时间：2023-05-29 18:21:31
论文摘要：概述土固精牌土壤固化剂的定义，简述施工工艺，通过举例彰显了它的广泛实用性，并展望了其未来广阔前景。
1. 土固精定义
“土固精toogood”牌土壤固化剂是世界目前最新技术、最佳效果的万能离子类土壤固化剂，是一种无毒、无害、无污染的环保高聚类有机溶液，是由湖南路捷能源科技有限公司首席专家祁权教授在传统固化剂的基础上发明的第八代高分子土壤固化剂及固化剂施工技术。土固精广泛应用于道路基层建设等方面，施工简单易操作，且比一般原料更能取得好效果。
2. 土固精牌土壤固化剂的施工工艺
“toogood”的施工工艺有两种：路拌法和厂拌法。路拌法是指混凝土在出厂时即按比例调配完毕再运输的路上由搅拌车进行搅拌；厂拌法是指施工现场混凝土的搅拌。路拌法较场拌法方便但不适合长途的运输，但适合较为大型的施工。厂拌法则适合较为 经济 且适合小型施工。
2.1 路拌法施工工艺流程
2.1.1 路床压实
即在清除杂草、树木、树根等有机物和大石块后，用大型机械将即将使用的路基压实，防止底部松软。
2.1.2 素土准备
2.1.3 摊平
和“路床压实”的基本操作一致。
2.1.4 铺撒水泥或石灰
2.1.5 拌合
2.1.6 喷洒固化剂稀释液
通过一系列测量，要求按设计拌合剂量配制好固化剂，再用压力洒水车分次笨撒溶液。
2.1.7 再次拌合
此次拌一般使用专用拌合机（或农用旋转耕作机于多铧犁）紧跟在洒水车后面拌合土壤，做到随撒随拌。拌合深度应达固化层底面，并侵入下层5-10mm，一利于下层联结。最后还要及时检测拌合土含水量，及时补充使其达到工艺要求。
（注意：为保证拌合均匀，要以人工配合拣出其中超尺寸团粒，消除粗细克里“窝”调匀局部过湿过干区。）
2.1.8 排压再次刮平
拌合均匀后，立即用平地机进行初整形和细整形，达到规定平整度和路拱坡度。对于局部低洼处，应把表层耙松5cm后补料找平。
2.1.9 碾压
含水量检测合格后，先用轻型压路机配合重型钢轮和胶轮震动压路机按照碾压方案在结构层全宽内进行多次碾压，以达到设计压实密度。
在碾压过程中，稳定土表面保持湿润，必要时补洒少量的水。碾压结束前，用平地机进行终平，修整局部低洼不平处，达到顺适，符合设计要求即可。
2.1.10 覆盖养生
在工程结束后，对其覆盖，及时养生。
2.2厂拌法施工工艺流程
2.2.1 路床压实
2.2.2 稀释溶液
根据素土的含水率稀释好固化剂，使其浓度适当。
2.2.3 拌合
这要求采用厂拌的相关设备对其进行拌合
2.2.4 运输
即把拌合好的混合材料运输至施工现场。
2.2.5 摊铺
用摊铺机或者推土机进行摊铺覆盖路床。
2.2.6 排压
用推土机对摊铺好的材料进行排压实。
2.2.7 刮平
用平地机将排压后的路面刮平。
2.2.8 碾压
和路拌法的碾压不同的是：压路机可一次碾压成型，但一定要注意接缝和调头。
2.2.9 覆盖养生
3.土固精牌土壤固化剂的成功案例
土固精的两种使用的基本施工工艺是相当简便的，省时省力，而且还环保。因此，已经被国内外多处施工点广泛使用：法国卢浮宫前砂石路、208省道湖南韶山段、宁乡乡村公路、衡阳蒸湘路市政道路、彭水县乡村公路、黎平渠道防渗工程、鄢陵开发区园区道路、成都郫县市政道路、河北邯郸公主湖湖底工程等众多工程均采用的是该种产品。
208省道韶山段 衡阳蒸湘路市政道路
法国卢浮宫前的沙石路（1） 法国卢浮宫前的砂石路（2）
4. 结束语
“toogood”在道路施工中的广泛使用及其简便的两种施工工艺，无不彰显着它的广泛实用性和巨大的 经济 和环境效益。土固精牌土壤固化剂和它的施工技术都是政府建设两型社会、倡导低碳经济值得采用的好产品、好技术，将来必将成为社会工程建设不可或缺的因素。
参考 文献 ：
1) 《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》
2) 《土壤固化剂城镇建设行业标准》
3) 《城市道路路基工程施工及验收规范》
4) 《gt土壤固化剂改良土的工程特征研究》方祥位、孙树国、陈正汉、申春妮、徐尔昌
【关键词】土壤固化剂，路基施工，施工 土固精土壤固化剂
中图分类号：TU 文献标识码：A 文章编号：1009-914x（2014）08-01-01
引言
目前在我国社会主义市场经济建设的过程中，公路工程的建设施工在其中有着十分重要的作用，它是整个社会经济发展的基础内容之一，但是由于我们在公路路基施工的过程中，部分地区的土质不符合工程施工的要求，因此这就加大了路基工程施工的难度。为此我们就要采用土壤固化剂来对其进行处理，这样不仅降低了工程施工的难度，节约了工程施工的成本，还有利于对周围环境的保护，满足了现代化公路工程施工的相关要求。下面我们就对土壤固化剂在公路路基施工中的实际应用情况进行简要的介绍。
一、土壤固化剂的特点和原理
土壤固化剂其实就是一种由于无机材料和有机材料组成的混合物，在使用的时候，可以很好的提高土壤的强度。目前在工程施工的过程中，土壤固化剂已经得到了人们的广泛应用，这就使得土质的稳定性和强度都得到了进一步的提升，保障了工程的施工质量。
1土壤固化剂的特点
土壤固化剂在实际应用当中，其中的优点有很多，其中主要的特点有以下几种：其一，和传统的固化材料相比，土壤固化剂在使用时，不仅施工工艺比较简单，它还可以根据土壤的特性，来对其使用量进行适当的调节，以确保土壤的固化效果得到进一步的提升；其二，在公路工程施工中，使用土壤固化剂来提高公路路基土质的稳定性和强度，还有利于对工程施工成本的控制，从而使得公路工程的效益得到有效的增强。其三，土壤固化剂在使用时，还有着一定的环保效果，有着良好的节能环保的作用。其四，土壤固化剂在公路路基施工中的应用，还可以很好的解决传统固化材料在实际应用过程中还，存在的相关问题，以保障公路工程的施工质量。
2 土壤加固剂的原理
由于土壤中存在着许多的自由水，这些自由水的出现就会对土质结构的强度和稳定性有着严重的影响，因此导致人们在工程施工中其地基结构的施工质量无法得到很好的保障。而土壤加固剂的应用，就是相关物理化学反应，将土壤中存在的自由水转化为结晶水，这就使得大幅度的降低了土壤中的自由水的含量，使得土质结构的稳定性和强度得到进一步的提升，这样就使得公路结构的使用期限得到了进一步的延长。
二、施工工艺
目前我们在公路路基工程施工中，施工人员为了保障道路施工的质量一般都会采用路拌法和集中拌和法这两种不同的施工方法来对其进行，从而使得公路工程的施工质量得到进一步的保障。
1 路拌法施工
（1）测量放线
在公路路拌法施工的过程中，测量放线有着十分重要的意义，它是整个公路工程施工的重要内容之一。在一般情况下，施工人员都会根据工程施工的要求，通过相关的测量设备，来对其公路路基边线进行相应的设置，从而使得路基结构的稳定性和强度得到进一步的保障。这样不仅使得工程施工的质量得到进一步的保障，还让公路路基结构的稳定性得到有效的保障。
（2）备土整平
在公路工程施工之前，施工人员必须要对施工现场进行相应的推平处理，从而使得施工场地的平整度进行有效的保障。
（3）喷洒固化剂、湿拌
技术人员首先取有代表性的点测试含水率，精确计算作业段所需的补水总量。（根据施工天气和土质，含水量宜大于最佳含水率1%-2%左右）然后计算作业段的体积，按每立方应加固化剂数量计算所需的固化剂用量。最后将计算出来的补水量和固化剂一并倒入洒水车并充分搅拌均匀，稀释后均匀地洒在作业段内。喷洒土壤固化剂水溶液时，宜采用压力式洒水车或喷管式洒水车，喷洒应均匀，中途不得停车。直接掺入混合料中的固化剂水溶液应分两次喷洒，首次先喷洒40%，用机械拌合不得少于两遍，再喷洒40%拌合两遍，达到拌合颜色一致为止，其余20%的固化剂水溶液应在碾压成型后喷洒封层。
（4）闷料
混合料拌合均匀后即可进行闷料，闷料时间为：沙土不小于6小时，粘土不小于10小时，但不超过两天。
（5）摊布水泥
首先将水泥用量进行计算，将施工路段划成若干个方格，每个方格按计算的水泥袋数堆放水泥，进行摊布。在摊布时应派专职施工人员控制每一个方格内的水泥数量，保证厚度和宽度，表面应没有空白的位置，也没有水泥过分集中的位置，平面力求平整。摊料过程中，应将超尺寸颗粒及其他杂物捡除。
（6）补水、再次拌合
闷料后，再次测定混合料的含水率，确定是否还需补水，然后用路拌机或其它合适的拌合机械进行拌合，拌合完成的标志是混合料颜色一致，没有灰条、灰团和花面，没有粗细颗粒“窝”，没有素土夹层，且水分合适、均匀。
（7）固化土初压、整平
混合料拌合均匀后，要立即用推土机初步排压，人工挂线精确整平，再用平地机进行整型。整平过程中，对于局部低洼处，应用齿耙将其表层厚度耙松5 cm以上，并用新拌的混合料进行找补整平，整平时切忌在光滑的平面上进行薄层找补。
（8）碾压
整型后，应在最佳含水量时压实，要根据路宽、压路机轮距的不同，制定相应的碾压方案。通常采用l8T-22T振动压路机，先静压一遍再对固化土层进行压实作业。具体碾压时，应本着“先轻后重，先慢后快，先两边后中间，先静压后振动”的原则，速度控制在头两遍应是低速，1.5km/h-1.7km/h为宜，以后可用2.0km/h-2.5km/h的碾压速度。
