化學固沙材料淺析康向光 陳 琳 韓章勇

張曉峰 陳兵

摘 要

化學固沙屬于三大固沙手段之一，化學固沙材料能夠讓流沙表面形成固沙層，這也使化學固沙材料在防治荒漠化中得到了大量使用。但是由于目前化學固沙材料在使用中還存在一定缺點，所以這時對于化學固沙材料進行創新和研究成了固沙材料的主要發展方向。

關鍵詞

化學固沙材料;研究;淺析

中圖分類號： X171.1 ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼： A

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2020.19.075

目前全球性較為嚴重的環境問題就是土地荒漠化現象，荒漠化較為嚴重的國家主要分布在亞洲，非洲和拉丁美洲等發展中地區。在這些地區中中國屬于荒漠化最為嚴重的國家，同時沙漠化和荒漠化所產生的危害相同。

1 化學固沙的原理

所謂化學固沙材料就是能夠有效固結流沙表面的化學材料，化學固沙主要是在流沙表面噴灑具有化學性質的膠狀物體來固定流沙，能夠在流沙表面形成具有一定強度，韌性的固結層。這類固結層不但能夠避免風力侵蝕，還能夠更好的鎖住流沙下部的水分，從而更好地控制沙漠化災害。

化學固沙材料具有一定的粘連性，沙粒之間屬于較為緊密的個體，但是個體與個體之間還存在一定的空間。在化學固沙材料噴灑到流沙外部之后，一些小于8微米的液體便會滲入到沙粒中與沙礫產生粘連，而一些大于8微米的液體將會在流沙外部形成固結?；瘜W固沙材料不但具有粘連作用，還能夠在電荷作用下對沙粒產生影響，激發分子內力作用，從而形成相應的網狀結構，使沙粒能夠緊密連接在一起。在進行沙漠化防治的過程中，要使用化學固沙材料提升沙漠化防治效果，化學固沙材料可以按照化學原料來進行分類，將其分為天然化學固沙，人工化學固沙以及合成化學固沙材料三種。而按照化學固沙材料的化學組成結構來進行分類則可以分為無機膠凝固，有機膠凝固以及有機無機復合沙材料三種。

2 化學固沙材料的優

化學固沙主要是在流沙外部噴灑化學粘連材料，并在流沙外部形成固結層，使較為松散細碎的沙粒粘連在一起，更好的避免風力吹散沙粒產生沙漠化災害。對于化學固沙材料的使用能夠提升抗風濕性和鎖水性，化學固沙材料具有一定的強度和韌性。化學固沙材料在噴灑至流沙外部的時候會形成固結層，如果一部分固結層受到破壞，只會損壞該部分的固結能力卻不會影響到其他部分的固結性能。

3 化學固沙材料的類型

3.1 無機膠凝固沙材料

首先，無機膠凝固沙材料中水泥漿類固沙材料主要是噴灑在流沙表面，形成凝結固化從而構成避免流沙被風吹起的覆蓋層。在沙漠地區由于該地區氣候較為干燥，因此在夏季沙面溫度極高，水泥漿類固沙材料沒有足夠的水分融化，只能形成厚度一般的固結層。而在水分蒸發后水泥漿類固結材料較為脆弱，這種固結材料柔性大大降低，因此在沙漠中會受到惡劣氣候的干擾，產生龜裂降低水泥漿類沙材料的整體效果，從而失去其固沙作用。

其次，無機膠凝固沙材料中水玻璃類固沙材料的成本較低，同時無毒無害，這種固沙材料在我國使用歷史中已經存在了數百年。我國在過去所使用的水玻璃固沙材料主要是由水玻璃以及酸性劑所構成的，這種固沙材料在遇到堿性條件下會產生凝結現象，但這種凝結現象的時間不夠穩定，同時透水性較弱，無法完全產生固化反應，這也使這種固結材料在流沙表面覆蓋后強度較低，容易受到沙漠氣候的侵蝕。

最后，無機凝膠固沙材料中石膏類固沙材料能夠加速沙漠內部植物的生長速度，提升沙漠植物成活率。石膏材料不但能夠有效固定流沙，同時還具有一定的養分，這些養分能夠被沙漠植物所吸收。石膏類固沙材料的成本較低，同時強度較高，耐久性好，不會對環境造成污染，這也使石膏類固沙材料在固沙研究中得到了有效應用，在大規模沙漠流沙噴灑研發中有著實用價值。

