1 Класифікація стабілізаторів ґрунту та механізми їх стабілізації
Різні типи стабілізаторів ґрунту взаємодіють із ґрунтом за допомогою різних механізмів, але, по суті, усі вони покращують міцність ґрунту, змінюючи структуру ґрунту та посилюючи сили між частинками після додавання.
1.1 Неорганічні стабілізатори ґрунту
Неорганічні стабілізатори ґрунту, як правило, являють собою тверді порошки, основними компонентами яких є вапно, цемент, шлак і силікати. Коли ці матеріали вступають у контакт з водою, відбуваються реакції гідратації, утворюючи гелеподібні продукти, такі як гідрат сульфату кальцію та гідрат силікату кальцію. Частина цих гелів з’єднується з активними мінеральними компонентами в ґрунті, щоб зв’язати частинки ґрунту разом, тоді як інша частина утворює жорсткий скелет шляхом самозатвердіння, тим самим стабілізуючи ґрунтову масу.
Крім того, неорганічні стабілізатори при гідратації вивільняють високовалентні катіони, такі як кальцій, магній і алюміній. Ці катіони піддаються іонному обміну з низьковалентними іонами натрію або калію в адсорбційному шарі ґрунтових колоїдів, зменшуючи товщину подвійного електричного шару, руйнуючи плівку адсорбованої води на поверхні частинок і, таким чином, послаблюючи сили відштовхування між колоїдними частинками-, що сприяє коагуляції серед частинок ґрунту.
Неорганічні стабілізатори ґрунту мають відносно велику кількість сировини, мають хорошу ефективність і низьку вартість, що робить їх основним вибором на поточному ринку. Однак їх відносно високі дози та пов’язані з цим витрати на транспортування певною мірою обмежують подальший розвиток.
1.2 Органічні стабілізатори ґрунту
Органічні стабілізатори ґрунту складаються переважно з полімерних матеріалів. Макромолекулярна структура цих полімерів забезпечує унікальні переваги у підвищенні міцності ґрунту.
За механізмом дії органічні полімерні стабілізатори можна розділити на іонні та неіонні. Іонні полімерні стабілізатори можуть генерувати заряджені групи шляхом гідролізу, іонізації або інших реакцій, і ці групи потім з’єднують частинки ґрунту за допомогою електростатичного притягання із зарядженими речовинами в ґрунті, таким чином досягаючи стабілізації.
Органічні стабілізатори ґрунту пропонують такі переваги, як низьке дозування, зручне транспортування та проста конструкція. Однак деякі продукти схильні до розкладання, і їх ефективність стабілізації може бути непостійною, тому необхідне подальше покращення продуктивності.
1.3 Біоферментні стабілізатори ґрунту
Біоферментні стабілізатори ґрунту – це здебільшого рідина, отримана шляхом ферментації органічної речовини-, як правило, концентрованих ферментаційних бульйонів, які є білковими мультиферментними сумішами. Під час контакту з ґрунтом ці ферменти каталітично змінюють структуру ґрунту на поверхні, утворюючи затверділий шар у поєднанні із зовнішнім ущільненням. Усередині ґрунтової маси біоферментні стабілізатори несуть електричні заряди та, подібно до неорганічних стабілізаторів, можуть піддаватися іонному обміну з низьковалентними іонами натрію та калію в ґрунтових колоїдах, руйнуючи подвійний електричний шар і гідратаційну плівку на поверхні частинок, тим самим збільшуючи внутрішню міцність.
Біоферментні стабілізатори ґрунту відрізняються високою селективністю щодо типів ґрунтів, що певною мірою обмежує їх застосування.