碾压采用纵向进退式，压路机轮迹一般要求重叠二分之一轮宽，后轮必须超过两段的接缝处，后轮压完固化土面全宽时，即为一遍。碾压过程中固化土的表面应始终保持潮湿，如表层水分蒸发过快，应及时补洒少量的水。如有“弹簧”、松散、起皮、剪切推移现象，应及时翻开重新拌合。
2 集中拌合法施工
对于二级和二级以下的公路，若无合适的强制式厂拌设备时，也可以将混合料集中在路旁的料场用人工配合挖土机的方式进行拌合。集中拌合法施工应符合下列要求：
（1）土应粉碎，防止团块。
（2）应严格按所选定的固化土配合比配料。固化剂称量必须准确。
（3）出料时，混合料的含水量应大于最佳含水率1～2%。
（4）进入料斗的素土的干湿状态应基本一致，固化剂水溶液宜当天配制，当天使用。
（5）经拌合均匀的固化土混合料应立即运输到铺筑现场进行施工。若运距远，运输过程中宜加以覆盖，以防水分过早蒸发。
（6）运输距离与时间应能保证使固化土在凝结时间内碾压完毕。
（7）宜采用自卸式运输车与摊铺、碾压机械相配套，做到随拌随运随铺随压。
四、结语
由此可见，在公路工程施工的过程中，人们为了使其公路路基施工的质量得到进一步的保障，我们就要采用将土壤固化剂来对其进行相应的出来，这样不仅可以进一步的推动了社会经济的发展，还减少了公路路基施工对周围环境的影响，使得公路工程的效益得到进一步的提高。而且随着时代的不断进步，人们也将许多新型的科学技术融入在土壤固化剂当中，这就让土壤固化剂的应用效果得到了进一步的提高。
参考文献
关键词：土壤固化剂；水利工程；应用
在传统的水利工程中，堤防的加固都是用加高、加宽的方法，来达到工程施工的要求，对于透水堤基采用各种截渗措施，以截断或延长渗径。但是堤坡、堤脚的防护加固因造价较高，地方上难以承受。土壤固化剂因其可以就地取材、材料价廉且有足够的抗压、抗渗、抗冲、抗冻等特性，有希望代替块石、混凝土板成为护坡、护脚的另一种实用材料。对于需加固的土壤，根据土壤的物理和化学性质，只需掺入一定量的固化剂，经拌匀、压实处理，即可达到需要的性能指标。
一．高性能土壤固化剂的特点
高性能土壤固化剂具有很多特点和优点，这也是为什么会备受推崇的原因，它是路用技术指标优良、工程造价低、施工方便、缩短工期，尤其是有利于生态环境保护。采用土壤固化剂可以替代大量的石灰、水泥、粉煤灰、碎石、砾石等传统筑路材料，节省资源、能源，节约土地，保护植被，大幅度减少二氧化碳等温室气体的排放量，有利于生态环境保护，经济、环境效益特别明显，是公路工程可持续发展的创新型交通技术之一。由于它比传统的水泥、石灰等土壤固化材料具有更好的性能和经济、环境效益。还能解决水泥、石灰、粉煤灰等胶凝材料在土壤加固时难以解决的一些特殊问题，具有独特的土壤固化效果和广泛的实用性，已经被广泛应用于公路的基层及底基层、水利护坡等工程建设当中。
二.土壤固化剂的固化原理
土壤固化剂与土壤混合后通过一系列物理化学反应来改变土壤的工程性质，能将土壤中大量的自由水以结晶水的形式固定下来，使得土壤胶团表面电流降低，胶团所吸附的双电层减薄，电解质浓度增强，颗粒趋于凝聚，体积膨胀而进一步填充土壤孔隙，在压实功的作用下，使固化土易于压实和稳定, 从而形成整体结构，并达到常规所不能达到的压密度。经过土壤固化剂处理过的土壤，其强度、密实度、回弹模量、弯沉值、CBR、剪切强度等性能都得到了很大的提高，从而延长了道路的使用寿命，节省了工程维修成本，经济环境效益俱佳。
三、土壤固化剂的多重优势
对于需加固的土壤，根据土壤的物理和化学性质，只需掺入一定量的固化剂，经拌匀、压实处理，即可达到需要的性能指标。其特点是路用技术指标优良、工程造价低、施工方便、缩短工期，尤其是有利于生态环境保护。采用土壤固化剂可以替代大量的石灰、水泥、粉煤灰、碎石、砾石等传统筑路材料，节省资源、能源，节约土地，保护植被，大幅度减少二氧化碳等温室气体的排放量，有利于生态环境保护，经济、环境效益特别明显，是公路工程可持续发展的创新型交通技术之一。由于它比传统的水泥、石灰等土壤固化材料具有更好的性能和经济、环境效益。
1.万能兼容。土壤的分析、实验是固化剂在应用中的繁杂前期，实验配比时间长，耽误工期影响施工，无论是粘土还是沙土、含高盐量还是有机质的土壤均能兼容，处理效果十分显著，是传统材料不能比的。
2.远超国标。经过无数次专家试验和施工检测证明无侧限抗压强度、干密度、弯沉等各项指标远远超过国家标准。
3.高斥水性。攻克了“防水、防翻浆”这一固化剂真正的核心技术，这是大多数固化剂无法逾越的瓶颈，从而有效解决了基层因水浸泡下沉开裂的问题
4.节约工期。高性能的固化剂使原来的施工周期轻轻松松缩短到3-7天，有条件的地方碾压完毕即可正常通车。
5.节约成本。节约大量外来路料的材料费、运杂费和施工、维护劳力费，可降低综合成本40-50%。
6. 施工简单。只要经过简单培训，应用传统的道路设计标准、简单的的施工流程、排水方式和施工方法即可。
7. 就地取材。由于万能兼容的特点土壤是就地取材，从而大大降低了工程造价。
8.防热抗冻。优良的性能不受热、霜冻或潮气影响，抗冻能力极强，从而减少路面因低温缩裂、高温膨胀而损坏的现象。
9.节能环保。传统筑路材料开采破坏植被，污染环境。尤其是石灰，水泥生产中要消耗大量的煤炭资源并释放大量的二氧化碳温室气体，加剧了全球温室效应。该技术减少了这些传统胶结材料的使用量，有利于节省资源和能源，有利于生态环境的保护。挖河采沙、炸山碎石会破坏自然，污染环境，采用本项技术以广泛分布随处可取的土壤替代砂石料，有利于公路的可持续发展，符合我国建设资源节约型、环境友好型社会的要求。
10.具有广泛的实用性。由于它比传统的水泥、石灰等土壤胶结材料具有更好的性能和经济、环境效益，还能解决水泥、石灰、粉煤灰等胶结材料在土壤加固时难以解决的一些特殊问题，具有独特的土壤固化效果和广泛的实用性，已经被广泛应用于公路的基层及底基层、建筑地基的处理等领域。
四．在堤防加固工程中的应用方法
1.堤面道路
将土壤固化剂用于道路路基或路面，在国内外已有较为成熟的应用经验。固化堤面不仅可以方便交通和汛期抢险，而且可以防止雨水在堤顶渗透给大堤造成的破坏。
2.护坡
护坡的主要作用是防止波浪对堤身的破坏，造成护坡破坏的主要原因有（1）护面材料的重量不足或厚度不够，不能阻止破碎波射流的冲击和坡面波动水流的冲刷，以及内压力的浮托作用；（2）坡面的保护范围不够，在边界处土料遭到冲蚀，以至于损及护面层本身；（3）堤身压实质量差，产生不均匀沉陷，引起护坡面板塌陷倾毁。在波浪较小地区，一般采用干砌石护坡；在波浪较大地区，多采用浆砌石护坡或预制的钢筋混凝土板铺砌；在护坡工程中采用土壤固化剂固化当地的土壤或天然砂砾石料，可以根据不同工况的需要制作护坡，从而达到防冲防浪的目的。制作护坡前，应进行坡面压实，斜坡压实可采用斜坡振动碾压实，也可采用电动打夯机夯实。坡面压实前应清除原坡面杂草、根系和表面腐植土层，测定原始干密度、含水量，作为护坡加固的参考依据。
3.护脚
护脚的作用是为了支撑护面结构，防止波浪淘刷堤脚，最简单的护脚方式是在坡趾处设置抛石支撑棱体，为防止波浪淘刷抛石底部的土体，影响抛石体的稳定性，应在抛石底部设置反滤层。
关键词：固化剂、沈阳、农村道路、试验研究
中图分类号：U41 文献标识码：A 文章编号：
一、路基土土质和固化剂掺量对加固土强度的影响
1.1力学试验
7天、28天的强度试验
固化土配合比试验，是路面固化土基层设计与施工必不可少的重要环节，它是控制固化土成本和施工质量的依据，必须认真做好此项工作。
固化剂剂量的计算方法
为了探讨水泥掺量的影响，对编号为1、2、3、4号的五种土壤分别用3%、5%、7%，4%、6%、8%，5%、7%、9%，6%、8%、10%，7%、9%、11%的掺配剂量做试验。
试件采用φ10×10cm，水泥为普通水泥P.O 32.5级铁新牌。
为了减少误差和测试样本数量，结合实际情况，我们对每一种条件下都制作3个完全相同的试件。
试件是在最佳含水率和最大干密度的条件下静压成型，脱模后装入塑料袋中密封，参照混凝土标准养生方法，置于标准养护室内养生6天或27天，浸水1天后进行无侧限抗压试验。
固化土的破坏标准规定为：应力突然减小，试件裂纹开始发生至应力不再增加为止。用路面材料强度试验仪测定7天、28天抗压强度，我们取平均值作为测试结果的依据。
计算公式：
式中：——试件破坏时的最大压力（N）；
——试件的截面积（）
1.2为了探索固化剂对粘土浸水的影响，对固化机理的进一步探索，我们做了如下的有关试验：
试验一（水+粘土）
该试件是在最佳含水量的情况下直接与粘土击实成型的试件。当试件成型后，未经养生立即做抗压强度试验，其结果R0=0.78MPa。这充分说明，粘土本身具有良好的抗压强度。同时，把成型后的试件，未经养生直接放入水中浸水，发现已成型的试件一放入水中立即开始吸水膨胀、坍塌，这意味着单一的粘性土的耐水性不佳。然而，我们把压碎的试件放在露天，让它在雨雪的作用下进行观察，原来测试结果表明，山皮土的强度大于粘土强度，然而在雨雪的作用下，发现上皮土试件反而坍塌的快，粘土试件坍塌的慢，这说明上皮土的强度主要来自于摩擦角φ，而粘土的强度主要靠粘结力摩阻系数c造成。
试验二（水+液体固化剂+粘土）
