形成的三維網(wǎng)狀無(wú)機(jī)膠凝材料[10]，被認(rèn)為是水泥或石灰等傳統(tǒng)固化劑的理想替代品。近年來(lái)學(xué)者們從反應(yīng)機(jī)理、力學(xué)性能、工作性以及耐久性等方面對(duì)地質(zhì)聚合物開(kāi)展了大量試驗(yàn)研究。研究表明，相對(duì)于傳統(tǒng)水泥基膠凝材料，地質(zhì)聚合物具有早期強(qiáng)度高[11]、凝結(jié)硬化快[12]、收縮率低[13]、滲透性小[14]、耐化學(xué)離子侵蝕[15]、耐火性強(qiáng)[16]、固封重金屬離子效率高[17]等優(yōu)勢(shì)。此外，在制備過(guò)程中，地質(zhì)聚合物比水泥少60%～80%的CO2排放和60%的能耗[18]。然而，已有的研究主要集中于純地質(zhì)聚合物或地質(zhì)聚合物混凝土等方面，而關(guān)于地質(zhì)聚合物固化土的研究相對(duì)較少。為此，筆者綜合學(xué)者們的研究成果，從反應(yīng)機(jī)理、力學(xué)性能以及耐久性等方面對(duì)地質(zhì)聚合物固化土研究進(jìn)展進(jìn)行系統(tǒng)綜述，并評(píng)述地質(zhì)聚合物固化土今后研究尚待解決的問(wèn)題，以期為地質(zhì)聚合物固化土的應(yīng)用研究提供參考和借鑒。

1 地質(zhì)聚合物固化土反應(yīng)機(jī)理

“地質(zhì)聚合物”這一概念最早是由法國(guó)科學(xué)家Davidovits[19]于1989年提出，其指出地質(zhì)聚合物是一類以工業(yè)固體廢棄物作為前驅(qū)體，在堿激發(fā)劑作用下經(jīng)過(guò)溶解階段、單體解聚階段以及單體縮聚階段，由硅氧四面體[SiO4]4-和鋁氧四面體[AlO4]5-排列組合而成的三維網(wǎng)狀無(wú)機(jī)膠凝材料[20]。其中前驅(qū)體為富含硅鋁酸鹽礦物的大宗工業(yè)固體廢棄物，主要包括礦渣、粉煤灰、偏高嶺土、赤泥以及各類金屬尾礦等。而最為常用的堿激發(fā)劑主要是NaOH、KOH以及Na2SiO3等單一激發(fā)劑或復(fù)合激發(fā)劑。

Lothenbach等[21]根據(jù)前驅(qū)體原料中Ca/Si的比值，將地質(zhì)聚合物劃分為高鈣體系、低鈣體系以及無(wú)鈣體系。研究表明，地質(zhì)聚合物的反應(yīng)產(chǎn)物和凝結(jié)硬化特征均與前驅(qū)體種類聯(lián)系緊密。王愛(ài)國(guó)等[22]通過(guò)總結(jié)關(guān)于地質(zhì)聚合物相關(guān)研究，得出在低鈣體系（粉煤灰）或無(wú)鈣體系（偏高嶺土）下，生成的地質(zhì)聚合物凝膠主要為水化硅鋁酸鈉（N-A-S-H）與微量水化硅鋁酸鈣（C-A-S-H），并且隨著Ca/Si比值的升高，無(wú)定形的N-A-S-H逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榻Y(jié)構(gòu)相對(duì)有序的C-A-S-H，而在高鈣體系（礦渣）下，地質(zhì)聚合物凝膠主要為C-A-S-H。此外，高鈣體系（礦渣）下的地質(zhì)聚合物凝結(jié)速度較快，而低鈣體系（粉煤灰）下的地質(zhì)聚合物在常溫環(huán)境下凝結(jié)速度較為緩慢[23]。

地質(zhì)聚合物對(duì)土壤的固化過(guò)程主要為富硅鋁酸鹽前驅(qū)體原料在堿激發(fā)劑作用下，經(jīng)過(guò)地質(zhì)聚合反應(yīng)（以下簡(jiǎn)稱“地聚反應(yīng)”）形成地質(zhì)聚合物凝膠材料，其中一部分地質(zhì)聚合物凝膠凝結(jié)硬化構(gòu)成聚合物骨架，另一部分地質(zhì)聚合物凝膠包裹著土顆粒并填滿土顆粒間的多余空隙形成土顆粒團(tuán)聚體。聚合物骨架承托著土顆粒團(tuán)聚體通過(guò)相互連接構(gòu)成地質(zhì)聚合物固化土空間結(jié)構(gòu)體系，以此提高土體宏觀力學(xué)性能[24]。Xiang等[25]指出地質(zhì)聚合物與土顆粒間的團(tuán)聚作用主要是由于土顆粒表面的Na+和K+與地質(zhì)聚合物水化產(chǎn)物中的Al3+發(fā)生了等效吸附交換的化學(xué)反應(yīng)，隨著吸附和交換的持續(xù)進(jìn)行，土顆粒越來(lái)越小，而土顆粒團(tuán)聚體越來(lái)越大。因此，土體強(qiáng)度也會(huì)隨之顯著增大。

Yao等[24]研究發(fā)現(xiàn)，土壤中的SiO2和Al2O3通過(guò)和地質(zhì)聚合物中少量存在的Ca（OH）2發(fā)生如式（1）、式（2）的化學(xué)反應(yīng)，生成一種凝膠，用以填充土顆粒間的空隙并相互連接。此外，作者還發(fā)現(xiàn)地質(zhì)聚合物中的堿激發(fā)劑會(huì)與土壤中可交換的堿金屬陽(yáng)離子發(fā)生置換反應(yīng)，在土顆粒表面附近生成堿金屬氫氧化物沉淀。而發(fā)生置換反應(yīng)后殘余的堿激發(fā)劑會(huì)和土壤中的SiO2和Al2O3發(fā)生如式（3）、式（4）的化學(xué)反應(yīng)，在土顆粒表面形成一層薄膜，其主要成分為硅酸鈉和鋁酸鈉。

