對於無機類土壤固化劑，該類材料一般為固體粉末，以石灰、水泥、礦渣和矽酸鹽等為主要成分。

該類材料與水接觸後可發生水化反應，產生水化硫酸鈣、水化矽酸鈣等凝膠產物，該產物部分與土壤中礦物活性成分絡合連線土壤顆粒，部分通過自身固化生產骨架結構，進而固化土體，穩定土壤。

此外，無機類土壤固化劑與水作用後會釋放鈣、鎂、鋁等高價陽離子，它們會與土壤膠體顆粒吸附層中的低價鈉離子或鉀離子發生離子交換，減弱土壤膠體顆粒中雙電層的厚度，破壞土壤顆粒表面的吸附水膜，進而降低土壤膠體顆粒間的排斥作用，促進土顆粒間的凝結。

無機類土壤固化劑資源較豐富，固土效能較好，成本也比較低，目前在市場上佔據主流，但其摻入量較大，運輸成本高，在一定程度上限制了其進一步發展。

1.2 有機類土壤固化劑

對於有機類土壤固化劑，其成分多以高分子材料為主，高分子材料的大分子結構使其在提升土壤強度方面具有特有的優勢。

按作用機理分類可將有機高分子類土壤固化劑分為離子類和非離子類。離子類高分子土壤固化劑可通過水解、電離等反應產生帶電基團，進而利用這些基團與土壤中帶電粒子間的靜電引力連線土壤顆粒，起到固土作用。

有機類土壤固化劑具有摻入量較少、運輸方便、施工簡單等優點，但其部分產品易分解、固土效果不穩定，需進一步提升其效能。

1.3 生物酶類土壤固化劑

生物酶類土壤固化劑多呈液態，由有機質發酵而成，多為發酵濃縮液，屬蛋白質多酶基混合物，與土壤接觸後，在土體表面，其在酶的催化作用下改變土體結構，配合外壓實作用會形成硬化層; 在土體內部，生物酶類土壤固化劑多帶電荷，與無機類土壤固化劑類似，可與土壤膠體中的低價鈉離子與鉀離子發生離子交換，破壞膠體顆粒表面雙電層與水化層，提升土體內部強度。

生物酶類土壤固化劑對土壤種類具有較強的選擇性，在一定程度上限制了其應用。

2 土壤固化劑的研究現狀

自20世紀50年代以來，隨著材料科技的發展，基於工程建設的需求和環境保護的需要，以美國為代表的一些國家開始大力研究土壤固化材料。

初期他們從石灰水泥等無機固化劑入手，諸如Ｒawas 等將人造火山灰和石灰水泥用於膨脹土的改良，Bell等將水泥類土壤固化劑應用於黏土加固，Shirazi 等進一步提出將煤灰粉與石灰混合使用可以有效減少固化過程中引起的土體開裂問題，另外Bell還對向石灰水泥中新增PFA與Miller等新增劑展開了研究。

隨後，越來越多的有機類以及生物酶類材料進入土壤固化領域，如Attom 等利用橄欖油榨油殘渣燃燒產物改良膨脹土膨脹特性; Yönter 等研究了不同型別土壤與聚乙烯醇( PVA) 的相互作用; Khatami 等將植物萃取物等用於提升固化土土體強度。

隨著大量的研究，目前已經制造出很多商業化成品，如美國帕爾瑪公司生產的固化酶，貝塞爾公司生產的貝塞爾液態有機高分子土壤固化劑(BS－100濃縮型和TS－100加強型) ，德克薩斯土壤控制國際公司生產的TOP－SEA系列液態土壤穩定劑等。

國內在土壤固化材料方面的研究則較晚，大體上於20世紀80年代起步。

近年來，中國學者在借鑑國外研究經驗的基礎上，結合中國土壤特性與特點，也做了大量研究工作，如: 樑文泉等將改性二氧化矽、活性鋁和鐵通過配比得到一種灰白粉末狀土壤穩定劑;黃曉明等以石灰、水泥、矽酸鹽礦渣為主要材料，並新增馬來酸、碳酸鈉、氫氟酸、三乙醇胺等不同型別的新增劑，得到一種適用於黏土的土壤穩定劑; 尚路等研製出一種可用於膨脹土改性的離子型土壤固化劑，這種固化劑可破壞土壤雙電層，使其利於壓實等。

目前雖然與國外尚有較大差距，但也有部分產品已得到實際應用，如NCS系列、硫酸鹽系列等。

3 土壤固化劑在防治水土流失中的應用

隨著中國土壤固化技術的發展，目前土壤固化材料被廣泛應用於各個領域，其中在防治水土流失方面取得了明顯的社會、經濟與生態效益。

3.1 邊坡固化

隨著生產建設專案的迅速增長，各種建設工程造成的裸露坡面也隨之增加，在降雨等條件的作用下，容易造成坡面及周邊嚴重水蝕。

土壤固化劑可利用自身特點實現高效快速固土護坡。汪勇等將STW型高分子固化劑應用於邊坡固化，他發現該固化劑能在邊坡成膜，對於提高邊坡穩定性具有積極作用，且邊坡穩定性隨固化劑濃度與加固深度增加而增加。項偉等使用ISS型有機類土壤固化劑對提高滑帶土的抗剪強度進行了試驗探索，他發現ISS可改善滑帶土塑性指數、孔隙比、自由膨脹率，且其可改變土壤表層電層結構，提升表層土壤憎水性，有效提高邊坡穩定係數。