我们采用北京筑润液体固化剂，并以三种不同的剂量掺配粘土（不加水泥），形成无侧限试件，试件成型后养生6天，第7天放入水中浸水，试件放入水中立即出现吸水膨胀的现象，且发生坍塌，但坍塌的速度不同。它们都比不加固化剂的试件坍塌的慢一些，而剂量大一点的则慢一些，相应的颗粒也较前者大一些，塌落的颗粒呈细小团聚状，向四周外沿扩散，外型呈馒头型，这说明这些试件的耐水性很差，也说明了它必须配合主剂如水泥一起使用，液体固化剂才能单独使用，它对粘土胶结影响甚微，主要还是起到了分散剂的作用，所以主剂水泥才是产生新的胶凝物质的主要来源，固化剂不过是提供方便条件而已。
试验三（水泥+液体固化剂）
为了研究液体固化剂对水泥的影响，我们做了水泥和液体固化剂不同剂量的水泥胶结强度的试验，以了解液体固化剂对水泥的影响。
试验结果表明：液体固化剂是阻碍水泥的水化反应，使其强度降低的，而且随剂量的增加而影响越大。这证明固化剂的品质要求应从土质的条件多加考虑，如何充分发挥主剂水泥的作用是关键。
试验四，混合料拌和成型时间与抗压强度的关系
为了考察固化剂与素土（混合料）拌和开始至试件成型的时间间隔与抗压强度之间的关系，以确定施工中拌和开始至压实成型的最长间隔时间，以确定施工中拌和开始至压实成型的最长间隔时间，以提出对固化剂凝结时间的要求。我们选用10%SCB-1固化剂固化中液限粘土进行了试验数据作分析。
试验中可以看出，抗压强度随间隔时间的增长而下降，曲线在时间间隔为0～6小时内较陡，曲线曲率较大，曲线在时间间隔为6～11小时内下降平缓，曲线曲率较小，而曲线在时间间隔大于11小时后下降幅度又较大，曲线曲率较大。这说明在0～6小时时间间隔内要求施工单位尽快组织精心施工，加快进度时间越短越好，这是保证固化土达到应有的固化效果的重要举措。因此，在实际施工时，应该使用拌和效率高的机械，并使拌和、整平、碾压等工序紧密有序地相接，尽可能缩短从加水拌和到压实的间隔时间，这一点对路拌法施工是尤为重要的。
试验五，固化土应力与应变的关系
我们做了两组测试，结果表明，当外力达到极限强度的70%～80%时，其应力-应变关系不再继续保持线性关系，当外力达到极限强度且强度较高时出现脆性破坏，破坏后残余强度很小，此时的轴向应变一般在0.8%～1.2%，而强度较小时，则表现为塑性破坏。这说明，固化土基层可以认定为半刚性基层。
二、强度试验的分析
固化土最常用无侧限抗压强度来表征。
2.1 固化土强度与龄期的关系
从图我们可以清楚的看到，固化土的无侧限抗压强度是随龄期的增长而增长，早期强度增长较快，至少在1～2个月之内，在抗压强度与龄期存在一种半对数的直线关系，R=a+b·lgT，式中R—抗压强度，T—养生时间，a、b—常数，a为截距，取基本数据a=1，b表示直线的斜率即为抗压强度随养生时间而增长的速率。基本符合R28=1.50R7的变化规律，后期提高缓慢，也符合R60=1.25R28，R90=1.15R60，R180=1.10R90，R360=1.05R180或R28=1.50R7，R60=1.25R28=1.25×1.5R7=1.88R7，R90=1.15R60=1.15×1.88R7=2.16R7，R180=1.10R90=1.10×2.16R7=2.38R7，R360=1.05R180=1.05×2.38R7=2.50R7的基本变化规律，也就是说，同一种配合比在标准养生条件下，随着龄期增加抗压强度逐渐提高，且延续时间很久，1年龄期的抗压强度相当于7天龄期的2.5倍。这有助于判断固化剂品质的好坏，也有助于预测不同龄期的固化土强度，以采取相应不同的有效措施，有着重要意义。
2.2固化土强度与剂量的关系
各种固化土的强度都是随固化剂（主剂）掺入量的增加而提高。若想获得理想的强度应通过试验来决定掺量。一般来说固化剂增加1%，其强度约增加0.20～0.30MPa。然而对液体固化剂的掺入量未必如此。我们在强度试验中发现，当剂量小的时候，出现了负增长的现象，为了究其原因，我们单独做了水泥和液体固化剂的胶砂强度试验（试验三），试验结果表明，液体固化剂对水泥的水化反应有阻碍的嫌疑。所以当水泥剂量小的时候，加了液体固化剂后的固化土强度，会出现负增长的现象不足为奇，完全可证明这一点。
三、结束语
固化剂是一种质优价廉的人造建材，它具有施工简单，可操作性强，适用于农村县乡施工队伍及农用机械的使用，造假低，高效稳定，就地取材，完全可以在二级公路中作路面的结构层使用。符合节能减排的国策，值得推广应用。
参考文献
[1]侯吉安，CW固化剂在软土地基上的应用[J]，辽宁交通科技，沈阳，第21卷第4期；
论文关键词：寒冷地区基层材料，土壤加固剂，路用性能
1Base Seal固化剂加固土强度形成机理
Base Seal固化剂属于离子类固化剂，无色水溶性液体，按设计配比掺入水中后形成水溶液寒冷地区基层材料，用水稀释后迅速离子化，在土壤中固化形成胶结体，发生一系列的物理化学反应，这些反应导致土壤的结构发生变化，形成新的结晶体，使得土体结构由原来简单的凝聚结构变成复杂的结晶结构，正是通过这些新的结晶体之间的相互作用使得固化剂加固土的强度得到大幅度提高。其次寒冷地区基层材料，通过Base Seal固化剂在土壤中的作用，使土壤固化剂中离子之间的相互作用来改变土壤表面的电荷特性，有效的降低土壤吸水率，提高土壤密度，使其具有较高的抗渗性和耐久性。
2试验材料
2.1 BaseSeal土壤固化剂。材料符合工程环保要求，无毒无味。
2.2 石灰。本试验采用符合工程标准的三级石灰，有效钙镁含量达到59%。
2.3土。取自吉林省伊辽高速公路取土场寒冷地区基层材料，相应的性质分析如表：
关键词：固化土；坡面；含沙量
土壤改良剂及固化剂作为一种性能优良的土工复合材料被广泛应用于改良土壤表层结构、提高土壤稳定性及入渗性上。国内外学者Vacher C A[1]、冯浩[2]、雷廷武[3]、吴淑芳[4]等在这方面做了大量研究。汪益敏[5]开发了一种固化剂用于边坡冲刷防护与加固。但对于固化剂对坡面土体抗冲刷性的影响和防护效果还未有人做系统的研究。本文利用人工模拟边坡冲刷试验研究了加入EN-1固化剂后，固化土坡面和对照坡面含沙量的变化规律及产沙-径流量之间的关系，为更好地将固化剂应用于边坡防护及稳定方面提供理论基础。
1 材料与方法
供试土壤为黄土，取自陕西杨陵，深度范围为10～100cm，属粉质粘土，比重2.71，颗粒组成：砂粒3.4%，粉粒59.1%，黏粒37.5%，最优含水率18.9%，最大干容重1.68g/cm3。试验前将土样混匀风干，过0.5cm筛备用。固化剂采用EN-1，是一种不挥发、不燃烧、溶于水、有刺激性和腐蚀性的黑色液体。它可以通过离子交换作用破坏土壤结构，使粘土胶体颗粒聚结，提高土粒间的联结强度和水稳性，使土易于压实，形成结构稳定的整体板块，从而改良土壤物理、机械、力学性能。
人工模拟边坡装置由供水设备、溢流箱和冲刷槽（长2m，宽0.5m，高0.5m）组成。供水设备和溢流箱能够保证薄层水流均匀稳定的进入冲刷槽，下端的出水口用于盛接搅髁亢屯寥狼质戳俊
试验因素包括固化剂掺量（0.01%、0.1%，与干土质量比）和养护龄期（10d、20d、30d），试验坡度为40°，放水流量为200L/h，土壤压实度为0.85；当掺量为变量时，养护龄期为10d，当养护龄期为变量时，固化剂掺量为0.1%，每个处理两组重复，且以不施加固化剂的坡面作为对照。
按照固化剂设计掺量称取固化剂并溶于水中，将水分层洒在土壤上，盖上塑料布并静置24h后拌合均匀，测定土壤含水率，根据土槽容积和所需压实度计算装填土量，将固化土分层填入冲刷槽并将其夯实，然后用塑料布覆盖进行养护。待养护到设计龄期时进行冲刷试验。冲刷时间为30min，试验开始后，记录产流时间，产流5min内，每1min在收集1次径流泥沙样，5min后每隔3min取1次样，每次取样时间为1min，试验结束后用烘干法测定泥沙量。
2 结果及分析
2.1 EN-1固化剂掺量和龄期对坡面含沙量的影响
单位体积径流挟带的泥沙量为含沙量，它可以反映坡面侵蚀的大小。经试验得出不同固化剂掺量和养护龄期下固化土坡面和对照坡面含沙量随冲刷时间的变化曲线见图1所示。
养护龄期为10d时，0.01%、0.1%固化土坡面和对照坡面在产流初期含沙量较高，随着冲刷历时的延长呈下降并相对稳定的趋势。在坡度和放水流量较大的情况下，径流冲刷能力强。坡面表土层不断充水达到饱和，造成土壤粘聚力下降，坡顶土体首先被侵蚀。崩解形成的碎屑、颗粒在重力侵蚀及很小的水流冲击作用下发生大规模的整体顺坡流动，使得冲刷试验一开始含沙量很高，坡顶很快被冲出短的细沟，随着侵蚀的持续不断加深、加宽和延长。当细沟发展到一定程度时，坡面中下部的侵蚀也逐渐加剧并形成小短沟，沟中水流对沟壁不断地冲刷、侵蚀和剥离，引起了含沙量曲线呈现波状起伏。待坡面细沟或冲沟形态条件不再发生明显变化时侵蚀能力趋于稳定状态，含沙量变化趋于平缓。0.01%和0.1%固化土坡面含沙量显著低于对照坡面38.8%和52.15%，说明加入EN-1固化剂后，土体抗冲刷性有了显著提高，固化剂掺量的越大，坡面含沙量越小。
固化剂掺量为0.1%时，20d、30d固化土坡面含沙量与10d的相比分别降低了88.7%和89.9%且差异显著。20d和30d固化土坡面含沙量之间相差不大，差异不显著。表明土壤中加入固化剂后，必须经过一定的时间养护，才能达到很好的抗冲刷效果，养护龄期越长，侵蚀量越小，抗冲刷效果越明显，养护20d时，侵蚀量基本上趋向于稳定。
