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1、土壤固化剂常用术语(1)离子土壤固化剂/ 土壤稳固剂是一种由多个强离子组合而成的水溶剂。可用 来改变无机土壤的化学与物理性质，从而使土壤能达到常规方法所不能达到的压 实密度、防渗性和承载能力。由于它是一种催化剂，其功效并不会随着时间的 推移而逐渐减弱；相反，只要土壤中含有水分，它的功效就会一直延续下去。(2)催化剂(Catalyst)能引起化学变化或增加化学反应性的一种物质。离子(Ion)原子失去或得到电子后所形成的带电粒子，或带电原子团。(4) 离子交换(Exchange of Ion)土壤胶体所吸附的离子与ISS溶液中的离子相互交换的作用。(5) 固结(Consolidation Stab
2、ilizing)松软土壤在外力作用下被压缩、去水而逐渐密实的过程。(6) 固化(Solidifications 或 Solidify)使具有反应活性的、相对分子质量较低的物质发生化学反应而转变成网状高聚物 质的过程。(7) 强化(Stabilization)通过适当反应使土壤中的吸附水去除而使土壤达到永久固化的过程。(8) 稳定性 (Stability) 土或材料在其压实度对应下的稳定度之特性。在土壤中，有一种不易被水泡散 的土壤团粒结构，它通常在钙、镁等离子与有机物质胶结作用下形成，是直径 为110mm的球粒状土壤结构。在团粒结构内有毛细管孔隙，在团粒之间有非 毛细管孔隙。这样能使土壤既保水
3、又透水。对工程而言，ISS处理的团粒结构内的毛细管孔隙水，经机械压实后，最终达到机械稳定性和水稳定性双重稳定标 准。(9) 密实度(Density)单位体积内固体颗粒排列紧密的程度，有两种表示方法：一是以单位体积内的质量即密度(包括湿密度、干密度等等)：二是固体体积率。(10) 压实度(Degree of Compaction)土或材料压实后的干密度p d与该土或材料的标准十密度p b之比，即压实度为： K=p d/p b对于一些路面材料，特别是不宜于用击实试验法确定其最大十密度 的材料，压实度K也可用固体体积率来表示，即K=固体体积率=压实后的十密 度 /该材料颗粒的密度。(11) 安定性
4、(Soundness)当土或材料(尤其是水泥)中含有过量游离氧化钙、氧化镁或三氧化硫时，在固 硬化过程中出现的特性，如出现裂缝、弯曲等体积变化不均匀现象时，称其为安 定性不良。(12) 软化(Softening)这里指的是用离子交换法去除水中的钙、镁离子以降低水的硬度。(13) 化合水是一种以离子形式参与组成矿物品格的氢氧根离子OH 一和水合氢离子H3O+，它 约束在土壤矿物品体结构中，所以又叫结品水或结构水。这种水数量上很少，不 可能通过干燥的办法去除，只有在5001000C高温下，当晶格破坏时才释放出 来。从工程学的观点上说，这种水是土壤团块的组成部分，完全可以不予考虑， 而且ISS对它也
5、难起作用。(14) 吸附水又称因湿气所衍生的水，是粘附在土壤矿物颗粒表面上的吸湿水。可以通过十 燥的办法部分去掉，但不能完全排出干净。不能去掉的这部分吸附水叫强结合 水或吸湿水，它是由分子引力和静电引力牢固地吸附在土壤颗粒表面的水， 它溶解盐类物质的能力很弱，导电性低，在一78C下仍不冻结。土壤通过加热可 部分去除吸附水，但当它再冷却时，会由于环境湿度而从周围空气重新吸收水分， 吸水量取决于环境湿度的大小。ISS的作用主要是对这部分水而起的。当ISS 加入到土壤后，发生化学反应，会使土壤空隙中的水离子变成自由水，从而被排 出或蒸发掉。这样，土壤颗粒表面所吸附的水会减少，土壤的湿胀干缩的趋势大