2NaOH+mAl2O3→Na2O?mAl2O3+H2O

（1）

Al2O3+Ca（OH）2+nH2O→CaO?Al2O3?（n+1）H2O

（2）

2NaOH+nSiO2→Na2O?nSiO2+H2O

（3）

2NaOH+mAl2O3→Na2O?mAl2O3+H2O

（4）

為了證實(shí)上述地質(zhì)聚合物固化土的反應(yīng)機(jī)理，Li等[26]和Wang等[27]通過(guò)掃描電子顯微鏡（SEM）觀察原狀土和地質(zhì)聚合物固化土的微觀結(jié)構(gòu)特征區(qū)別。觀察結(jié)果為原狀土骨架疏松，充斥著雜亂無(wú)章的不同形狀礦物顆粒，且孔隙較多；而地質(zhì)聚合物固化土中的土顆粒表面附著大量蜘蛛網(wǎng)狀的白色晶體，使土顆粒和周圍凝膠結(jié)合形成致密的整體結(jié)構(gòu)。土顆粒由疏松無(wú)序狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槟z結(jié)有序狀態(tài)，孔隙顯著減少，土體宏觀強(qiáng)度大幅增加。

目前，學(xué)者們對(duì)于地質(zhì)聚合物固化土的研究主要集中在土體宏觀力學(xué)性能或微觀結(jié)構(gòu)分析等方面，而對(duì)于地質(zhì)聚合物與土壤相互作用的反應(yīng)機(jī)理研究不多。主要原因是，一方面地質(zhì)聚合物受前驅(qū)體、堿激發(fā)劑、水膠比等因素影響較大，土壤的存在會(huì)改變這些因素，尤其是在地質(zhì)聚合物-土壤體系中地質(zhì)聚合物摻量較少的情況下，然而地質(zhì)聚合物摻量過(guò)多則會(huì)大幅提高造價(jià)，是不經(jīng)濟(jì)的。因此，相較于純地質(zhì)聚合物體系，在地質(zhì)聚合物-土壤體系中控制地質(zhì)聚合物性能困難得多。另一方面，地質(zhì)聚合物的高堿性環(huán)境也會(huì)改變土壤的性質(zhì)。例如，土壤中硅鋁組分也會(huì)溶解在堿性溶液中，從而造成土壤性質(zhì)發(fā)生改變。不僅如此，不同土壤的物理性質(zhì)、結(jié)構(gòu)組分也會(huì)有所差別，采用相同的地質(zhì)聚合物固化不同的土壤時(shí)也可能表現(xiàn)出完全不同的性質(zhì)。針對(duì)以上問(wèn)題，未來(lái)應(yīng)綜合考慮土壤類別以及地質(zhì)聚合物各方面影響因素，對(duì)地質(zhì)聚合物固化土反應(yīng)機(jī)理做進(jìn)一步的研究，建立更為精確的地質(zhì)聚合物-土壤體系反應(yīng)機(jī)理模型。

2 地質(zhì)聚合物固化土力學(xué)性能

2.1 無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度（UCS）

無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度（UCS）是最能直觀反映地質(zhì)聚合物固化土宏觀性能的力學(xué)性能參數(shù)。試驗(yàn)研究表明，影響地質(zhì)聚合物固化土UCS的因素主要包括前驅(qū)體種類、前驅(qū)體摻量、堿激發(fā)劑以及礦物添加劑等。

2.1.1 前驅(qū)體種類

前驅(qū)體的種類對(duì)地質(zhì)聚合物固化土UCS有顯著的影響。其中，最為常用的前驅(qū)體為礦渣、粉煤灰以及偏高嶺土等。研究表明，在堿激發(fā)劑的激發(fā)活化作用下，12.5%摻量的礦渣基地質(zhì)聚合物固化土28 d UCS為4.5 MPa[28]，而20%摻量的粉煤灰基地質(zhì)聚合物固化土28 d UCS僅為2.706 MPa[29]。主要原因是，一方面礦渣在堿性溶液中溶解的過(guò)程伴隨著放熱的現(xiàn)象，同時(shí)溶解產(chǎn)生的Ca2+與堿性溶液中陰離子反應(yīng)產(chǎn)生附加放熱現(xiàn)象，二者共同作用下促使地質(zhì)聚合物-土壤體系溫度上升，地聚反應(yīng)速率增加，從而促進(jìn)地質(zhì)聚合物固化土早強(qiáng)快硬[30]。另一方面，粉煤灰結(jié)構(gòu)表面致密，表面活化能較高，在常溫環(huán)境下凝結(jié)硬化速度緩慢[31]，導(dǎo)致粉煤灰基地質(zhì)聚合物固化土早期強(qiáng)度不足。此外，有學(xué)者發(fā)現(xiàn)礦渣基地質(zhì)聚合物固化土早期強(qiáng)度高、后期強(qiáng)度增長(zhǎng)緩慢[32]，而粉煤灰基地質(zhì)聚合物固化土早期強(qiáng)度不足，而后期強(qiáng)度上升明顯[33]。針對(duì)以上問(wèn)題，有學(xué)者通過(guò)復(fù)摻的方式制備礦渣-粉煤灰基地質(zhì)聚合物固化土，并取得了一定研究成果。吳俊等[34]研究了礦渣-粉煤灰比例變化對(duì)地質(zhì)聚合物固化淤泥質(zhì)黏土UCS的影響，結(jié)果表明，當(dāng)?shù)V渣：粉煤灰=9：1時(shí)，地質(zhì)聚合物固化土UCS最高，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)14d時(shí)可達(dá)到1.5 MPa。作者將該結(jié)果歸因?yàn)橐环矫娣勖夯覟楦还桎X酸鹽礦物，可提供大量的活性SiO2和Al2O3成分，從而促進(jìn)礦渣中Ca2+與活性SiO2和Al2O3發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成大量的水化硅酸鈣（C-S-H）、水化硅鋁酸鈣（C-A-S-H）以及水化鋁酸鈣（C-A-H）等膠絮狀凝膠水化產(chǎn)物。另一方面，粉煤灰為球形玻璃體結(jié)構(gòu)，可顯著提高地質(zhì)聚合物固化劑漿料的和易性，使其在黏土結(jié)構(gòu)中擴(kuò)散更均勻，使土體空間結(jié)構(gòu)更為致密，從而使得土體UCS得到大幅提高。然而，當(dāng)粉煤灰含量過(guò)高時(shí)，地質(zhì)聚合物固化土UCS反而會(huì)下降，原因是在堿性激發(fā)劑作用下，粉煤灰會(huì)早于礦渣發(fā)生Al—O鍵、Si—O鍵的斷裂，經(jīng)地聚反應(yīng)后形成結(jié)構(gòu)更為穩(wěn)定的水化硅鋁酸鈉（N-A-S-H）凝膠，從而使其無(wú)法再與礦渣水化產(chǎn)物發(fā)生二次反應(yīng)[35]，進(jìn)而造成地質(zhì)聚合物固化土黏聚力的下降。