2.2 EN-1固化剂掺量和龄期对坡面径流产沙关系的影响
固化土坡面产沙量较对照显著减小（见图2），掺量越大，龄期越长，产沙量减小幅度越大。建立不同流量条件下径流产沙的经验方程见表2，式中S为产沙量（kg），W为径流量（L），可得：不同掺量、龄期固化土和对照坡面产沙量与径流量之间存在很好的线性关系。拟合直线的斜率可以反映出固化土坡面和对照坡面的侵蚀程度，斜率越小，含沙量越小，坡面抗冲刷力越强。将其进行排序得出各处理坡面抗冲刷能力大小为：0.1%（30d）>0.1%（20d）>0.1%（10d）>0.01%（10d）>对照。
3 结束语
不同掺量固化土和对照坡面在冲刷初期含沙量最大，随后呈下降趋势并最终趋于稳定。掺量越大，龄期越长，含沙量越小，当龄期为20d时，含沙量趋于稳定。固化土和对照坡面产沙量与径流量之间存在很好的线性关系。各坡面抗冲刷能力为0.1%，30d>0.1%，20d>0.1%，10d>0.01%，10d>对照。
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关键词：抗旱造林技术：造林整地：造林成活率；土壤含水量
1.整地方法
整地的方法通常采用以下几种：全面整地、带状整地、块状整地。在干旱地区造林整地中，主要是以带状整地为主，带状整地也叫带垦，是呈长条状的翻垦造林地土壤，并在整地带之间保留一定宽度的不垦带的整地方法，这种整地方法改善立地条件的效果较好，有利于保持水土，便于机械施工。其主要形式有：①水平阶整地，多用于干旱山地，土壤较薄的中缓草坡或黄土地区的缓坡或中坡。施工时，自坡下沿等高线开始修第1阶，然后第2阶土，以此类推，最后1阶可就近取表土盖于阶面，阶面边缘修土埂或不修土埂，阶面宽度米、阶长不限，相邻阶距1m左右、阶间距1.5～2m。②反坡梯田，反坡梯田是黄土高原干旱丘陵地一种行之有效的整地方法。断面呈三角形的沟，又叫三角形水平沟，田面向内倾斜成反坡。反坡梯田蓄水保土，抗旱保墒能力强，改善立地条件效果大，造林成活率高，幼林生长好，使用于黄土高原地形平缓坡面完整、土层深厚的造林地。
2.苗木栽植中应注意的问题
①选择大苗、壮苗对于提高造林成活率非常重要，在选择苗木时一定要按照国家制定的苗木生产技术标准，选择根系完整，无病虫的一二级苗。②认真细致栽植，栽植过程中要注意，苗木根部舒展、土壤与苗木根部要密接、有条件的栽后及时浇水，并封土保墒。截杆造林也要注意封土，尽量减少苗木水分丢失。③栽后管理，造林地管理主要是防止蒸发和人畜进人造林地践踏苗木。同时注意松土除草、防止草荒，为苗木创造一个良好的生长环境。
3.节水抗旱造林技术
3.1滴灌造林技术
部分干旱、半干旱石质山地困难立地处于城市近郊有水源且需要绿化的风景旅游区或名胜古迹区。因自然地势陡峭，立地条件恶劣，坡度大、土壤贫瘠，导致树木生长发育不良，树木成活率低，形成低劣的生态景观。而滴灌造林技术，冶恰可以解决这个难题。滴灌较常规灌溉造林具有诸多优点，如节水、减少整地费用、排盐、提高造林成活率等。滴灌的基本原理是将水加压、过滤，必要时连同可溶性化肥、农药一起通过管道输送至滴头，以水滴（渗流、小股射流等）形式给树木根系供水分和养分。由于滴灌仅局部湿润土体，而树木行间保持干燥，又几乎无输水损失，能把株间蒸发、深层渗漏和地表径流降低到最低限度。滴灌造林可以根据不同季节、不同土壤墒情及时供水。
3.2吸水剂在抗旱节水造林中的应用
20世纪90年代初，美国农业部北部研究中心开发出一种高分子聚合物，称之为高吸水剂（也称高吸水性树脂、吸水胶、保水剂、抗旱宝等）。我国对高吸水剂的研制和生产应用起步较晚，系统的应用研究则从80年代初开始，之后发展较快，并取得阶段性成果。它具有高吸水性、保水性、缓释性、反复吸释性、供水性、选择性、可降解性等特性。在林业上吸水剂的应用，可以提高土壤的最大持水量，增强土壤的贮水和保水性能，减少土壤水分耗散，延长和提高向植物供水的时间和能力，使其在干旱、半干旱地区的林业生产中有着广阔的应用前景。
3.3固体水在抗旱节水造林中的应用
固体水种植技术是20世纪90年代末国际上最新研制成功的一项先进抗旱造林新技术。固体水（solid water）又称干水（drvwater），是一种用高新技术将普通水固化，使水的物理性质发生巨大变化，变成不流动、不挥发的固态物质、这种固态物质在生物降解作用下能够缓慢释放出水分，被植物吸收利用。适于在远离水源、气候干燥、土壤保水性差的荒山中植树造林使用。尤其是在严重缺水的干旱、半干旱地区及季节性干旱地区，应用固体水并配合其它集水蓄水保墒技术，既可以保证长时间地供给植物水分，维持植物的正常生长，又可以减少水分的无效蒸发及渗漏，达到节约用水，水分高效利用的目的。
3.4化学药剂处理在抗旱节水造林中的应用
用于处理苗木来提高造林成活率的化学药剂主要包括有机酸类：苹果酸、柠檬酸、脯氨酸、反烯丁二酸等；无机化学药剂：磷酸二氢钾、氯化钾等；蒸腾抑制剂：抑蒸剂、叶面抑蒸保温剂和京2B，还有橡胶乳剂、十六醇等。这些药剂的应用。可以减少植物体内的水分蒸发，增强苗木的抗旱能力。
3.5ABT生根粉、根宝等制剂在抗旱节水造林中的应用
微生物肥料在培肥地力，提高化肥利用率，抑制农作物对硝态氮、重金属、农药的吸收，净化和修复土壤，降低作物病害发生，促进作物秸秆和城市垃圾的腐熟利用，保护环境，以及提高农作物产品品质和食品安全等方面已显现出十分重要的作用。
1.微生物肥料的概念
微生物肥料指的是由一种或多种有益微生物、培养基质和添加剂配制而成的生物性肥料，也叫菌剂或菌肥，包括固氮菌类、磷细菌、钾细菌、抗生菌类，还包括具有加速有机肥堆腐速度、除臭等功能的微生物菌剂。其中，固氮菌类包括共生固氮菌，如豆科作物的根瘤固氮菌、自生固氮菌和联合固氮菌等。微生物肥料除含有活性微生物以外，还含有调节植物生长的调节剂、氨基酸等功能。目前，市场上主要的肥料品种有硅酸盐菌剂、复合菌剂和复合微生物肥料等。微生物肥料属间接性肥料，是以功能微生物为主体，以优质有机肥为基质，辅以少量化肥制成的生物复混肥，它集合了各类肥料的优点，既具有高肥效，又具有刺激作物生长及提高作物抗病能力的作用，同时还具有改良土壤、培肥地力、激活迟效态养分、节本增效等特点。
2.微生物肥料的主要功能及特点
2.1 微生物肥料的主要功能 固氮生物肥料可增加土壤中氮素来源，有溶解磷、钾作用的微生物可产生多种有机酸，通过螯合作用促进难溶性磷和缓效钾的释放，根际微生物还可以产生诱导物提壤酶，有利于根际土壤养分的转化以利于植物对营养物质的吸收利用。生物菌肥还含有大量的微生物活体，施入土壤后，使土壤中微生物数量、酶活性显著增加，促进土壤难溶性矿物养分的释放。同时，某些微生物能产生植物激素，从而促进作物生长，有些真菌还能分解土壤中的有机物质，释放糖类，促进固氮菌的生长，进一步提高土壤养分的有效性，而随着有益微生物的增加，还有拮抗病原生物的作用。
2.2 微生物肥料的主要特点 能有效改善土壤物理性状，保护土壤结构，提高土壤肥力，防治土壤生态环境污染；肥效持久，有效提高肥料利用率；缓解或减少农产品污染，提高作物产量且能改善作物品质；可作为土壤净化剂，有效分解土壤废弃物；对靶标害物具有极高的选择性，能够作为杀虫剂行使农药职能；能产生糖类物质，与植物黏液、矿物胚体和有机胶体结合在一起，可改善土壤团粒结构，增强土壤的物理性能，减少土壤颗粒的损失，在一定条件下，还能参与土壤腐殖质的形成。
3.微生物肥料的施用方法
微生物肥料是活体肥料，主要靠大量有益微生物的生命活动来完成主要功能。只有有益微生物处于旺盛的繁殖和新陈代谢的情况下，物质转化和有益代谢产物才能不断形成。因此，微生物肥料的施用效果与周围环境条件密切相关。
生物复混肥的施用可显著提高土壤有效氮、磷、钾含量。生物有机无机复合肥可显著提高土壤微生物活性以及土壤蔗糖酶、脲酶、磷酸酶活性，同时还可促进土壤有机质的分解转化和速效养分的释放。目前，微生物肥料主要用于拌种、作物蘸根、叶面喷施、秸秆腐解和堆肥发酵等。作为一项新的农业措施，追施微生物肥料在改善作物品质、保护农业生态环境以及发展高产、优质、高效农业方面的作用已引起国内外学者的普遍重视。
4.微生物肥料的应用现状及必然性分析
我国微生物肥料生产上存在产品活菌数低、品种少、效果不稳定、成本和价格较高等问题。此外，该产业中存在大量鱼龙混杂、参差不齐和知识产权受侵害等现象，这也在一定程度上影响了微生物肥料的产业化进程，削弱了种植户的积极性。另外，生产微生物肥料需要先进的机械设备，一定规模的工业生产条件(如专用的造粒设备、干燥设备等)，只有研制和生产微生物肥料专用的机械设备，才能有效推动微生物肥料加工业的发展，为市场提供大量优质微生物肥料。同时，国家也应进一步完善微生物肥料产品的检验登记及行业标准，政策上大力扶持微生物肥料研发团队，加强微生物肥料在推广环节中的力度，广泛开展科普，为微生物肥料向产业化发展提供重要保障。从我国农业发展的战略高度来看，发展微生物肥料是发展可持续农业、生态农业的要求，也是我国无公害和绿色食品生产的现实需要，更是减少化肥和农药用量、降低环境污染的必然选择。因此，大力推广微生物肥料也是发展现代农业和新农村建设的大势所趋。
