前言：

土是岩石风化的产物，具有非连续性、不均匀性和三相性。
将土颗粒人工胶结的材料称为土体固化剂。
由于土的种类繁多，物理、化学性质千差万别，选取或研制合适的固化剂是一个复杂的问题，不仅需要考虑工程要求和土质条件，还需要综合考虑水文地质条件、环境条件、经济效益、环境效益和社会效益等因素。充分了解固化剂的特性是选取或研制合适固化剂的基础，而固化剂的组成材料与制备过程、固化剂与各类土的作用机理决定固化剂特性及其在土体中的应用技术。
笔者在对各类土体固化剂进行梳理、汇总的基础上，介绍了各种固化剂的原材料来源、制备过程、生命周期评价、作用机理及其在土体加固、废土材料化、污染土修复、止水防渗和防水堵漏等方面的应用。
希望本书能为新型固化剂的研究与制备提供思路，为固化剂的合理选取提供理论依据和技术支撑。
本书共15章，由武亚磊和杨俊杰编著。本书部分内容是国家自然科学基金资助项目（No. 51779235；52078474）和课题组的研究成果，在此特别感谢国家自然科学基金委员会的支持，特别感谢课题组毕业生及在校生的研究工作。同时，特别感谢化学工业出版社的支持和编辑的辛勤付出。
由于笔者水平有限，书中不足之处在所难免，恳请专家和读者批评指正。

编著者
于中国海洋大学
2022年1月  

目录：

0 绪论

1 水泥类固化剂
1.1 概述 5
1.1.1 原材料 5
1.1.2 生产过程与生命周期评价 8
1.1.3 反应机理与微观表征 13
1.2 水泥与土中成分的作用机理 32
1.2.1 水泥与矿物的作用机理及固化模型 32
1.2.2 水泥与水溶盐的作用机理 37
1.2.3 水泥与酸碱成分的作用机理 39
1.2.4 水泥与污染成分的作用机理 40
1.2.5 水泥与有机质的作用机理 44
1.2.6 小结 46
1.3 固化土 46
1.3.1 强度与变形 47
1.3.2 渗透特性 61
1.3.3 劣化特性与耐久性 62
1.3.4 微观特性 63
1.3.5 固化机理 65
1.4 半固化土 65
1.4.1 半固化土室内模拟试验方法 66
1.4.2 废土与固化剂拌和试验 67
1.4.3 半固化土的击实与性能试验 68
1.4.4 固化剂掺量界限范围的确定 72
1.5 固化/稳定化污染土 75
1.5.1 室内试验研究方法及评价标准 76
1.5.2 宏观力学特性 84
1.5.3 浸出特性 87
1.5.4 渗透特性 90
1.5.5 劣化特性与耐久性 91
1.5.6 微观特性 92
1.5.7 固化/稳定化机理 96
1.6 结语 97
参考文献 97

2 石灰类固化剂
2.1 概述 108
2.1.1 原材料 108
2.1.2 生产过程与生命周期评价 108
2.1.3 反应机理与微观特性 110
2.2 固化土 113
2.2.1 气硬性石灰固化土 113
2.2.2 天然水硬性石灰固化土 116
2.2.3 固化机理 118
2.3 半固化土 119
2.3.1 界限含水量 119
2.3.2 击实特性 120
2.3.3 强度特性 120
2.3.4 渗透特性 122
2.3.5 劣化特性与耐久性 123
2.3.6 微观特性 124
2.4 固化/稳定化污染土 124
2.4.1 强度特性 124
2.4.2 浸出特性 128
2.4.3 劣化特性与耐久性 128
2.4.4 微观特性 129
2.4.5 固化/稳定化机理 130
2.5 结语 131
参考文献 131

3 水玻璃类固化剂
3.1 概述 134
3.1.1 水玻璃的分类 134
3.1.2 原材料与改性材料 135
3.1.3 制备过程与生命周期评价 138
3.1.4 反应机理与微观特性 138
3.2 固化土 142
3.2.1 水玻璃固化剂 142
3.2.2 改性水玻璃固化剂 145
3.2.3 固化机理 149
3.3 半固化土 150
3.3.1 界限含水量 150
3.3.2 击实特性 150
3.4 结语 151
参考文献 152

4 磷酸盐类固化剂
4.1 概述 154
4.1.1 原材料 154
4.1.2 制备过程与生命周期评价 160
4.1.3 反应过程与微观特性 162
4.2 固化土与半固化土 174
4.3 固化/稳定化污染土 174
4.3.1 强度与变形 174
4.3.2 浸出特性和渗透特性 175
4.3.3 劣化特性与耐久性 175
4.3.4 固化/稳定化机理 175
4.4 结语 176
参考文献 177

5 碱激发类固化剂
5.1 概述 183
5.1.1 原材料 183
5.1.2 制备过程与生命周期评价 227
5.1.3 反应机理与微观特性 229
5.2 碱激发类固化剂设计方法 252
5.3 碱激发类固化剂与土中成分的作用机理 255
5.3.1 与矿物的作用机理 255
5.3.2 与水溶盐的作用机理 256
5.3.3 与酸碱成分的作用机理 257
5.3.4 与污染成分的作用机理 258
5.3.5 与有机质的作用机理 260
5.4 固化土 260
5.4.1 强度与变形 260
5.4.2 渗透特性 265
5.4.3 劣化特性与耐久性 266
5.4.4 微观特性 266
5.4.5 固化机理 270
5.5 固化/稳定化污染土 271
5.5.1 强度与变形 271
5.5.2 浸出特性 276
5.5.3 渗透特性 277
5.5.4 劣化特性与耐久性 278
5.5.5 微观特性 278
5.5.6 固化/稳定化机理 281
5.6 结语 281
参考文献 282