根據(jù)氧化鈣的含量，粉煤灰可分為高鈣粉煤灰和低鈣粉煤灰[36]。兩種類型粉煤灰均已被制備成地質(zhì)聚合物并成功應(yīng)用于土壤固化中。Cristelo等[37]研究發(fā)現(xiàn)，高鈣粉煤灰固化土早期強(qiáng)度更高，而低鈣粉煤灰固化土后期強(qiáng)度更優(yōu)異。相較于偏高嶺土，低鈣粉煤灰在改善高塑性黏土膨脹性方面效果更顯著[38]。Odeh等[39]發(fā)現(xiàn)，高鈣粉煤灰基地質(zhì)聚合物固化高塑性黏土在無(wú)側(cè)限壓縮試驗(yàn)破壞時(shí)會(huì)出現(xiàn)顯著的脆性破壞特征。同樣地，隨著礦渣摻量的增加，礦渣基地質(zhì)聚合物固化土也表現(xiàn)出脆性破壞[40]，并且相較于水泥固化土，礦渣基地質(zhì)聚合物固化土的收縮系數(shù)[41]要高出數(shù)倍，降低了其控制破壞的能力。針對(duì)上述高鈣系地質(zhì)聚合物固化土脆性破壞的問(wèn)題，Chowdary等[42]嘗試通過(guò)摻入聚丙烯纖維來(lái)提高礦渣基地質(zhì)聚合物固化土的延性，研究結(jié)果表明，聚丙烯纖維的加入降低了試樣的脆性，有效提高了試樣的延性，并且隨著纖維含量的增加，試樣應(yīng)力-應(yīng)變曲線的初始斜率減小，峰值應(yīng)變?cè)龃蟆４送?，玄武巖纖維也可有效提高地質(zhì)聚合物固化土的延性[43]。不僅如此，Pourabbas等[44]研究發(fā)現(xiàn)，再生玻璃粉基地質(zhì)聚合物也可顯著提高原狀土的延性。

綜上所述，地質(zhì)聚合物可顯著提高土壤UCS，其中高鈣系地質(zhì)聚合物適用于提高固化土早期強(qiáng)度，而低鈣系地質(zhì)聚合物提高固化土后期強(qiáng)度更為出色。為了保證地質(zhì)聚合物固化土全生命周期UCS，通過(guò)協(xié)同使用高鈣系地質(zhì)聚合物和低鈣系地質(zhì)聚合物固化土是一種有效的解決手段。另外，高鈣系地質(zhì)聚合物固化土普遍存在脆性破壞的問(wèn)題。研究證明，通過(guò)摻加纖維可有效提高地質(zhì)聚合物固化土的延性。然而，對(duì)于不同類型纖維增強(qiáng)地質(zhì)聚合物固化土的耐久性問(wèn)題研究較少。

2.1.2 前驅(qū)體摻量

地質(zhì)聚合物固化土UCS隨前驅(qū)體摻量的變化而呈現(xiàn)出不同的發(fā)展規(guī)律。周恒宇等[45]研究表明，地質(zhì)聚合物固化土UCS隨著地質(zhì)聚合物前驅(qū)體摻量的變化存在明顯的分段區(qū)域性特征，如圖1所示，主要包括惰性區(qū)域和活性區(qū)域，并且養(yǎng)護(hù)齡期越久特征越顯著。當(dāng)前驅(qū)體摻量在10%～20%內(nèi)，UCS增長(zhǎng)緩慢，為惰性區(qū)域，當(dāng)摻量大于20%，UCS開(kāi)始明顯提升，為活性區(qū)域。因此，在實(shí)際工程應(yīng)用中，地質(zhì)聚合物前驅(qū)體摻量應(yīng)大于20%。然而，Arulrajah等[46]研究發(fā)現(xiàn)，地質(zhì)聚合物前驅(qū)體最優(yōu)摻量為20%，摻量少于或多于20%均會(huì)對(duì)地質(zhì)聚合物固化土UCS產(chǎn)生不利影響。當(dāng)?shù)刭|(zhì)聚合物前驅(qū)體摻量為10%時(shí)，前驅(qū)體在土體間未能形成有效的地質(zhì)聚合物網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，但當(dāng)前驅(qū)體摻量從20%增加到30%時(shí)，地質(zhì)聚合物固化土UCS增長(zhǎng)速度較慢，原因是前驅(qū)體超過(guò)一定摻量時(shí)，地質(zhì)聚合物凝膠并未在土體間形成均勻的網(wǎng)絡(luò)空間結(jié)構(gòu)，而是形成了絮凝狀的晶體顆粒，晶體體積隨著齡期的增長(zhǎng)而變大并且互相產(chǎn)生排斥力，造成地質(zhì)聚合物網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中一些不均勻或輕微的化學(xué)鍵斷裂，從而導(dǎo)致固化土UCS降低。朱月等[47]也發(fā)現(xiàn)地質(zhì)聚合物前驅(qū)體存在最優(yōu)摻量，超過(guò)最優(yōu)摻量時(shí)，會(huì)使土體內(nèi)部產(chǎn)生較大的孔隙，土體內(nèi)部密實(shí)性會(huì)降低。