1.引言
我国矿产资源丰富，为国家经济建设做出了巨大的贡献，是工业经济的重要支柱，促进了社会进步，但在矿产开采和冶炼过程中也存在一系列严重的环境问题。首先，矿产开采会占用大片土地，并可能造成地质灾害。在采矿的过程中产生大量的矿渣，包括选矿渣、尾矿渣及生活垃圾等。据统计，中国铁矿石开采经选矿后68%以上为尾矿，黄金矿开采选矿后几乎100%为尾矿[1]。超过90%的矿区废弃物采取堆放处理，占用了大片的土地。我国矿山多为地下开采，常常导致地表裂缝与塌陷，严重危及到地表的人类活动。其次，矿山开采过程破坏生态环境，造成环境污染。矿区大片植被遭到破坏，表土剥离，加剧了水土流失，引起了土壤退化，导致生态失衡。矿产开采中产生的废弃物成分复杂，含有大量的酸性、碱性或有毒的物质，这些物质能对周边地区造成严重的影响。许多矿物有重金属伴生，矿物开采过程中常产生重金属污染。重金属具有长期性，稳定性和隐蔽性的特征，同时重金属元素会在植物体内积累，并通过食物链富集到动物和人体中，诱发癌变或其他疾病[2]，危害人类健康。如铅中毒会影响人的神经系统、造血系统和消化系统等，镉中毒则会引起骨痛病。矿区土壤重金属污染已不容忽视，到了亟待解决的地步。矿区固体废弃物和矿山酸性废水是矿区土壤中重金属的主要来源。尤其是在Pb/Zn矿、Fe/S矿的开采过程中,尾矿废石中的Pb、Cd、Zn、Cr、Cu、As等在地表水的冲洗和雨水的淋滤下进入土壤并累积起来。而酸性废水则使矿区中的重金属元素活化，以离子形态迁移到矿区周边的农田土壤或河流中，导致土壤和河流中重金属含量远远超过背景值[3]，影响农产品品质和饮水健康。另外，在矿石采矿、运输及排土过程中，尘埃污染也是矿区周边土壤中重金属的一个来源。在发达国家和地区，矿区废弃地治理已达50%以上[4]，而我国还不到10%。近年来，我国开始重视矿区重金属污染的治理，如中国污染场地修复科技创新与产业发展论坛中来自全国各地的重金属污染场地修复专家一起商议湖南重金属污染矿区的治理措施，并对各方法的实用性做了分析。土壤重金属的各个修复方法可以降低重金属的浓度或生物可利用度，降低对生态环境及人类健康的危害。重金属污染土壤的修复中，方法的选择至关重要。本文在阐述了重金属污染土壤的基本修复原理后，着重分析了土壤重金属污染的物理修复法、化学修复法和生物修复法，为土壤中重金属的去除、固化及钝化提供了理论依据。
2.重金属污染土壤的修复技术
国内外用来修复土壤污染的方法较多，在具体的应用过程中多为交叉使用，一般分为三大类，即物理修复方法、化学修复方法和生物修复方法[5]。其修复原理如下：（1）加入化学改良剂转化重金属在土壤中的存在化学价态和存在形态，使其固化或钝化。或者采用物理修复等方法，使重金属在土壤中稳定化，降低其对植物和人体的毒性；（2）利用重金属累积植物、动物、微生物吸收土壤中的重金属，然后处理该生物或者回收重金属；（3）将重金属变为可溶态、游离态，然后进行淋洗并收集淋洗液中的重金属，达到降低土壤中重金属含量的目的[5]。
3.物理修复法
物理修复法是基于机械物理的工程方法，它主要包括客土、换土和翻土法、电动修复法和热处理法三种。
3.1客土、换土和翻土
客土法是指向被重金属污染的土壤中加入大量干净土壤，覆盖在土壤表层或混匀，使重金属浓度降低至低于临界危害浓度，从而达到减轻污染的目的[6]。对移动性较差的重金属污染物（如铅）采用客土法时，相对较少的客土量也能满足要求，可减少工程量。换土法是指把受重金属污染的土壤取走，代之以干净的土壤。该方法适用于小面积严重污染的地区，以迅速地解决问题，并防止污染扩大化。此方法要求对换出的受污染土壤进行妥善处理，以防止二次污染[7]。翻土法是指深翻土壤，使表层的重金属污染物分散到更深的土层，达到减少表层土壤污染物的目的。在矿区重金属治理的过程中，换土法治理较为彻底，而客土法和翻土法并未根除土壤中的重金属污染物，相反把重金属继续留在土壤中，因此这两种方法只适用于移动性差的重金属污染物，以免土壤中重金属污染物对地下水造成污染。
3.2电动修复
电动修复法是由美国路易斯安那州立大学研究出的一种治理土壤污染的原位修复方法，该方法近年来在一些欧美发达国家发展很快。它适合修复低渗透粘土和淤泥土，可以控制污染物流向[8]。在电动修复过程中，利用天然导电性土壤加载电流形成的电场梯度使土壤中的重金属离子（如铅、镉、锌、镍、钼、铜、铀等）以电迁移和电透渗的方式向电极移动，然后在电极部位进行集中处理。郑喜坤等[9]在沙土上的实验表明，土壤中Pb2+、Cr3+等重金属离子的除去率可达90%以上。该方法不搅动土层，且修复时间较短[10]，是一种可行的修复技术。
3.3热处理
热处理法是利用高频电压释放电磁波产生的热能对土壤进行加热，使一些易挥发性有毒重金属从土壤颗粒内解吸并分离，从而达到修复的目的[11]。该技术可以修复被Hg和As等重金属污染的土壤。虽然物理修复方法取得了一定的成果，但其还存在局限性。客土、换土和翻土法操作起来花费具大，破坏土壤结构，使土壤肥力下降，同时还依然需要对换土进行堆放或处理；电动修复法在实际运用中受其他多种因素影响，可控性差；热处理法对气体汞不易回收。
4.化学修复法
4.1化学改良剂
该方法是指向重金属污染土壤中添加化学改良剂，通过对重金属的吸附、氧化还原、拮抗或沉淀作用，改变其在土壤中的存在形态，使其钝化后减少向土壤深层和地下水迁移，从而降低其生物有效性。常用的化学改良剂有石灰、碳酸钙、沸石、硅酸盐、磷酸盐等，不同改良剂对重金属的作用机理不同。如施用石灰或碳酸钙主要是提高土壤pH值，促使土壤中镉、铜、汞、锌等元素形成氢氧化物或碳酸盐等结合态盐类沉淀。如当土壤pH>6.5时，Hg就能形成氢氧化物或碳酸盐沉淀[12]。沸石是一种碱土金属矿物，通过吸附、离子交换等降低土壤中的重金属生物有效性。黄占斌等指出对于铅、镉复合污染土壤，环境材料腐殖酸对铅有显著固定作用，而高分子材料SAP及材料组合（腐殖酸、高分子材料SAP和沸石）对镉起到明显固定作用。A.Chlopecka等发现沸石、磷石灰等能降低重金属Pb、Cd的移动性，且能够减少玉米和大麦对重金属Pb、Cd的吸收量。
4.2化学淋洗
化学淋洗修复法是指在重力或外压下向污染土壤中加入化学溶剂，使重金属溶解在溶剂中，从固相转移至液相，然后再把溶解有重金属的溶液从土层中抽提出来，进行溶液中重金属的处理过程[15]。利用此方法开展修复工作时，既可以在原位进行，也可采用异位修复[16]。原位化学淋洗修复法要在污染地进行全部过程，包括清洗液投加、土壤淋出液收集和淋出液处理等。由于原位化学淋洗过程形成了可迁移态污染物，因此要把处理区域封闭起来避免污染扩大化；异位化学淋洗修复法则要把重金属污染土壤挖掘出来，用化学试剂清洗，以去除重金属，再处理含有重金属的废液，最后清洁后的土壤可以回填或作其他用途。化学淋洗法的关键在于试剂的选择，可用来淋洗土壤重金属的试剂主要有盐酸、硝酸、磷酸、硫酸、草酸、氢氧化钠、EDTA等。现已证明EDTA是针对重金属污染最有效的提取剂，但其价格昂贵，且对EDTA的回收还存在技术问题[17]。
5.生物修复法
生物修复法是通过植物、微生物或者动物的代谢活动，降低土壤中重金属含量方法。它主要包括植物修复法、微生物修复法、动物修复法和菌根修复法四种。
5.1植物修复
植物修复是将对重金属有超累积能力的植物种植在污染土壤上，待植物成熟后收获并进行妥善处理（如灰分回收）。通过该种植物可将重金属移出土壤，达到治理污染的目的。对于修复重金属污染土壤，植物修复法主要有植物钝化、植物提取和植物挥发三种。植物钝化是指利用植物根系分泌物降低重金属的活性，从而减少重金属的生物毒性和有效性，并防止其进入地下水和食物链，减少对人类健康的威胁。如植物分泌的磷酸盐与土壤中的铅结合成难溶的磷酸铅，使铅得到固化。除直接与重金属发生作用外，根系分泌物导致的根际环境pH值和Eh值的变化也可转变重金属的化学形态，使重金属固化在土壤中。但是这种方法并未将重金属去除，因此环境条件的改变仍有可能活化重金属。植物提取是指利用重金属超累积植物从污染土壤中吸收重金属，并将其转移、储存在植物地上部分（茎或叶），随后收割地上部分并集中处理其中的重金属，从而达到降低土壤重金属含量的目的。蒋先军等发现，印度芥菜对铜、锌、铅污染的土壤有良好修复效果。夏星辉[22]指出蕨类植物对镉的富集能力很强，杨柳科能大量富集镉，十字花科的芸苔能富集铅，芥子草能富集铅、锡、锌、铜等。在英国和澳大利亚等国家，一些对重金属有高耐受性的植物的培育已经商业化。植物挥发是指植物将其吸收的重金属转化为可挥发态，并挥发出植物的过程。如植物可以吸收土壤中的Hg2+，然后使之转化成气态HgO后，通过蒸腾作用从叶片蒸发出来。这种方法只适用于具有挥发性的重金属污染物，应用范围较小。同时，该方法将污染物转移到大气中，对大气环境造成一定影响。
5.2微生物修复