3.2 有機膠凝固沙材料

其一，有機膠凝固沙材料中的高分子類固沙材料從20世紀以來就已經得到了相應的發展，而這種新型化學固沙材料從實際上進行分析主要是由水溶性化學膠結物組合而成，利用高分子聚合物來對流沙進行固定，這種固結方式較為簡易，同時施工速度較快的固沙方式和其他化學固沙材料相比穩定性極高，這也使其得到了大眾的關注?，F階段相關研究人員以甲基三乙氧基硅烷為主要反應物質，并在催化鹽酸的情況下水解，從而形成透明的硅氧烷物質，這種固沙材料強度極高，不但能夠將水分鎖定在沙層內部，同時還可以實現生物降解。高分子聚合物吸水性樹脂在固沙的時候強度高，在遇到高溫的情況下穩定性較強，不會產生斷裂和氧化現象。

其二，有機膠凝固沙材料石油產品中瀝青乳液屬于固沙劑的代表物質，瀝青乳液也是世界范圍內在化學固沙中使用最多的材料。瀝青乳液主要是從石油與煤油中提煉出來的產品，由于瀝青的結構較為復雜，主要由化合物，瀝青質等混合物質組成，這些物質使瀝青在常溫狀態下始終呈現固體狀態，其凝點較高，黏度較大。瀝青的這些特點都能夠幫助瀝青成為質量較好的防腐材料，瀝青乳液屬于瀝青乳化過后所形成的物質。乳液可分三類分別為非離子型，陽離子和陰離子型。瀝青乳液可以作為土壤調和劑進行使用，有效避免水土流失，調節土壤內部的水熱情況。瀝青乳液作為固沙材料進行使用能夠與植物相融合，促進植物生長[1]。

其三，有機膠凝固沙材料中木質素類主要是經過化學改性而制成的新型固沙材料，木質素類固沙材料能夠在流沙中穩定應用，并與沙粒相結合產生化學作用，從而促使沙粒相聚集，提升保護強度。我國相關研究人員對荒漠化地區木質素固沙情況進行了數年研究，而研究結果表示木質素固沙材料的固沙效果極好，同時成本低廉能夠與生物固沙相結合。另外，木質素固沙材料的抗壓強度較好，具有一定的穩定性和韌性，可以通過加入丙烯酸或是丙烯肽胺實現木質素固沙材料的升級，升級之后的木質素固沙材料耐腐蝕，抗老化性能會進一步提升[2]。

3.3 有機無機混合固沙材料

有機無機混合固沙材料主要是對一些固沙性能較差的材料進行升級，通過有機固沙材料和無機固沙材料的混合能夠提升其力學性能，避免水分蒸發。目前較為常見的有機材料為高吸水性樹脂，這種材料的三維空間結構較為特殊使其吸水性相對較強。還可以和水泥產生反應，使合成之后的固沙材料強度，硬度以及韌性都大大提升。相關研究人員以粉煤灰為基礎，在其中添加水玻璃，聚丙乙烯等材料，混合而成的固沙材料在實驗過程中其抗水性能，強度，韌性以及穩定性都比單一的無機固沙材料和有機固沙材料有一定程度上的提升。其次，我國高校內部與企業合作研發出的多功能固沙材料主要成分為膨潤土，瀝青和水玻璃，其生產工藝較為簡便，這種固沙材料的積水性能較強，同時還能夠有效改善土壤結構為植物生長創造條件，可以在實際固沙過程中得到推廣與應用[3]。

4 結語

綜上所述，隨著不斷實踐和研究表明資源開發與社會發展都需要和生態環境建設相同步，只有這樣才能為社會可持續發展做出保證。眼下沙漠化防治已經被列為重點工程，而在化學固沙材料中有機無機復合化學固沙材料能夠使流沙表面迅速固結，并更好地穩定沙丘，防止沙漠化災害。另外，由于固沙材料在使用過程中會導致流沙固結，這也能夠將沙丘內部的溫度與水分鎖住，能夠為植物生長提供所需營養，成了未來我國防治沙漠化情況的重點研究方向。

參考文獻

[1]居炎飛，邱明喜，朱紀康，等.我國固沙材料研究進展與應用前景[J].干旱區資源與環境，2019（10）：111-112.

[2]尹應武，孫瑞，張雪艷，等.生物基磺酸鹽在沙漠固沙、鹽堿地改良中的應用示范與推廣[C]//中國治沙暨沙業學會學術年會（2）：117-118.

[3]謝堯，趙瓊，李炎真，等.干旱化對樟子松固沙林氮磷循環的影響[J].生態學雜志， 2019，38（12）：353-355.