6、为减小，从而增强了其稳定性。(15) 表面张力水土壤中最大量的水是以表面张力水的形式存在的。这种水可以存在在土壤颗粒之 间的接触点(被表面张力吸附着)或作为粒间水存在，如果没有这种表面张力， 这种水就会以小水滴的形态自由地停留在毛细管及粒间空隙中。(16) 毛细管水这是一种由于毛细管引力而存在于土壤毛细管孔隙中的水，即存在于土壤颗粒间 孔隙中的聚集水，通过渗流、蒸发、植物抽吸或其它适当形式的设备抽吸，这种 水可部分或全部去掉。(17) pH值一一酸碱度水平在化学上，pH值的定义是溶液中氢离子浓度的负对数，即pH= lg(H+)在22C 的纯水中，H+浓度和氢氧根离子OH一的浓度是相等的，即H+
7、 = OH=10-7 (mol/1)对于纯水或极稀溶液，其酸碱度可认为是中性的，pH值=7。pH值 =17，表示溶液呈酸性；pH值=714，表示溶液呈碱性。当水中加入了带酸性的ISS原液后，H+浓度增大，溶液呈现酸性。如果将呈酸 性的ISS水溶液与土壤相拌合，由于土壤有可能是碱性的，就有可能改变土壤的 酸碱性。所以，这就存在着一个ISS、水、土壤三者之间的pH值平衡的问题。椐实践，(ISS原液+水+ 土壤)的pH值8为较佳。不同的ISS产品在其外 包装上都明显地标示其pH值土壤分类体系根据中华人民共和国行业标准公路土工试验规程(JTJ051 93)。中国交通 的土壤划分方法为：200 60 -
8、 20 5 2 - 0.5 0.25 0.074 -0.002(mm)图3.1 土壤的粒组划分图土壤分类总体系如下：图3.2 土壤分类总体系图巨粒土 巨粒组质量多于总质量的50%的土壤称为巨粒土。其中，它又可分为漂（卵） 石、漂（卵）石夹土、漂（卵）石质土三大类。图3.3巨粒土壤分类体系（1）漂（卵）石：巨粒组质量多于75%的土，它又可分为漂石和卵石两小类：漂石：漂石粒组多于总质量50%的土称漂石，记为B。卵石：漂石粒组少于或等于总质量50%的土称卵石，记为Cb。（2）漂（卵）石夹土：巨粒组质量占总质量的75%50%的土，记BSl。其中它又可分为两小类：漂石质土：漂石粒多于卵石粒的土称为漂石质
9、土，记为SlB；卵石质土：漂石粒少于或等于卵石粒的土称卵石质土，记为SlCb。粗粒土粒组质量多于总质量50%的土称粗粒土。其中，它又可分为砾类土和砂类土。砾 粒组质量多于总质量50%的土称为砾类土，它又可按下图细分为各小类：图3.4砾类土壤分类体系粗粒土中，砾粒组质量少于或等于50%的土称砂类土，其分类体系见图3.5。图3.5砂类土分类体系砂又可进一步细分为粗砂、中砂、细砂。粒径大于0.5mm的颗粒多于总质量50%的砂称粗砂；粒径大于0.25mm的颗粒多于总质量50%的砂称中砂；粒径大于0.074mm的颗粒多于总质量75%的砂称细砂。细粒土试样中，细粒组质量多于总质量50%的土称为细粒土。其分
10、类体系见图3.6。图3.6细粒土分类体系体系中，粗粒组质量少于总质量25 %的土称细粒土;粗粒组质量为总质量25% 50%的土称含粗粒的细粒土；含有机质的细粒土称有机质土。细粒土又可按其 塑性细分，WL50%的土称高液限土。见图3.7。图3.7细粒土塑性图细粒土按其在塑性图中的位置不同划分小类：(1)位于A线以上，B线以右，称高液限粘土记为CH； B线以左，IP = 10线以 上，称低液限粘土，记为CL。(2)位于A线以下，B线以右，称高液限粉土； B线以左，IP=10线以下，称 低液限粉土，记为MH。ISS的土壤分类体系 一般地，ISS 土按图3.8来划分。图3.8 ISS 土壤分类体系土壤