微生物修复法是利用微生物对重金属的亲和吸附作用将其转化为低毒产物，从而降低污染程度。虽然微生物不能直接降解重金属，但其可改变重金属的物理或化学特性，进而影响重金属的迁移与转化。微生物修复重金属污染土壤的机理包括生物吸附、生物转化、胞外沉淀、生物累积等。通过这些过程，微生物便可降低土壤中重金属的生物毒性[23]。由于细胞表面带有电荷，土壤中的微生物可吸附重金属离子或通过摄取将重金属离子富集在细胞内部。微生物与重金属离子的氧化还原反应也可降低重金属的生物毒性，如在好气或厌气的条件下，异养微生物可将Cr6+还原为Cr3+，降低其毒性。杜立栋等[24]从铅污染矿区土壤中筛选出一株青霉菌，对人工培养基中有效铅的去除率达96.54%，且富集效果比较稳定，可应用于铅污染矿区土壤的生物修复。
5.3动物修复
土壤重金属污染的动物修复是指利用土壤动物在自然条件或人工控制下，在污染土壤中生长、繁殖等活动过程中对污染物进行富集和钝化等作用，从而使污染物降低或消除的一种修复技术。在评价污染物的生态学危害研究中，科研工作者对土壤动物并未给予足够的重视，所以与微生物修复相比，国内外的相关报道还不多。而在众多土壤动物中，普遍认为蚯蚓是改良土壤的能手，并且对土壤污染具有指示作用，具有巨大的修复污染土壤潜力。朱永恒等[25]研究得出蚯蚓对重金属的富集量随着污染浓度的增加而增加，蚯蚓体内的Pb、Cd和As的含量和土壤中这三项元素的含量具有良好的相关性。且蚯蚓体内的金属硫蛋白和溶酶体机制可以解毒重金属。除蚯蚓外，腐生波豆虫及梅氏扁豆虫等动物对重金属也有明显的富集作用[27]。土壤动物不仅直接富集重金属，还和微生物、植物协同富集重金属，改变重金属的形态，使重金属钝化而失去毒性。
5.4菌根修复
菌根是指土壤中真菌菌丝与植物根系形成的联合体。成熟的菌根是一个复杂的群体，包括真菌、固氮菌和放线菌，这些菌类有一定的修复重金属污染的能力。菌根真菌可通过分泌特殊的分泌物改变植物根际环境，从而使重金属转变为无毒或低毒的形态，降低其毒性，起到促进重金属的植物钝化作用。申鸿等[28]通过对菌根的研究发现，菌根玉米地上部铜浓度降低24.3%，根系铜浓度降低24.1%，表明菌根植物对铜污染土壤具有一定的生物修复作用。黄艺等[29]采用根垫法和连续形态分析技术，分析了生长在重金属污染土壤中有菌根小麦和无菌根小麦根际铜、锌、铅、镉的形态分布和变化趋势，发现菌根可调节根际中土壤重金属形态降低重金属的生物有效性。此外，菌根还能使菌根植物体中重金属积累量增加，强化植物提取的效果。
长期大量施用化肥、农药,导致土壤板结,易缺氧,土壤酶活性及微生物多样性降低。近年来,上海都市农业生产发展迅速,尤其是蔬菜生产,在实际生产中,大部分菜农为了片面追求高产而忽视品质,大量使用化肥,特别是氮肥的过量施用现象非常普遍。然而,近年来国家统计数据显示,我国农业资源消耗,包括化肥、农药等的用量增长速率与农业增产量不呈正比,并导致品质下降[14]。相关研究调查显示,这些化肥的利用率仅为35%左右,其余未被利用的大部分都变成了污染源,造成水体、空气和土壤污染等环境问题[58]。为了解决农作物高产与化肥过量施用而引起环境污染之间这一突出矛盾,农业部都市农业(南方)开放重点实验室开展了长期的农田污染源头控制与过程治理的研究工作,并且创新开发出了一种农用功能微生物菌剂。本试验以该微生物菌剂为试验材料,应用于叶菜类菠菜,探讨化肥减量化技术对菠菜营养吸收利用的影响,研究微生物菌剂对菠菜的促生效应,并应用PCR-DGGE(变性凝胶梯度电泳)等现代分子生物学的手段[89],研究化肥减量与微生物菌剂配施处理方式对土壤微生物种群多样性的影响,旨在为从源头控制农业面源污染,保护水源地生态健康,减少化肥用量,推广环保节能的农用混合微生物菌剂提供理论基础和试验参考。
1材料与方法
1.1供试材料与试验设计
供试菠菜品种为河北佳禾种子公司提供的大叶菠菜;供试菌剂由河北省科学院微生物研究所提供的硅酸盐菌剂和上海交通大学农业部都市农业(南方)重点开放实验室分离纯化培养的自生固氮菌液,二者进行混合培养而形成的混合菌液。该混合菌液具有溶磷、解钾及固氮等功能,主要菌株为Paenibacillusmucilaginosus和Bacillussubtilis,有效活菌数大于2×108cfu•mL1。选用直径30cm、高30cm的花盆。试验前每处理每盆等量施用30.55g有机肥,有机肥的有机质含量≥400g•kg1,N、P、K含量≥80g•kg1,含N43.6g•kg1,含水率27.55%,pH7.85,Cd含量7.23mg•kg1,Pb含量78.24mg•kg1,Cr含量116.43mg•kg1,As含量54.23mg•kg1。有机肥与土壤拌匀。本试验共设6个不同处理,每处理设3个重复(见表1)。菠菜定植密度为7株•盆1。试验所用氮肥为尿素,磷肥为过磷酸钙,钾肥为硫酸钾以及上海雨霖牌生物有机肥料。第1季菠菜从2010年11月20日播种开始,到2011年1月24日收割结束;第2季从2011年3月8日到2011年5月5日。供试土壤采自上海交通大学农业与生物学院试验田,土壤类型为褐壤土,试验前土壤理化性质背景指标测定如下:土壤全氮、有效磷、速效钾、有机质含量分别为1.117g•kg1、0.212mg•kg1、125.00mg•kg1、12.40g•kg1,电导率(Ec值)为1.84mS•cm1,pH为7.25。试验期间人工浇水,根据菠菜不同生长期的需要,每1~5d浇水1次。
1.2菠菜测定分析
在第1季菠菜六叶期(2010年12月20日14:00)和营养生长后期(2011年1月24日14:00),每盆随机抽取3株,挑选每株新长出的成熟叶片,使用SPAD-502仪测定叶绿素含量SPAD1和SPAD2。2011年1月14日下午,用OSI-FL叶绿素荧光仪、经暗适应30min后,测定菠菜叶片叶绿素荧光参数,每处理9次重复。2011年1月24日,菠菜收割当天,用紫外分光光度法测定菠菜可食部分硝酸盐含量,每样品3次重复。电子天平计量菠菜收割产量,每盆单独收割测产;菠菜N、P、K含量由上海交通大学分析测试中心测定,其中N使用Elementer公司元素分析仪(EAI)测定,P、K使用离子光谱仪(ICP)分析测定,每个样品3次重复。
1.3土壤样品采集与处理
试验期间,分别在菠菜六叶期(2010年12月20日)和营养生长后期(2011年1月24日)两次采集土样。使用不锈钢取土器采集0~15cm土层,部分土壤放于20℃冰箱冷冻保存,另一部分土壤样品风干后研磨,分别过2mm筛和0.45mm筛,塑料袋封装保存,待测。
1.4土壤微生物分析
1.4.1土壤总DNA的提取、16SrDNAV3区片段PCR扩增
每个样品取0.5g土样提取DNA,本试验采用Omega公司生产的soilDNAKit提取土壤微生物基因组DNA,按试剂盒使用说明的操作步骤进行。将纯化后的基因组DNA作为聚合酶链反应(PCR)的模板。采用微生物16SrDNA基因V3区具有特异性的引物对F341GC和R517,其序列分别为:（略）。GC夹(下划线)的目的是为了防止在DGGE过程中,引物的完全分离的扩增。反应体系为50μL,PCR反应采用降落PCR策略,即:预变性条件为96℃5min,前20个循环为94℃1min,65~55℃1min和72℃3min(其中每个循环后复性温度下降0.5℃),后10个循环为94℃1min,55℃1min和72℃3min,最后在72℃下延伸7min。PCR反应的产物用1.0%琼脂糖凝胶电泳检测。
1.4.2DGGE和染色
采用DcodeTM突变检测系统(CBS)对16SrDNAV3区扩增产物进行DGGE分析。使用梯度胶制备装置,变性剂浓度从30%到60%(100%的变性剂为7mol•L1的尿素和40%的去离子甲酰胺),聚丙烯酰胺凝胶浓度为8%;在150V的电压下,上样量为18μL。其运行条件为:0.5×TAE电泳缓冲液,60℃电泳条件下,150V,10h。电泳完毕后,再用去离子水漂洗,固定15min,染色15min,显色10min。在图像处理过程中,对于在DGGE电泳图上是肉眼可见、但被软件忽略掉的一些小条带进行了手动处理,条带的密度由该软件自动算出。
1.4.3指纹图谱的处理与分析
基于PCR-DGGE的基本原理,所扩增的DGGE条带的数量可代表群落DNA序列的丰富度(S),群落DNA序列的多样性可采用Shannon-Weaver指数及其均匀度指数来表示,Shannon-Weaver指数及其均匀度指数计算公式为:（略）。
1.5数据统计分析
采用Excel2003及SPSS13.0进行数据处理及统计分析,用单因素方差分析及邓肯检验(DMRT)对数据进行显著性差异分析。采用Bio-rad公司Quantityone软件的UPGAMA程序进行微生物群落的聚类分析。
2结果与分析
2.1菌剂处理对菠菜生长特性和产量的影响
2.1.1对菠菜营养状态的影响