總之，針對(duì)地質(zhì)聚合物固化土UCS隨著前驅(qū)體摻量的變化規(guī)律，學(xué)者們未達(dá)成統(tǒng)一認(rèn)識(shí)。主要原因是，一方面土壤力學(xué)性質(zhì)、內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及礦物成分等差異較大，另一方面地質(zhì)聚合物原料種類繁多以及成分復(fù)雜，造成地質(zhì)聚合物性質(zhì)不一。因此，今后應(yīng)根據(jù)不同地區(qū)的土壤類別，研發(fā)與之對(duì)應(yīng)固化效果最好的地質(zhì)聚合物，研究地質(zhì)聚合物固化土UCS與前驅(qū)體摻量之間的變化規(guī)律，探究地質(zhì)聚合物前驅(qū)體的最優(yōu)摻量。

2.1.3 堿激發(fā)劑

1） 堿激發(fā)劑濃度、類型、模數(shù)

常用的堿激發(fā)劑分為苛性堿、堿式硅酸鹽、堿式碳酸鹽以及堿式硫酸鹽4類[48-49]。Pourakbar等[50]研究了NaOH和KOH對(duì)棕櫚灰基地質(zhì)聚合物固化土UCS的影響，研究結(jié)果表明，地質(zhì)聚合物固化土UCS在一定范圍內(nèi)隨著堿激發(fā)劑濃度的增加而增大。另外，作者還發(fā)現(xiàn)相較于NaOH，KOH激發(fā)后的地質(zhì)聚合物固化土UCS更高。因?yàn)镵+比其他堿金屬離子具有更小的水合微粒，地聚反應(yīng)后會(huì)生成更為致密的地質(zhì)聚合物凝膠材料。然而，Yaghoubi等[51]研究發(fā)現(xiàn)，鈉基堿激發(fā)劑比鉀基堿激發(fā)劑對(duì)地質(zhì)聚合物固化土UCS的發(fā)展提升更大。當(dāng)使用K2SiO3、KOH+K2SiO3和Na2SiO3時(shí)，地質(zhì)聚合物固化土UCS沒(méi)有明顯提高，而使用KOH、NaOH和NaOH+Na2SiO3時(shí)，地質(zhì)聚合物固化土UCS隨養(yǎng)護(hù)齡期增加而顯著增大。兩位學(xué)者得出不同的研究結(jié)論，原因可能是土壤的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、物理性質(zhì)差異較大。因此，在加固土壤時(shí)應(yīng)根據(jù)土壤類別采用不同的堿激發(fā)劑。

Phummiphan等[52]研究了Na2SiO3和NaOH的比例變化對(duì)地質(zhì)聚合物固化土UCS的影響，研究結(jié)果表明，當(dāng)Na2SiO3：NaOH=9：1時(shí)，地質(zhì)聚合物固化土UCS最大，為7.143 MPa，而Na2SiO3：NaOH=5：5時(shí)，地質(zhì)聚合物固化土UCS最小，為5.126 MPa。此外，當(dāng)Na2SiO3：NaOH≥8：2時(shí)，摻入礦渣可有效提高粉煤灰基地質(zhì)聚合物固化土的早期強(qiáng)度[53]。

王東星等[54]系統(tǒng)比較了NaOH、Na2CO3和Na2SiO3·9H2O對(duì)粉煤灰基地質(zhì)聚合物固化土UCS的影響，結(jié)論表明，對(duì)地質(zhì)聚合物固化土UCS提升效果最好的是NaOH，Na2CO3次之，Na2SiO3·9H2O最差。Lv等[55]分析了水玻璃、石灰以及水玻璃+石灰對(duì)粉煤灰基固化鹽漬土UCS的影響，結(jié)果表明，對(duì)地質(zhì)聚合物固化土UCS的提升效果從大到小依次為水玻璃+石灰、石灰、水玻璃。孫秀麗等[56]發(fā)現(xiàn)，單獨(dú)使用Na2SiO3作為堿激發(fā)劑時(shí)，Na2SiO3模數(shù)在1.0～1.5時(shí)，激發(fā)礦粉效果最好，而模數(shù)大于2.0時(shí)，基本上沒(méi)有激發(fā)效果。

上述研究表明，相較于弱堿激發(fā)劑，強(qiáng)堿激發(fā)劑對(duì)地質(zhì)聚合物激發(fā)效果更顯著。然而，采用強(qiáng)堿作為堿激發(fā)劑會(huì)大幅提高造價(jià)成本。因此，在今后的工程實(shí)踐中應(yīng)根據(jù)具體需求而選用適當(dāng)?shù)膲A激發(fā)劑。