6 镁质类固化剂
6.1 概述 300
6.1.1 镁质水泥分类 300
6.1.2 原材料 301
6.1.3 制备过程与生命周期评价 304
6.1.4 反应机理与微观特性 307
6.2 配比设计方法 320
6.3 固化土 325
6.3.1 氯氧镁水泥固化土 325
6.3.2 硫氧镁水泥固化土 330
6.3.3 硅酸镁水泥固化土 332
6.3.4 活性氧化镁碳化水泥固化土 334
6.4 固化/稳定化污染土 336
6.4.1 氯氧镁水泥固化/稳定化市政污泥 336
6.4.2 硫氧镁水泥固化/稳定化电镀污泥 338
6.4.3 硅酸镁水泥固化/稳定化污染土 339
6.4.4 活性氧化镁碳化水泥固化/稳定化污染土 344
6.5 结语 351
参考文献 351

7 离子土类固化剂
7.1 概述 360
7.1.1 原材料 360
7.1.2 应用方法与生命周期评价 361
7.1.3 反应机理 361
7.2 离子土类固化剂与土中成分的反应机理 361
7.3 固化土 364
7.3.1 基本物理性质 364
7.3.2 强度特性 366
7.3.3 劣化特性与耐久性 367
7.3.4 微观特性 368
7.4 半固化土 371
7.5 结语 372
参考文献 372

8 环氧树脂类固化剂
8.1 概述 374
8.1.1 原材料 374
8.1.2 制备过程与生命周期评价 381
8.1.3 反应机理与凝胶生成 381
8.2 固化土 383
8.2.1 强度特性 383
8.2.2 微观特性 384
8.2.3 固化机理 387
8.3 结语 387
参考文献 388

9 丙烯酰胺类固化剂
9.1 概述 389
9.1.1 原材料 389
9.1.2 制备过程与生命周期评价 391
9.1.3 反应机理 392
9.2 固化土 393
9.2.1 强度特性 393
9.2.2 微观特性 395
9.2.3 固化机理 397
9.3 结语 397
参考文献 398

10 聚氨酯类固化剂
10.1 概述 399
10.1.1 原材料 399
10.1.2 制备过程与生命周期评价 408
10.1.3 反应机理与凝胶生成 408
10.2 固化土 411
10.2.1 强度特性 411
10.2.2 微观特性 412
10.2.3 固化机理 415
10.3 结语 415
参考文献 416

11 其他有机类固化剂
11.1 脲醛树脂类固化剂 418
11.2 木质素类固化剂 419
11.3 丙烯酸盐类固化剂 421
11.4 结语 423
参考文献 423

12 无机-无机复合类固化剂
12.1 概述 425
12.1.1 定义及要求 426
12.1.2 类型 426
12.2 净浆 427
12.3 固化土 427
12.3.1 水泥基复合固化剂 427
12.3.2 石灰基复合固化剂 430
12.3.3 碱激发基复合固化剂 430
12.4 半固化土 430
12.5 固化/稳定化污染土 431
12.6 结语 431
参考文献 432

13 无机-有机复合类固化剂
13.1 概述 434
13.2 净浆 435
13.2.1 水泥基有机复合固化剂净浆 435
13.2.2 水玻璃基有机复合固化剂净浆 436
13.3 固化土 438
13.3.1 水泥基有机复合固化剂固化土 438
13.3.2 石灰基有机复合固化剂固化土 440
13.3.3 水玻璃基有机复合固化剂固化土 440
13.4 半固化土 440
13.5 固化/稳定化污染土 441
13.6 结语 441
参考文献 441

14 生物酶类固化剂
14.1 概述 443
14.2 固化土 444
14.2.1 强度特性 444
14.2.2 渗透特性 445
14.2.3 劣化特性与耐久性 446
14.2.4 微观特性 446
14.2.5 固化机理 449
14.3 结语 451
参考文献 451

15 生物菌类固化剂
15.1 概述 453
15.1.1 原材料 453
15.1.2 制备过程与生命周期评价 458
15.1.3 沉淀机理与微观特性 459
15.2 生物菌类固化剂与土中成分的反应机理 470
15.2.1 生物菌类固化剂固化土中矿物的机理 471
15.2.2 生物菌类固化剂与重金属污染物的反应机理 473
15.3 固化土 475
15.3.1 微生物诱导碳酸盐沉淀固化土 475
15.3.2 微生物诱导磷酸盐沉淀固化土 485
15.3.3 固化机理 489
15.3.4 不同粒径土的固化效果对比 489
15.4 固化/稳定化污染土 489
15.4.1 固化/稳定化效果 490
15.4.2 微观特性 492
15.4.3 固化/稳定化机理 494
15.5 结语 494
参考文献 495