通过对菠菜叶片叶绿素含量进行测定结果显示(表2),不同施肥处理间差异明显。各处理相比,就两次测定的叶绿素含量的变化,T2、T3、T4、T5处理增幅较大,其中T1增加24.2%,而T5则达到45.6%。最后测定各处理的叶绿素含量差异为:T5>T4>T2>T3>T1>>CK。结果说明,化肥对叶绿素合成量的影响在菠菜生长前期影响更为明显,且常规化肥处理(T1)为最大;而在生长后期,随着微生物菌剂在环境中的定植与适应,在土壤中繁殖量显著提高,活性显著增强,对菠菜的作用逐渐显现,相反,化肥的作用却呈下降趋势,从而导致最终化肥减量20%和40%的处理比完全用化肥的叶绿素含量要高。可见,化肥作为速效性肥料对菠菜生长影响较快,作用时间较短,成本较高;而菌剂与化肥的混施,不但更能提高叶绿素含量,且作用时间长,成本也更低。Fv/Fm指标反映菠菜叶绿素荧光动力学参数,是叶片光合系统II原初光能转换效率,即可变荧光产量与最大荧光产量之比。测定结果显示,相比对照处理,使用菌剂的T2、T3、T4和T5处理的Fv/Fm都有所提高,其中T3达到0.797,比对照提高0.012,处理间差异显著。由此可见,菌剂处理的菠菜在营养生长中的光能转化能力优于不施肥CK。添加微生物菌剂的处理与纯粹使用化肥的T1处理差异不显著。菠菜对化肥及土壤中N、P、K等养分的吸收直接表现为各元素在植株体内的含量。由表2可知,在收割期,各处理间菠菜N含量存在显著差异。以T2和T3最高,T5和T4次之,CK处理最低,且T2处理较CK处理的增幅为100%。由此可见,菌剂处理后,固氮菌提高了植株N含量,也就是提高了N吸收,减少了N损失。菠菜收割后植株P、K含量以T1处理为最低,分别约为35.3g•kg1和56.5g•kg1,且明显低于CK的45.8g•kg1和69.9g•kg1,表明在生长后期,T1处理的菠菜对P、K的吸收较少,土壤中有效磷和速效钾含量低。相比T1处理,T2和T5处理反而有所提高,表明硅酸盐菌的溶磷、解钾作用促进了菠菜对P的吸收利用量,使菠菜P含量较纯化肥处理的T1要高。微生物菌剂的两种菌各自发挥了其主要功能,固氮菌保持了较低氮肥使用条件下的高N含量,硅酸盐菌确保了较低磷肥和钾肥使用条件下的高P、K含量。
2.1.2对菠菜硝酸盐含量的影响
收割后将菠菜全株(包括根、茎、叶)捣碎后测定硝酸盐含量。由表3可知,与不施肥(CK)处理相比,施肥处理对菠菜硝酸盐含量影响较大,使硝酸盐含量显著增加。其中,T1处理的硝酸盐增量最为明显,达到5866.52mg•kg1,T2最小,为4358.23mg•kg1,T3、T4和T5处理在4677.55~5078.25mg•kg1之间。由此可见,T2、T3、T4、T5处理与T1处理相比,硝酸盐含量明显降低。因此,菌剂的配合施用与纯施化肥相比,可以提高菠菜品质,有利于生产有机健康蔬菜。
2.1.3对菠菜产量的影响
根系是植物从土壤获取养分的必要器官,但作为可食用的菠菜,根系重量在菠菜收割期所占总生物量的比重越高(即根生物量比重越高),其可食用部分就相对减少,产量就相对降低。表3表明,固氮溶磷解钾菌剂配合施用后,与不施肥对照相比,根生物量比重有明显降低,由4.36%下降到3.02%,降低约30%,比化肥T1处理的3.54%也有降低。由此说明,功能菌剂的配施不仅促进了菠菜根系的生长,而且提高了养分及光合产物的有机分配,从而提高了菠菜可食部分的生物量比重,提高了菠菜产量,有效提高了菠菜的经济效益。本试验包括两季菠菜,产量计算为两季的总产量。其中,第1季为2010年冬季菠菜,第2季为2011春季菠菜。试验表明,菠菜产量受所施用肥料的影响较大,施肥对菠菜产量提高效果明显。由表3可知,不同处理间每盆菠菜的平均产量差异显著。与CK处理相比,T4处理的产量增加最大,每盆平均产量达到277.73g,产量增加170%;T3、T2、T5和T1处理的增产量依次减少,平均每盆产量分别为267.53g、264.38g、241.62g和220.13g。其中,化肥减量施用的T2、T3、T4和T5处理产量均比常规化肥用量T1处理产量高,达到了化肥减量而不减产甚至增产的效果。由此可见,菌剂可以替代部分化肥,减少农业化肥用量。
2.2菌剂处理对菠菜土壤微生物多样性的影响
2.2.1土壤微生物DGGE指纹图谱分析
对不同处理菠菜栽培土壤微生物16SrDNAV3可变区片断进行DGGE指纹图谱分析的结果(图1a)表明,不同施肥处理下盆栽菠菜土壤的微生物基因区系条带出现较小差别。与CK相比,各处理除T1外,条带亮度略有增加,条带数量无明显差别。从图1b16SrDNAV3区PCR扩增片段DGGE泳道图谱可以看出,多数的明显条带在迁移率上基本一致,说明不同处理间具有大量的共有微生物种群,这主要是存在于试验土壤中的土著微生物。微生物菌剂处理的明亮条带明显在图谱中部多出现1~2个条带,表明混合微生物菌剂与化肥的配施,提高了土壤主要微生物种群基因多样性和数量。由于试验在低温的冬春季进行,土壤微生物本身活性也较低,生长繁殖速率较慢,因而不同施肥制度对微生物种群与数量的影响反映不够明显。
2.2.2土壤微生物DGGE条带图谱的聚类分析
不同施肥处理间的土壤微生物种群相似性表现为DGGE条带聚类分析的相似性系数,相似性系数越高,种群多样性越趋于一致,如图2所示。本试验中,T4和T5处理间的土壤微生物种群相似性最高,达到0.80,被聚为一类,与T1处理的相似性系数为0.76,同时与CK都聚在一个大类;而T2和T3处理又被单独聚在一类,相似性系数为0.70;两个大类间最低相似性系数也达到0.65。一般认为相似值高于0.60的两个群体具有较好的相似性,将6个样品归为一类的相似值达0.65,说明种植1茬菠菜后,不同施肥制度的土壤细菌群落结构相似性程度提高。
2.2.3土壤微生物种群DNA多样性分析
对不同处理土壤的微生物16SrDNA的DGGE条带进行香农威尔多样性指数(Shannon-Wiernerindex)分析,结果见表4。从表4可以看出,丰富度指数以T1处理最低,T3处理最高,与不施肥处理CK相比,常规化肥处理T1的土壤细菌丰富度指数有所降低,而添加微生物菌剂的则有所提高;而Shannon-Wierner指数在各处理间差异较为明显,与不施肥处理CK相比,常规化肥处理T1的土壤细菌多样性有所降低,而添加微生物菌剂的各处理却有明显提高。该结果表明,常规化肥处理不利于提高土壤微生物种群多样性;相反,在化肥减量情况下,配施有益的微生物菌剂,有利于改善土壤中主要微生物种群结构,提高微生物种群多样性。
3讨论与结论
【关键词】接地电阻；电阻率；土壤
引言
接地电阻是接地体与零电位大地之间的所谓对地电压与通过接地极流入地中的接地电流的比值，包含接地体周围土壤中的流散电阻和接地线电阻、接地体电阻。一般情况下，接地线电阻、接地体电阻只在接地电阻中占很小的一部分，可以忽略不计。
接地体的接地电阻很难满足设计要求，从人工接地体的工频接地电阻的计算公式：
式中：Rc是指接地体的接地电阻；ρ是指土壤的电阻率；d是指接地体型材的直径；L是指接地体的有效长度（深度）；A是水平接地体的形状系数。可以得出，可以从两方面降低接地电阻值：①增加接地体与土壤之间的接触面积，其中包括接地体形式；②降低土壤的电阻率。电力线路工程上，一般要求线路杆塔要求控制在30Ω以内。针对不同地质条件采取不同措施来降低接地体的接地电阻。原则上接地电阻越小越好，但施工中应考虑经济合理的原则，我们可以从以下几个方面进行考虑：
1 增加接地体与土壤之间的有效接触面积
根据SJD8-29《电力设备接地设计技术规程》的要求，接地体截面积的计算公式为：
式中：Sjd―接地体截面，mm2；
Ijd―流经接地体的短路电流稳定值，A；
Td―短路电流的等效持续时间，S；
C―接地材料的热稳定系数，对于钢接地体，C=70；
Kf―趋肤效应系数，对准20mm及以下圆钢或600mm2及以下扁钢，取Kf=1.0。
1.1 选择合适接地装置结构型式
在架空电力线杆塔接地电阻的计算中，推荐几种水平接地布置型式：①适用于铁塔，为口字型加四射线；②适用于钢筋混凝土门型杆，为一字型两头两射线形；③适用于门型杆，日字环型元射线（用于较低土壤电阻率或居民区，要求水平接地线闭合）。根据我们经验，在高阻地区（>4×105Ω・cm），如出现接地电阻值过大，由于雷电流特性，采用延伸接地体的埋设长度不如增加接地线，如使用4支超过100m接地线，远不如合理增加2支以上60m射线式接地线效果显著。
1.2 串联接地极
串联接地极为了减少接地体与土壤之间的接触电阻。当接地体的接地电阻值与设计值相差不大时，在增加了几组接地极，即可减小接地电阻值，达到设计要求，这种方法也最为简单有效。有的地方土壤比较潮湿，土壤电阻率不高，在个别接地电阻超过设计标准的地点，我们串联了2～3组接地极，测量时其接地电阻值就达到设计要求。
1.3 增加分角地线
增加分角地线增加接地体与土壤的接触面积，达到减少接地体与土壤之间的接触电阻目的。在施工过程中，在增加射线接地线时需要注意的是：任一接地线节点（交汇点）至多三线合一，即从某一节点出来的射线最好是两支，根据“人工接地极工频接地电阻的计算公式”三线交汇于一点时水平接地极的形状系数A等于0.867；四线交汇于一点时，A=2.14；五线交汇于一点则A=5.27；即交汇线越多A值越大，也就是接地材料的利用率越低。作业过程中同时一定要注意控制好射线间夹角，其原因是两射线夹角越小散流电场互相屏蔽越严重，平行布置时相互屏蔽最为严重，大大降低了接地材料利用率，从而增大接地电阻。
2 降低土壤的电阻率
土壤电阻率与土壤的结构、可溶性电解质、致密度、湿度、温度等有关。影响土壤电阻率ρ的大小主要取决于土壤中导电离子的浓度和土壤中的含水量。