11、的性质对于工程来说，人们最关心的土壤的性质主要有：体积稳定性、强度、渗透性、耐久性等。（1）体积稳定性粘土质土壤中水气含量的变化会导致其膨胀和收缩。稍微改变 土壤的含水量，哪怕只有12%的改变，也会产生有害的膨胀，导致道路出现 灾难性的破坏。土壤湿了又十、十了又湿这样的反复循环会导致建筑物中出现 裂缝、地下管线破裂等。土壤的季节性水气含量变化可以深达三米，但通常主 要影响顶上11.5米的范围。要注意的是，含水量本来较低的粘土最可能出现 问题，因为它们的膨胀潜势最大。防止或减少水气入侵到基层材质有很多种方 法。完全压实可以阻止水气的运移，因为它可减小其内部的虚空空间，从而限制 了土壤中水的体积。
12、（2）强度土壤的强度主要与其水气的含量有关。湿的土壤其强度及承载能力都 会下降，如果这种土壤含有大量的有机物，其强度及承载能力会进一步下降。如 果含粘土较多的土壤完全被干燥，它将变成很紧密的团块，它被压实后，其承载 能力将可与岩石比美。土壤中水的含量也是很多实际问题的主要根源。减少水 气含量和压实可以大大提高土壤的强度及形变阻力。（3）渗透性渗透性是衡量水从土壤中运移的参量。如果土壤的渗透性很高，有 水渗入时就会产生软化，也会因为渗流而造成破坏。水气运移的最通常方式是由 于重力作用，但渗透产生的问题主要有两个：一是毛孔压力的消散，二是渗流。高渗透性可能是由于低压实度引起的，因为这会产生大量的空
13、隙。空隙也会由于 某些物质流失及土壤团聚而产生。（4）耐久性 耐久性指的是土壤表面抵抗因风、雨、交通而引致的风化及侵蚀的 能力，耐久性关乎到道路的表面问题及维护成本。道路或基础设施的耐久性取 决于土壤的机械稳定性，土壤必须尽可能地在范围比较宽的气候及环境条件下保 持它这种稳定性。物质只有在压实时其强度才最高，所以，稳定性又取决于其 密度。大多数的土壤会因为潮湿而使强度降低，所以，稳定性还取决于排水情况。 因此，足够的压实及排水情况对道路或基础设施的稳定性是至关重要的。（5）土壤的形态一一阿太堡限土壤可以处于多种状态，因其含水量不同，不同 状态的土壤会有不同的体积，如图3.9所示。按土壤中含水增
14、加的顺序，土壤 的状态可分为固态、半固态、塑态和液态。阿太堡限可用来确定这些不同状态的 分界线：收缩限SL区分固态与半固态；塑限PL区分半固态与塑态；液限LL区 分塑态与液态。土壤的各种工程特性都可以用以上的各项指数进行衡量。反过 来，这些指数也会影响到土壤的许多工程特性。图3.9 土壤的阿太堡限图中，W（%）为天然含水量。SL（%）收缩限。表示土壤含水达到这一值时从液限风干能达到的最大体积。PL （%）塑限。土壤刚刚能发生塑性变形而不破碎时的最低含水量。LL （%）液限。表示土壤刚刚能开始游动时的最低含水量。PI （或IP）塑性指数，是土壤液限与塑限之差，即土壤处于塑态时的含水 范围。LS
15、(%)线性收缩。是当一个土壤试件在收缩模型中让它从液限风干时其原 长度的收缩量。IL液性指数。是土壤当前的含水量相对于液限与塑限的一种量度。土壤的活性(The activity of a soi)是一个很重要的概念，其定义是：塑性 指数PI同其按重量计的粘粒(小于0.002mm)含量百分率之比。活性小于1的 土壤为低活性土壤；12之间的为中等活性土壤；而大于4的土壤为高活性土 壤。土壤的细粒含量及其类型(The proportion and type of fines in soi)又是 另一个重要的概念，它不仅影响土壤的塑性，而且还会大大影响土壤的工程特性。 当粗粒土壤中的粉砂与粘土成分小于总量的5%时，这些粉砂与粘土对该土壤的 工程特性几乎没有什么影响；含量为12%的细粒会使土壤不掺水。细粒的含量 与类型还会影响到土壤是否可用，故土木工程中有关规范都强调一定的细粒含 量。注：A 履带式拖拉机;B 胶轮碾压设备;C钢轮压路机;D 羊角碾;E碎土机F密团湿度控制设备粘土及其性质土壤的性质及行为变化很大，主要是随其大小及形状而改变，所以，主要是以颗 粒大小作为土壤分类的标准。当然地，土壤的行为特性不仅仅决定于颗粒大小 及塑性，诸如结构、矿物学组织、