2） 堿激發(fā)劑摻量

陳銳等[57]和Chimoye等[58]發(fā)現(xiàn)地質(zhì)聚合物固化土UCS隨著堿激發(fā)劑摻量的增加而增大。吳燕開(kāi)等[59]通過(guò)鋼渣基地質(zhì)聚合物固化土試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，堿激發(fā)劑存在最優(yōu)摻量。當(dāng)堿激發(fā)劑摻量較少時(shí)，地質(zhì)聚合物固化土UCS提升明顯，但當(dāng)堿激發(fā)劑摻量過(guò)大時(shí)反而會(huì)不利于地質(zhì)聚合物固化土UCS的發(fā)展。主要原因是NaOH含量過(guò)高時(shí)，鋼渣粉受到強(qiáng)堿剝蝕作用表面結(jié)構(gòu)受到破壞，并且鋼渣粉水化產(chǎn)物也會(huì)因此而裂解，與土顆粒膠結(jié)形成的骨架結(jié)構(gòu)遭受破壞，造成地質(zhì)聚合物固化土后期孔隙率增加。另一方面，溶液中過(guò)多的Na+會(huì)妨礙淤泥質(zhì)土表面富含的Na+、K+等離子與鋼渣粉水化生成的Ca2+離子發(fā)生交換吸附作用，使土顆粒表面雙電層變薄，從而使土顆粒間摩擦力降低，導(dǎo)致地質(zhì)聚合物固化土UCS降低。俞家人等[8]也發(fā)現(xiàn)了上述規(guī)律，即地質(zhì)聚合物固化土UCS在一定范圍內(nèi)隨著堿激發(fā)劑摻量的增大而增大。然而，當(dāng)堿激發(fā)劑摻量超過(guò)最優(yōu)摻量時(shí)，地質(zhì)聚合物固化土UCS提升幅度較低。

2.1.4 礦物添加劑

Cristelo等[60]研究發(fā)現(xiàn)，氫氧化鈣可以在短期內(nèi)提高地質(zhì)聚合物固化土UCS，而氯化鈉和混凝土塑化劑對(duì)于地質(zhì)聚合物固化土UCS沒(méi)有任何改善。Phetchuay等[61]發(fā)現(xiàn)粉煤灰基地質(zhì)聚合物固化土UCS隨著電石渣（CCR）取代量的變化呈現(xiàn)明顯的區(qū)域性特征，主要包括非活躍區(qū)，活躍區(qū)和準(zhǔn)惰性區(qū)，如圖2所示。當(dāng)電石渣替代量（此處電石渣僅作為一種提供額外鈣源的礦物添加劑。電石渣主要含氫氧化鈣和碳酸鈣，不包含硅鋁礦物組分，不符合作為地質(zhì)聚合物前驅(qū)體的條件。因此，電石渣不能被視為前驅(qū)體）小于7%時(shí)為非活躍區(qū)，地質(zhì)聚合物固化土UCS隨著電石渣替代量的增加先降低后升高；當(dāng)替代量為7%～12%時(shí)為活躍區(qū)，地質(zhì)聚合物固化土UCS顯著增加；當(dāng)替代量大于12%時(shí)為準(zhǔn)惰性區(qū)，地質(zhì)聚合物固化土UCS隨著電石渣替代量的增加而略有增加。主要原因，一方面是電石渣提供的大量Ca2+，可與粉煤灰中富硅鋁酸鹽礦物發(fā)生反應(yīng)，生成更多的C-A-S-H、N-A-S-H等膠凝材料，使地質(zhì)聚合物固化土結(jié)構(gòu)更為致密[62]；另一方面是Ca2+在地質(zhì)聚合物空間結(jié)構(gòu)中也能夠作為平衡電荷的陽(yáng)離子[63]，并為地質(zhì)聚合物凝膠的形成提供額外的成核位點(diǎn)，使凝膠快速硬化[64]，促進(jìn)地質(zhì)聚合物固化土UCS提高。但是，Ca2+大多存在于堿性較低的溶液中，當(dāng)溶液堿性過(guò)高時(shí)，Ca（OH）2的溶解受到抑制。因此，當(dāng)電石渣替代量超過(guò)12%時(shí)，地質(zhì)聚合物固化土UCS提升較為緩慢。

然而，Phummiphan等[65]指出電石渣最佳取代量為20%，少于或多于20%均對(duì)粉煤灰基地質(zhì)聚合物固化土UCS產(chǎn)生不利影響。Sheikhhosseini等[66]研究發(fā)現(xiàn)，摻入硅灰可顯著提高銅尾礦基地質(zhì)聚合物固化土UCS。由此可見(jiàn)，礦物添加劑可以較好地提高地質(zhì)聚合物固化土的UCS，然而針對(duì)于摻入礦物添加劑的地質(zhì)聚合物固化土的其他力學(xué)性能和耐久性報(bào)道較少。

綜上所述，前驅(qū)體種類、前驅(qū)體摻量、堿激發(fā)劑以及礦物添加劑等對(duì)地質(zhì)聚合物固化土UCS的影響規(guī)律各不相同。表1列舉了近年來(lái)關(guān)于不同因素對(duì)地質(zhì)聚合物固化土UCS影響的研究概況。

2.2 抗剪強(qiáng)度

抗剪強(qiáng)度是土體主要力學(xué)性能之一。在評(píng)論地質(zhì)聚合物固化土力學(xué)性能時(shí)，抗剪強(qiáng)度是一個(gè)主要的考慮因素。Ghadir等[67]通過(guò)比較火山灰基地質(zhì)聚合物固化土和水泥固化土的抗剪強(qiáng)度和生命周期評(píng)估，得出地質(zhì)聚合物固化土和水泥穩(wěn)定土的抗剪強(qiáng)度均隨著前驅(qū)體摻量的增加而提高。在同等前驅(qū)體摻量條件下，地質(zhì)聚合物固化土抗剪強(qiáng)度更高，并且在達(dá)到同等抗剪強(qiáng)度下，地質(zhì)聚合物固化土環(huán)境影響更小。Khasib等[68]也發(fā)現(xiàn)了類似規(guī)律，即棕櫚灰基地質(zhì)聚合物可有效提升膨脹性土抗剪性能。固化土試樣抗剪強(qiáng)度隨著前驅(qū)體摻量的增加而提高。此外，Al-Rkaby等[69]進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，隨著前驅(qū)體摻量的提高，礦渣基地質(zhì)聚合物固化土抗剪強(qiáng)度提升更為顯著。當(dāng)?shù)V渣摻量由0%提高到10%、20%、30%、40%和50%時(shí)，土體抗剪強(qiáng)度分別提高了2.7、3.8、6.2、7.5和9.9倍。