输电线路杆塔接地主要是以防雷为主要目的，因而在架空线路杆塔接地装置的设计考虑的是如何降低杆塔接地装置的冲击接地电阻，但在工程实际中因冲击接地电阻与诸多因素有关，不便于实际测量和控制。因而，在实际工程中仍以考核工频接地电阻为主，特殊地段，需要冲击接地电阻时，用工频接地电阻乘以冲击系数α，或通过冲击接地电阻的计算求得。通常采用四电极法测量土壤电阻率ρ。测试布极方法如下图所示：
土壤电阻率的简化计算公式：ρ=2π×a×Rc（其中a为地桩间的距离，Rc为测得的接地电阻值）。工程建设中，通常采用置换电阻率低的土壤和使用化学降阻法来降低土壤电阻率。
2.1置换电阻率低的土壤
置换电阻率低的土壤即用黏土、黑土及砂质黏土，或在接地体周围土壤中加入煤渣、木炭、炉灰、工业盐等物质代替原有的土壤，达到降低土壤的电阻率目的。工程中往往采用局部置换，选料不能是酸性物质，以免腐蚀接地体，施工中一般换掉接地体上部1/3长度、周围0.5m以内的土壤，注意要与原土壤充分接触。但实际操作中，由于地形条件限制、材质容易流失、降阻效果不确定性等因素影响，往往配合使用。
2.2使用化学降阻法
降阻剂一般都含有大量金属氧化物，遇水后电离出大量金属离子。降阻剂施用于接地体与土壤间，能够使金属与土壤紧密地接触，形成较大的电流流通面，有效减小接地电阻；另一方面，它能向周围土壤渗透，在接地体周围形成一个变化平缓的低电阻率区域。由于降阻剂成本较低，工程实施也比较容易，因此降阻剂在一些困难地段的电力线路施工中得到广泛应用。
某110kV送线路工程施工中，地质较为复杂，施工时我们按照设计要求埋设接地体，验收时发现2#铁塔接地电阻高达100Ω以上，基于该铁塔地理位置特殊，周围环境复杂，增加水平接地线困难，为了确保线路的接地电阻满足设计要求及安全运行的要求，施工班组考虑使用降阻剂，着重考虑产品的技术特性：
（1）降阻特性：根据《接地降阻剂暂行技术条件》要求，在室温（25°±15℃）下降阻剂在工频小电流的电阻率应小于5Ω・m。
（2）降阻剂的腐蚀性：使用的降阻剂应对接地金属无腐蚀作用。一般地，降阻剂呈弱碱性，并且降阻剂浆料在24h内应能够完全凝固。一方面，降阻剂呈弱碱性对接地体有一定的保护作用；另一方面，降阻剂如不能凝固，日久随地表水流失，浸泡在导电液浆中的电极也会加速腐蚀；相反，凝固后的降阻剂将成为金属电极的固体保护层，隔离土壤中腐蚀液体的浸入。
（3）降阻剂的稳定性：使用降阻剂后，确保降阻剂的性能不会随时间发生变化，降阻剂的导电物质不随地表水而流失，也就是说稳定性的好坏决定了降阻剂的寿命长短。
2#铁塔接地使用降阻剂后，再次测量时，其接地电阻值竟不到20Ω，满足设计要求。
关键词：降阻剂；降阻机理；降阻效果
中图分类号：TU856 文献标识码： A 文章编号：
0 引言
在防雷工程实际施工中，为了降低接地电阻值而满足设计要求，有时需要使用辅助的降阻材料。因而有必要对降阻剂的降阻机理、降阻效果以及在使用中存在的问题进行认真地研究和探讨，采用技术经济分析的方法，具体的工程具体对待，在保证设备和人身安全的前提下，结合具体的工程情况和现场实际，特别是现场的地质、地势情况，土壤电阻率分布情况以及具体的工程要求，找出最佳的降阻措施、正确合理的降阻方法更加有效地发挥降阻效果，从而达到降低接地装置接地电阻的目的。
1降阻剂的分类
目前降阻剂的种类很多，从物态可以分为液态降阻剂和固态降阻剂；从物类则可分为有机降阻剂和无机降阻剂；就其特性来说可以分为物理降阻剂和化学降阻剂。
1. 1物理降阻剂
物理降阻剂是以强碱弱酸盐为胶凝物，并以非电解质固体粉末为导电材料如木炭、粉末、金属材料等来加大接地体的有效体积或降低接触电阻，且对接地体的腐蚀较小，但这类降阻剂对土壤的渗透作用很小，其导电性能不受土壤含水量的影响，但不能很好的改善接地体周围土壤的导电率，影响了其降阻效果。物理降阻剂中导电粉末不溶于水，凝固后不应地下水位变化而流失，降阻性能长效稳定。
1. 2化学降阻剂
化学降阻剂是以电解质通过渗透作用改善土壤的电阻率来达到降阻效果，但化学降阻剂以含导电的金属盐类为主，也只能在有水的情况下才能离解，电解液受季节和地下水位的起落而影响，其降阻效果与含导电盐类的多少有关，盐类过多又会造成对接地体的腐蚀，这是矛盾的两个方面。这类降阻剂主要有液态的树脂降阻剂和粉类的固态降阻剂。
2降阻剂的降阻机理
关于降阻剂的降阻效果是不可质疑的，因为降阻剂已在实际的接地工程中得到大量的、 长期地应
用。降阻剂的降阻机理一般有以下几个方面：
2. 1 降阻剂的渗透性降低土壤电阻率
降阻剂通过增加土壤中的导电离子浓度，并随着降阻剂在土壤中的扩散、渗透，土壤的电阻率也就随着得到改善。关于扩散和渗透作用，一般化学降阻剂强于其它形式的降阻剂，固体类的降阻剂扩散和渗透作用较差，但降阻剂的稳定性和长效性与扩散和渗透作用是矛盾的。扩散和渗透好的降阻剂其稳定性和长效性都比较差，渗透快失效也快。
降阻剂的吸水性和保水性改善并保持土壤导电性能
土壤的导电性能除了与土壤所含金属导电离子的浓度有关外，还与土壤的含水量有关。这是因为绝大多数无机盐类只能在水中才能离解为导电的金属离子，土壤电阻率会随土壤的含水量而改变。要改变土壤的导电性能应增加并保持土壤的含水量。某些降阻剂具有较强的吸水性和保水性，如膨润土类降阻剂，吸水后体积膨胀并能长期保持水分成为浆糊状，使接地电阻一直保持稳定不受气候的影响。
2.3 增大接地体的有效截面
降阻剂本身的电阻率很低，小于5Ω·m，降阻剂施加在接地体周围，相当于扩大了接地体的有效截面，这对固体降阻剂、导电水泥和膨润土类降阻剂最为明显，特别是膨润土降阻剂在加水后体积膨胀有效的扩大了接地体的截面积；而化学降阻剂和树脂状的降阻剂施加后只能改变周围土壤的电阻率，其降阻效果会随着雨水的冲刷和渗透而减小，降阻作用随着时间而逐渐失效。
2.4消除接触电阻
接地体的接地电阻可以分为三部分，一是接地装置本身导体的电阻RL ；二是接地体与周围土壤的接触电阻RC；三是土壤的散流电阻RD。一般来说，接地装置本身导体的电阻很小，可以忽略，所以一个接地装置的接地电阻实际上主要有RC 和RD组成。一般敷设时回填土很难与接地体形成较好的接触，这样接触电阻大，散流也困难。而接地体施加降阻剂后，一方面降低了接地极和土壤之间的接触电阻，另一方面相当于增大了接地体的直径，减小了散流电阻。但只有某些物理降阻剂和膨润土类降阻剂才具有这方面的功能，而化学降阻剂和流质降阻剂则不具有这方面的功能，有些降阻剂由于腐蚀还会使接触电阻变大。
3 目前降阻剂在工程应用中存在的问题
降阻剂的降阻效果是不可置疑的， 因为降阻剂已在实际的接地工程中得到大量的、长期的应用，但同时也伴随一些实际问题，主要有以下几方面。
① 对接地体的腐蚀问题。某些降阻剂会对金属接地体造成严重的腐蚀， 降阻效果随着时间的推移会迅速下降。
② 降阻稳定性问题。某些厂家为追求快速的降阻效果，在降阻剂中加入了大量的无机盐。由于这类降阻剂所含的无机盐会随着雨水迅速流失而使降阻剂失去降阻效果， 致使接地装置的接地电阻迅速反弹回升。
③ 降阻剂对环境的污染问题。由于降阻剂直接埋在地下，降阻剂中如含有重金属等有毒物质就会对地下水资源造成污染。降阻剂的毒性和污染问题，正是个别厂家和大多用户容易忽略的问题。
4 选择和使用降阻剂时应注意的事项
目前降阻剂配方各异、质量高低不等， 价格悬殊、用量不一，因此在选择降阻剂的时候， 在优先考虑产品质量和施工方便的前提下， 再考虑价格以及用量等问题，尽量选择在本地区或其他地区已有施工、运行经验的产品。总之，根据降阻剂产品的多样化和已有的使用实践， 在选择和使用降阻剂时应着重注意以下几点:
① 不能选用未按技术条件进行试验或试验不合格的降阻剂。
② 首先要考虑降阻剂自身的标称电阻率， 一般情况下，降阻剂自身的标称电阻率越小越好。
③ 降阻剂对金属接地体的腐蚀率要低。一些降阻剂对金属接地体有腐蚀作用，但也有一些降阻剂对金属接地体有防腐保护作用。如果降阻剂对金属接地体的平均年腐蚀率低于当地土壤对金属接地体的平均年腐蚀率，就认为降阻剂对金属接地体具有防腐作用；否则就认为有腐蚀作用。一般土壤对金属接地体的平均年腐蚀率: 扁钢为0.05～0.2mm/a； 圆钢为 0.07～0.3mm/a。
④ 降阻剂用量愈大，降阻率愈大，但用量增大到一定程度，降阻效果出现饱和现象，这点在使用降阻剂过程中应引起足够重视。
⑤ 降阻剂的稳定性和长效性问题。降阻剂性能的稳定性决定了降阻剂的使用寿命。某些降阻剂的降阻效果会随土壤干湿度的变化而变化， 特别是一些无机降阻剂，离子类降阻剂， 一旦缺水就会析出颗粒状的晶体，失去导电特性。
⑥ 选无污染，无毒性， 使用安全的降阻剂。对降阻剂要看其成分，要检查有无环保部门的检测报告。
5 结束语
降阻剂的功能就是充当接地体金属与土壤之间的过渡层, 降低其过渡电阻, 从而降低整个接地体(网)的接地电阻。对降阻剂的要求, 是既要能降低接地电阻,又不能对接地体金属有显著的腐蚀, 这两个要求之间有时是矛盾的。降阻剂对金属的腐蚀作用不是短时间能看到的, 而是接地网投运以后才逐渐发现的。这就要求我们在选择降阻剂时应从其电阻率、 腐蚀率、 稳定性和长效性及其它方面权衡考虑,合理正确的选择降阻剂,充分发挥其降阻效果。
参考文献：
[1] 颜怀梁, 徐志鸿. 接地降阻剂机理及用量研究 [J]. 四川工业学院学报, 1995 , 14( 2 ) : 91- 97 .