此外EN-1 系列與SH系列等土壤固化劑也都被應用於邊坡固化，並取得了不錯的經濟效益。

3.2 揚塵防治

生產建設專案造成的裸露地表還會帶來嚴重的粉塵危害。目前，解決開放性塵源汙染最有效的方法之一就是採用土壤固化劑進行的化學抑塵技術。

周科平研究了3種不同型別的土壤固化劑，對其抗風效能與抗水效能進行了評價，並探討了其在尾礦乾料堆應用的可能性。王永康等利用羧甲基纖維素與丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯接枝，並與甘油與辛癸基葡糖苷復配，得到DS型高分子材料，並將其應用於降低某建築施工地粉塵，取得了不錯效果。李敏等將SH 系列高分子類土壤固化劑應用於某生產建設專案，並著重評價了其抑塵、抗衝效能。

3.3 荒漠化防治

長期的風蝕水蝕作用使土壤結構鬆散、營養物質大量流失，造成土壤肥力下降，植物根系裸露，成活率低，並最終導致土地荒漠化和生態環境惡化，土壤固化劑對其治理具有積極作用。

劉軍等將白沙蒿種子表皮提取物沙蒿膠應用於荒漠化治理，其噴灑在沙土表面後能迅速形成固結層，經濃度大於0.10% 的沙蒿膠處理後，沙土的抗風蝕效能大大提升，大團聚體質量百分數顯著增加，能起到良好的固沙效果，且能促進植物微生物的增長，改善土壤環境，促進植被恢復。李元元等也研究了固化材料對土壤抗風蝕效能的影響，他以羅地亞公司生產的JagC162、HP-120、CMC材料為研究物件，展開了荒漠化防治試驗，研究發現這些材料對於裸土均具減蝕效應，施用劑量越大，風蝕率越低，減蝕效應越好。且隨著施用劑量增加，土壤結皮硬度、厚度均增大，可有效抵抗風蝕，減少荒漠化面積。4 有機高分子類土壤固化材料研究進展

有機高分子類土壤固化劑因其摻入量較少、運輸方便、施工簡單等優點而具有廣闊的應用前景，是目前研究的熱點。下面將著重介紹應用於防治水土流失研究的熱門有機高分子類材料。

4.1 聚丙烯醯胺

聚丙烯醯胺( PAM)是一種以丙烯醯胺單體為主要原料且經過自由基聚合反應製得的功能高分子材料，享有“百業助劑”之稱。離子類PAM中，陽離子型聚丙烯醯胺( CPAM)由於價格較貴且對水生生物生長有一定影響而較少應用於防治水土流失，但陰離子型聚丙烯醯胺(APAM)卻是水土流失防治研究中應用最多的高分子土壤固化材料，被廣泛應用於減少水蝕、減少風蝕、火災後土壤治理等。

應用於防治水土流失的APAM多選用線性水溶性PAM，它們能有效吸附於土壤，且吸附後很難解吸。施用APAM後，土壤容重降低，團聚體穩定性增強，水動力學引數得到改善，對水分的蓄滲能力得到提高。

近年來，研究者以APAM為基體得到更多型別的固化劑配方，以進一步提升其效能。如: Wu 等把APAM與氯化鈣、矽酸鈉等共混，發現通過共混改性形成協同效應，大大提升了APAM 在增強土壤穩定性和改良土壤滲透性方面的能力。蘇洋利用磷石膏、矽藻土和APAM復配得到一種固化劑配方，並將其用於礦區土壤的治理，該配方在提升土壤保水效能、減少水土流失的同時，還能吸附土壤中重金屬離子，減少礦區土壤中重金屬離子的擴散。

土壤固化劑的優勢：使用方便，施工簡單能縮短工期，水穩定性好，防凍穩定性高，具有廣泛的使用性，抗壓強度高可延長建築物的使用壽命，而且土壤固化劑節能環保，它的生產和使用均無汙染。

土壤固化劑是一種由多種無機、有機材料合成的用於固化各類土壤的新型節能環保工程材料。它與土壤混合後通過一系列物理化學反應來改變土壤的工程性質，能將土壤中大量的自由水以結晶水的形式固定下來，使得土壤膠團表面電流降低，膠團所吸附的雙電層減薄，電解質濃度增強，顆粒趨於凝聚，體積膨脹而進一步填充土壤孔隙，在壓實功的作用下，使固化土易於壓實和穩定, 從而形成整體結構，並達到常規所不能達到的壓密度。經過土壤固化劑處理過的土壤，其強度、密實度、回彈模量、彎沉值、CBR、剪下強度等效能都得到了很大的提高，從而延長了道路的使用壽命，節省了工程維修成本，是當前理想的築路材料選擇。

使用過美國貝賽爾土壤固化劑，知道他們的土壤固化劑很不錯，優勢很多，比如說：可以節約築路成本，縮短工期。與使用傳統的路面基層材料築路相比可節約築路成本的30%～50%，可縮短工期約50%。