有學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，相較于水泥固化土在抗剪破壞時(shí)的脆性破壞，地質(zhì)聚合物固化土在脆性破壞時(shí)還伴隨著應(yīng)變軟化現(xiàn)象發(fā)生。Rios等[70]通過(guò)三軸壓縮試驗(yàn)測(cè)試了粉煤灰基地質(zhì)聚合物固化砂土抗剪強(qiáng)度變化規(guī)律，如圖3、圖4所示。由圖可知，單純添加粉煤灰并不能有效改善土體抗剪性能，主要因?yàn)榉勖夯一钚晕幢患せ?，不具備膠結(jié)作用，僅作為礦物添加劑填充在土體孔隙中。而當(dāng)粉煤灰經(jīng)過(guò)NaOH+Na2SiO3激活生成地質(zhì)聚合物凝膠后，可顯著增加土體峰值應(yīng)力，并且土體內(nèi)摩擦角、黏聚力得到大幅提升。另外，粉煤灰基地質(zhì)聚合物固化土在試驗(yàn)中呈現(xiàn)脆性破壞特征，伴隨著應(yīng)變軟化現(xiàn)象。Rios等[71]也發(fā)現(xiàn)了這一規(guī)律，即粉煤灰基地質(zhì)聚合物固化土在抗剪試驗(yàn)發(fā)生脆性破壞之后，會(huì)出現(xiàn)明顯的應(yīng)變軟化現(xiàn)象。Abdullah等[72]指出，地質(zhì)聚合物固化土在抗剪試驗(yàn)的破壞特征與前驅(qū)體摻量有關(guān)。隨著地質(zhì)聚合物摻量的增加，地質(zhì)聚合物固化土應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系由延性響應(yīng)逐步轉(zhuǎn)變?yōu)榉搴蟠嘈皂憫?yīng)。此外，作者還發(fā)現(xiàn)隨著圍壓的增加，地質(zhì)聚合物固化土的屈服應(yīng)力顯著增大。其主要原因?yàn)榈刭|(zhì)聚合物的加入改變了重塑黏土的初始特征，使其由準(zhǔn)超固結(jié)變?yōu)橹囟瘸探Y(jié)。因此，地質(zhì)聚合物固化土呈現(xiàn)出較高的屈服面，具有更高的黏聚力、內(nèi)摩擦角等抗剪強(qiáng)度參數(shù)。然而，這會(huì)導(dǎo)致地質(zhì)聚合物固化土在初始固結(jié)階段發(fā)生輕微的結(jié)構(gòu)破壞，從而使地質(zhì)聚合物固化土結(jié)構(gòu)破壞主要受摩擦作用和膠結(jié)作用控制[73]。Wang等[74]研究發(fā)現(xiàn)，地質(zhì)聚合物固化土抗剪強(qiáng)度與抗壓強(qiáng)度呈正相關(guān)。地質(zhì)聚合物固化土的黏聚力、內(nèi)摩擦角在一定范圍內(nèi)隨著抗壓強(qiáng)度的增加而增加。

3 地質(zhì)聚合物固化土耐久性

耐久性指的是地質(zhì)聚合物固化土抵抗物理作用或化學(xué)作用等對(duì)其產(chǎn)生顯著劣化的性能，對(duì)結(jié)構(gòu)長(zhǎng)期使用壽命起著決定性的作用。

3.1 抗凍融性

地質(zhì)聚合物固化土的抗凍融性主要取決于固化土的孔隙結(jié)構(gòu)和空氣含量。吳燕開(kāi)等[75]系統(tǒng)比較了水泥、水泥+鋼渣粉以及水泥+鋼渣粉+NaOH對(duì)膨脹性土抗凍融性的影響，研究結(jié)果表明，水泥+鋼渣粉+NaOH固化土抗凍融性最好，水泥固化土抗凍融性最差。其主要原因是NaOH可有效激發(fā)鋼渣粉硅鋁礦物組分的活性，并使其加快發(fā)生地聚反應(yīng)，生成更多結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的C-A-S-H以及N-A-S-H等凝膠物質(zhì)，土體密實(shí)度提高，整體性增強(qiáng)，抗凍融性提高。而水泥穩(wěn)定土內(nèi)部結(jié)構(gòu)孔隙較多，顆粒間聯(lián)結(jié)不夠緊密?？骂５萚76]進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，水泥固化土在承受6次凍融循環(huán)后承載能力達(dá)到極限，之后試樣孔隙比開(kāi)始降低，破壞特征由塑性破壞轉(zhuǎn)變?yōu)榇嘈云茐?，?nèi)摩擦角和黏聚力均減小，強(qiáng)度也隨之大幅降低，其根本原因在于凍融循環(huán)中水分相變、冰晶生長(zhǎng)和水分遷移等作用，造成試樣中土顆粒破碎，孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)生變化以及比表面積增大[77]。

Sahoo等[78]發(fā)現(xiàn)礦渣基地質(zhì)聚合物固化土質(zhì)量損失隨著凍融循環(huán)次數(shù)的增加而增加，第1次凍融循環(huán)后的試樣質(zhì)量損失最大，之后隨著凍融循環(huán)次數(shù)的增加質(zhì)量損失率逐漸減小，在第6次凍融循環(huán)后趨于穩(wěn)定。作者將該現(xiàn)象歸因于在凍結(jié)過(guò)程中，冰晶體的形成造成地質(zhì)聚合物固化土孔隙增大，但在融解過(guò)程中，孔隙并不能恢復(fù)到原來(lái)的體積，并且在反復(fù)的凍融循環(huán)作用下，地質(zhì)聚合物固化土的初始孔隙結(jié)構(gòu)被打亂后形成新的孔隙結(jié)構(gòu)。Samantasinghar等[79]也發(fā)現(xiàn)了上述規(guī)律，并指出粉煤灰-礦渣基地質(zhì)聚合物固化土的抗干濕性優(yōu)于抗凍融性。這可能是由于凍融作用導(dǎo)致地質(zhì)聚合物固化土生成多孔基質(zhì)和弱界面過(guò)渡區(qū)，二者共同作用下使土壤顆粒間膠結(jié)作用減弱[80]。

