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派 酶主要用于筑路

日期:2019-04-13 11:35

  慧聪涂料原料网讯:摘要:本文阐述了派酶土壤固化剂的特点、作用机理及其在道路基层、垃圾处理和淤泥与资源化利用等方面的应用;总结了我国科技工作者对该新型土壤固化剂的研究现状和存在的问题;分析了其与传统的土壤固化剂相比所具有的突出优点,最后指出未来努力的方向,为扩大该新型材料在我国的应用领域与明确研究方向具有重要的实践意义。

  周海龙,申向东,薛慧君(内蒙古农业大学水利与土木建筑工程学院,呼和浩特010018)

  土壤固化剂,是指常温下添加在土壤当中能够直接胶结土体中土壤颗粒表面或能够与粘土矿物发生水化反应、离子结合、生物作用等过程,并且能够在一定程度上改善土壤密实性、强度、弹性和耐水性等性能的材料。土壤固化剂以其因地制宜、就地取材、施工方便、成本低廉等优点,已被广泛适用于土木、市政、环保、交通、水利、港口以及油/气田工程等领域[1-4];在农业工程中,常被用于池塘、湖泊清淤以及淤泥质土的处理,渠道、堤坝防渗,农田水利设施的节水改造等[3]。总之,土壤固化剂可用于对所有土壤的加固、稳定和抗渗处理以及对污染物进行资源化利用。

  土壤固化剂种类繁多,根据其外观形态,土壤固化剂有液剂和粉剂2类。根据其主要成分,可以分为无机化合物类、有机化合物类、生物酶类、复合型固化剂等4类[5]。

  无机化合物类土壤固化剂一般为粉末状,多采用水泥、石灰、粉煤灰、各类矿渣、煤矸石等;有机化合类土壤固化剂多为液体状,目前主要由水玻璃类、环氧树脂类、高分子材料类和离子类等中的一种或多种组合配制而成;生物酶类土壤固化剂为液体状,由有机质发酵而成的多酶基产品,主要有Conaid-super,EnzymeX-22,Terra-zyme,Perma-zyme,Roadbond和Endura-zyme等产品。复合类土壤固化剂包括固体和液体两种形态,是由两种或两种以上的化学物质按一定比例配合形成的一种新型固化材料。但我国对有机化合物类和生物酶类固化剂的研究工作很少,针对某一个具体工程开展工程应用和开展相关试验的文章较多,但综合总结生物酶类土壤固化剂在我国最新应用与研究成果的文章较少,所以十分有必要总结我国科技工作者近些年在生物酶土壤固化剂方面的应用和研究成果,为扩大该新型材料在我国的应用领域与明确研究方向具有重要的实践意义。

  本文针对生物酶土壤固化剂应用最广的产品-Perma-zyme(以下简称派酶),阐述了其基本性能、应用及研究现状、作用机理以及与传统的土壤固化剂相比所具有的突出优点,并指出该固化剂研究中存在的问题以及未来努力的方向。

  派酶作为一种优良的土质改良材料,其英文名为“Perma-Zyme”,过去曾也被称为“铺而满”[6]或者“帕尔玛”[7]。派酶富含酶类物质,这些酶类物质经自然发酵和提取而成。它是由美国国际酶制品有限公司于上世纪40年代研制成功,其产品的型号由最初的01X发展到现在的11X。派酶为高度浓缩的液态制剂,棕褐色,气味芳香,无毒,有微甜味,密度为1.08kg/L,沸点为100℃[8]。存放条件:在49℃以下非露天存放,保存期为2年以上,产品冷冻后经消融仍可使用。储存时应避免与强酸、强碱性物质接触。派酶性能稳定,但在高温条件下会失效。派酶为可兼容物,不含聚合物,不产生毒害性副产物,对使用环境无特殊要求。

  1995年,由北京怡天生物工程公司和上海大庆能源有限公司联合引进,美国国际酶制品公司派遣工程主管乔治.波特先生(GeorgeW.Porter)在北京市昌平县亭自庄乡建造了中国第一条派酶路基样板道路,取得了成功,经过多年使用后,派酶道路的优点得到充分体现。接着派酶在北京、上海、辽宁、湖南、内蒙古、青海、安徽、河南、新疆、西藏等20多个省、自治区及直辖市采用,修筑了不同等级的帕尔玛路面基层高达数千公里[9]。

  1997年,湖南省开始在县乡公路(华容县的注朝线、泪罗市泪营线、岳阳市云溪区排泉线年来的观察对比,发现帕尔玛基层在稳定性方面的技术与经济指标,均优于传统的石灰稳定土、综合稳定土、石灰粉煤灰碎石等基层结构,得出对县乡公路建设与改造具有推广应用的价值[10]。1998年,内蒙古自治区交通厅印发了《帕尔玛土壤固化酶筑路技术须知》[11],以推广应用该产品及其筑路技术,在沥青路面破损后修复改造中,广泛使用了帕尔玛固化酶,效益十分明显。同年,青海省也于在国道G315线上铺筑了帕尔玛路面基层试验路,发现在高寒、高湿或干燥多风的极其严酷的自然环境下,帕尔玛基层仍然能表现出良好的稳定性和整体性,随后在低交通量的次高级路面中推广应用,取得了良好的效果[12]。安徽省在长江南岸堤顶防汛道路设计中采用泥结碎石加掺帕尔玛路面,发现帕尔玛路面可较大幅度地降低工程造价,适宜轻型汽车行驶,不宜行驶重车[13]。2000年,河南省将帕尔玛筑路技术在一些县、乡三级公路上进行应用,利用帕尔玛土壤固化酶铺筑基层,面层采用乳化沥青表面处治,粘结性能良好,固化稳定效果明显,收到了很好的经济效益和社会效益[14]。同年新疆也采用“铺而满”土壤固化酶,进行了包括室内试验、现场施工及竣工检验等多项工程实践,结果证明:采用“铺而满”土壤固化酶加固天然砂砾,可有效提高基层、底基层无侧限抗压强度,从而降低路面结构层厚度,减少土石方用量;同时可以节约施工用水约20%,对盐渍土一样适用,基层的透水性很小,对防止路基冻胀和翻浆有一定的作用[6]。2005年,西藏拉萨市当雄县至纳木湖公路施工段采用了帕尔玛裸基作为试验路段,上面未加铺沥青面层,经历了多雨、多雪、干燥、日照强烈以及平均海拔高度4500m的多重考验,一直未养护,路基基本完成,并没有出现任何松散现象[15]。

  可见,在我国,派酶主要用于筑路,其他用途还需要不断拓展。在国外,派酶已被广泛用于筑路、筑堤、筑坝、垃圾填埋处理、基础加固等领域,显示出其明显的价格优势和突出的环保价值。由于我国没有该项技术的国家标准和行业标准等一些强制性标准,没有掌握该酶的生产技术,所以在推广应用上有一定的难度。

  派酶在我国的应用过程中,所体现的环保价值、经济和社会效益,引起了我国工程技术人员和科研工作者的关注。

  汪建国(1999)[10]通过试验对比,发现同等厚度的帕尔玛基层比石灰碎石土基弯沉值降低40×10-2mm~50×10-2mm,用16~18cm厚的帕尔玛基层就可达到22~24cm厚的石灰碎石土基层的相同弯沉值效果。

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