化学固沙材料

化学治沙法相对较新，具有使流沙于瞬息时间内固定在原地，施工简便快速的优点，因而化学治沙措施的发展将是一个必然的趋势。化学固沙是利用化学材料与工艺，在易于发生沙害的沙丘或沙质土地表面形成固沙、保水的固结层，从而达到控制沙害、提高沙地生产力的目的。对于固沙材料的优劣其评判指标主要为其沙体强度、抗风蚀性能、耐水性、抗老化性、冻融性等性能。

传统的化学固沙材料可分为：水泥浆类、水玻璃类、石油产品类和高分子聚合物高吸水树脂类。而新型化学固沙材料及其技术在考虑固沙效果的同时，更为重视材料制备和使用过程中的生态环境协调性，与传统的化学固沙材料相比，新型化学固沙材料具有更大的发展潜力和实用性。新型化学固沙材料包括：对工农林业副产品进行改性处理的生态环境固沙材料、利用微生物技术的微生物固沙材料和有机无机合成的复合固沙材料等几大类。

5．1．3．1 传统化学固沙材料

传统的化学固沙材料又分为无机固沙材料和有机固沙材料。

1）无机固沙材料及固沙机理

（1-）水泥、石灰。

这两种材料无法直接与沙胶结，只能填充沙漠沙粒间隙的空隙，固结主要靠水的作用。

（2）水玻璃。

采用模数为2．6～3．5的钠水玻璃或最佳模数为3．8～4．0的钾水玻璃，并以钙盐溶液为增强剂，将水玻璃溶液渗透并填充到沙粒间隙中，其与增强剂发生化学沉淀作用，生成难溶的硅酸钙。其添加有机或无机材料复合固沙效果较好，但这种固沙对空气湿度有一定要求，一般应大于50％，否则水玻璃会逐渐失水，固结层越来越脆，因此在特别干旱的地区不适用。

2）有机固沙材料及固沙机理

（1-）石油类产品。

石油类产品中乳化沥青应用最广泛。沥青喷至沙面后，由于受沙粒的强烈吸附和电性作用，沥青被挡在沙面，形成一个非连续固沙层，由于蒸发作用逐渐变硬，以保护沙面免遭风蚀。

（2）高分子聚合物。

未使用高分子聚合物时，沙粒直接接触，形成空隙架结构，沙粒间没有黏结作用，如图5-1所示。当含水时，沙粒间有微弱的毛细管作用吸水而使沙粒连接，但沙子失水后这种作用就会消失。当高分子聚合物溶液渗入沙粒间隙后，无论其在沙粒外围形成连续膜，还是只在某些点与沙粒接触，它都会在分子所用力下吸附在沙粒表面（见图5-2），待其失水固化后，形成不可逆凝胶而使沙粒牢固的黏结在一起。

图5-1 加固前沙粒的微观结构形态

图5-2 高分子聚合物（S犎）固沙后结构形态

5．1．3．2 新型化学固沙材料

1）生态环境固沙材料

（1-）木质素类固沙材料。

木质素类固沙材料（ligninsand-fixingmaterials）是将制浆废液经化学改性制备而成的一种新型固沙材料。木质素磺酸盐喷洒在沙土表面后，与表层的沙土颗粒结合，通过静电引力、氢键、络合等化学作用，在沙土颗粒之间产生架桥作用，促进沙土颗粒的聚集，使得表层沙粒彼此紧密结合，形成具有一定强度的致密固结层，从而达到固沙的目的。

（2）塑料改性类固沙材料。

改性废塑料类固沙材料（modifiedwasteplasticsand-fixingmaterials）是通过物理和化学方法对废塑料进行改性处理，生成可以用来固沙的环保材料。废塑料用于固沙领域的研究还很少，目前来看，用废塑料制作高吸水性树脂用于固沙是对废塑料进行处理的可行性方法，而对废塑料改性处理的固沙剂进行的野外实验较少，其固沙性能以及成本是否优于其他固沙材料还有待于考证，尤其是此类固沙材料的环境协调性还需要进一步研究。

（3）栲胶类固沙材料。

栲胶（vegetabletanningextract）为单宁水浸提物的商品名。从化学结构看，单宁可以分为水解单宁和缩合单宁两大类型。而多元酚结构赋予植物单宁一系列独特的化学特性，能与多种金属离子发生络合或静电作用，具有两亲结构和诸多衍生化反应活性。

2）微生物类固沙材料

微生物类固沙材料（microbesand-fixingmaterials）是利用沙漠生物结皮进行人工接种固沙或是从生物结皮中分离出可固沙的细菌，然后将制成的液体菌剂直接用于固沙的新型固沙材料。生物结皮层的胶结机理是藻体选择性地运动到黏土含量较高的微环境中，通过细胞表面高分子多聚糖的物理吸附，与土壤表面的细小颗粒形成错综复杂的网络，同时自由羧基类负电荷基团与基质中金属离子（Ca，Si，Mn，Cu等）因静电结合而胶结在一起，从而形成有机质层和无机层。

3）有机无机复合固沙材料

有机无机复合固沙材料（organic-inorganiccompositesand-fixingmaterials）是针对无机固沙材料力学性能差、缺乏保水性等缺陷，通过在无机材料中添加有机组分而形成的一类新型固沙材料。最为常用的有机组分是高吸水性树脂，其特殊的三维空间网络结构使其具有优异的吸水保水性能，同时又能与水泥水化产生的Ca2＋、Al3＋作用，使合成后的材料具有更高的抗折强度、黏结强度、抗冲击性和抗疲劳度。