有研究表明，礦物添加劑可有效提高地質(zhì)聚合物固化土的抗凍融性。邵俐等[81]研究發(fā)現(xiàn)，在凍融循環(huán)作用下，摻入硫酸鈉和石膏可有效提高礦渣基地質(zhì)聚合物固化土的抗凍融性。這是由于加入硫酸鈉和石膏可以促進(jìn)礦渣的水化反應(yīng)，膠凝產(chǎn)物也會(huì)進(jìn)一步增加。并且相較于石膏，硫酸鈉對(duì)于礦渣基地質(zhì)聚合物固化土抗凍融性提升效果更好。

綜上可知，水泥固化土的抗凍融性較差，而地質(zhì)聚合物固化土的抗凍融性更為優(yōu)異。此外，摻入礦物添加劑有助于提高地質(zhì)聚合物固化土的抗凍融性，但是針對(duì)不同礦物添加劑對(duì)地質(zhì)聚合物固化土抗凍融性增強(qiáng)機(jī)理研究較少。

3.2 抗干濕性

吳燕開(kāi)等[82]基于室內(nèi)模型試驗(yàn)，研究了干濕循環(huán)作用對(duì)水泥固化膨脹性土（ES-C）、鋼渣粉+水泥固化膨脹性土（Es-SSP-C）以及鋼渣粉+水泥+ NaOH固化膨脹性土（Es-SSP-C-N）的耐久性能影響。研究結(jié)果表明，在相同干濕循環(huán)次數(shù)下，Es-SSP-C-N強(qiáng)度最高、質(zhì)量變化率最為穩(wěn)定，Es-SSP-C次之，ES-C最差。其主要原因?yàn)镹aOH有效激發(fā)了鋼渣的活性，提高了鋼渣的前期水化反應(yīng)速率。而ES-C強(qiáng)度下降原因在于隨著干濕循環(huán)次數(shù)的增加，試樣中鈣釩石缺少附著點(diǎn)，排列順序紊亂，內(nèi)部結(jié)構(gòu)受到破壞[83]。

有學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，用于干濕循環(huán)試驗(yàn)中液體介質(zhì)的種類對(duì)地質(zhì)聚合物固化土性能具有較大影響。Ngo等[84]研究了干濕循環(huán)作用下粉煤灰基地質(zhì)聚合物固化土在飲用水，濃度為0.725、6.7、12 g/L的NaCl溶液，以及pH值為4、6的酸性溶液中的耐久性。結(jié)果表明，在pH值為4溶液中，地質(zhì)聚合物固化土UCS在一定范圍內(nèi)隨著干濕循環(huán)次數(shù)增加而增加，當(dāng)干濕循環(huán)次數(shù)大于6次時(shí)，UCS出現(xiàn)下降。然而，在其他類型溶液中，地質(zhì)聚合物固化土在干濕循環(huán)1～3次時(shí)，UCS略有下降，而干濕循環(huán)超過(guò)3次時(shí)，地質(zhì)聚合物固化土UCS出現(xiàn)大幅下降。發(fā)生上述現(xiàn)象的原因?yàn)閜H值為4的溶液有利于粉煤灰基地質(zhì)聚合物固化土的內(nèi)部地聚反應(yīng)。Hoy等[85]也發(fā)現(xiàn)了上述規(guī)律，即粉煤灰基地質(zhì)聚合物固化土在pH值為4溶液中呈現(xiàn)出較好的耐久性。作者指出原因在于粉煤灰基地質(zhì)聚合物固化土在pH值為4溶液中，粉煤灰水化反應(yīng)較為完全，試樣中只存在少量的未反應(yīng)的粉煤灰顆粒，而在其他溶液中，較多的粉煤灰顆粒未參與水化反應(yīng)，只起到礦物填充的作用[86]，試樣內(nèi)部中存在較多孔隙，密實(shí)性下降，使溶液更易侵入試樣內(nèi)部，導(dǎo)致固化土強(qiáng)度下降。此外，作者還發(fā)現(xiàn)在干濕循環(huán)12次之后，試樣在飲用水中質(zhì)量損失率最高，為5.83，而在pH值為4和0.725 g/L的NaCl溶液中試樣質(zhì)量損失率相對(duì)較低。原因主要是粉煤灰基地質(zhì)聚合物固化土在酸性和鹽類溶液之間存在相互作用，有利于促進(jìn)粉煤灰的水化反應(yīng)，而飲用水對(duì)粉煤灰的水化反應(yīng)具有抑制作用。上述試驗(yàn)結(jié)果與Rios等[71]以及Rivera等[87]研究結(jié)果相符合，他們研究發(fā)現(xiàn)在干濕循環(huán)12次時(shí)，地質(zhì)聚合物固化土質(zhì)量損失為3.33%～7.45%。相較于粉煤灰基地質(zhì)聚合物，礦渣基地質(zhì)聚合物固化土具備更好的抗干濕循環(huán)性。Noolu等[88]研究發(fā)現(xiàn)，礦渣基地質(zhì)聚合物可顯著改善膨脹性土的抗干濕循環(huán)性，在12次干濕循環(huán)作用下，礦渣基地質(zhì)聚合物固化土UCS僅降低約10%。

3.3 抗化學(xué)離子侵蝕性

目前，學(xué)者們針對(duì)地質(zhì)聚合物抗化學(xué)離子侵蝕性能的研究主要集中于抗鹽類溶液、酸性溶液以及堿性溶液侵蝕試驗(yàn)。Jiang等[89]比較了礦渣基地質(zhì)聚合物固化土（LAC）和水泥固化土（LPC）在硫酸鹽侵蝕下的耐久性，結(jié)果表明，在Na2SO4溶液全浸泡120 d后，LAC表面完整，幾乎沒(méi)有裂縫。這是由于Na2SO4溶液中較高的pH值和Na含量有助于地質(zhì)聚合物保持內(nèi)部孔隙結(jié)構(gòu)的均勻性。LPC表面出現(xiàn)顯著的橫向和縱向裂縫。LPC的UCS在浸泡28 d前有所增加，后期抗壓強(qiáng)度出現(xiàn)急劇下降，然而LAC的UCS隨著浸泡時(shí)間的增長(zhǎng)而緩慢穩(wěn)定地下降。Rollings等[90]指出，Na2SO4溶液致使水泥穩(wěn)定土劣化的原因在于：SO42-通過(guò)毛細(xì)吸附作用侵入試樣內(nèi)部與土體中C-A-H、Ca（OH）2發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成的膨脹性鈣釩石晶體（AFt）可填充在土顆粒孔隙中，使土體內(nèi)部更為致密，強(qiáng)度也隨之有所提高。但隨著AFt生成量進(jìn)一步增加，產(chǎn)生的膨脹應(yīng)力造成土體內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞，聯(lián)通孔增加，孔隙率提高，試樣強(qiáng)度開(kāi)始驟減。

有學(xué)者通過(guò)研究粉煤灰基地質(zhì)聚合物固化土的抗硫酸（H2SO4）和抗氯化鈉（NaCl）溶液侵蝕性能發(fā)現(xiàn)，粉煤灰基地質(zhì)聚合物固化土表現(xiàn)出較好的抗H2SO4和NaCl侵蝕性，在28 d侵蝕作用下，NaCl和H2SO4對(duì)地質(zhì)聚合物固化土UCS的降低率分別不超過(guò)10%和38%[39]。這是由于硫酸根有利于粉煤灰基地質(zhì)聚合物結(jié)合相的結(jié)構(gòu)演化和致密化[91]。

此外，相較于單元地質(zhì)聚合物，二元地質(zhì)聚合物固化土具有更為優(yōu)異的抗化學(xué)離子侵蝕性。Samantasinghar等[79]研究發(fā)現(xiàn)礦渣-粉煤灰基地質(zhì)聚合物固化土在H2SO4、NaOH以及NaCl溶液浸泡365 d后，試樣UCS僅下降了2.87%、5.17%和8%。試樣強(qiáng)度下降的原因主要是地質(zhì)聚合物固化土在NaCl溶液浸泡后，試樣發(fā)生鈣的析出，生成Friedel’s鹽[92]，以及地聚反應(yīng)受到稀釋效應(yīng)影響[93]，而在H2SO4、NaOH溶液浸泡后，地質(zhì)聚合物中化學(xué)元素析出而造成固化土基體內(nèi)生成多孔結(jié)構(gòu)，孔隙增大[94]。

4 結(jié)論與展望

與普通硅酸鹽水泥（OPC）/石灰等傳統(tǒng)固化劑相比，地質(zhì)聚合物的廣泛使用可以有效提高大宗工業(yè)固體廢棄物的資源利用率，顯著降低二氧化碳等溫室氣體的排放以及減少煤炭等不可再生能源的消耗，有助于實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰、碳中和”戰(zhàn)略目標(biāo)。目前，地質(zhì)聚合物固化土已取得了較大的研究進(jìn)展，但還存在以下問(wèn)題尚待進(jìn)一步研究探討：

1）由于地質(zhì)聚合物原材料、堿激發(fā)劑種類繁多以及不同區(qū)域土壤性質(zhì)差異較大，近年來(lái)試驗(yàn)研究主要集中在地質(zhì)聚合物固化土宏觀力學(xué)性能、微觀結(jié)構(gòu)特征和耐久性方面，但對(duì)地質(zhì)聚合物-土壤體系的反應(yīng)機(jī)理模型研究報(bào)道不多。此外，今后應(yīng)針對(duì)不同土壤性質(zhì)的獨(dú)特性，研發(fā)與之對(duì)應(yīng)固化效果最為理想的地質(zhì)聚合物。

2）學(xué)者們針對(duì)地質(zhì)聚合物固化土開(kāi)展的力學(xué)性能試驗(yàn)較為單一，主要以無(wú)側(cè)限壓縮試驗(yàn)、三軸壓縮試驗(yàn)為主，而其他如三軸剪切試驗(yàn)、無(wú)荷載膨脹試驗(yàn)、自由膨脹試驗(yàn)、間接剪切試驗(yàn)以及沖蝕試驗(yàn)等具有代表性的巖土試驗(yàn)研究較少。

3）近年來(lái)，針對(duì)地質(zhì)聚合物固化土的耐久性研究主要是在凍融循環(huán)、干濕循環(huán)以及化學(xué)離子侵蝕等單因素下開(kāi)展的，然而，實(shí)際情況下固化土往往是在多因素耦合下服役的。因此，今后應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)刈匀画h(huán)境條件，開(kāi)展多因素耦合情況下地質(zhì)聚合物固化土的耐久性研究。

4）地質(zhì)聚合物固化土纖維加筋材料主要為聚丙烯纖維、玄武巖纖維以及玻璃纖維等傳統(tǒng)纖維，對(duì)中國(guó)儲(chǔ)量豐富、生態(tài)環(huán)保的天然纖維（竹纖維、秸稈纖維、動(dòng)物纖維等）對(duì)地質(zhì)聚合物固化土的力學(xué)性能、耐久性影響以及增強(qiáng)機(jī)理研究較少。

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