新型改性水玻璃固沙劑制備與研究

摘 要：為了解決市場上現有化學固沙劑存在的抗水性相對較差、固沙效果不理想等問題，通過在水玻璃中加入一些有機和無機改性材料，制備了一種具有高強度、耐久性和穩定性的新型復合固沙劑，研究了水玻璃濃度、不同改性劑添加量對其性能的影響。結果表明：１）按照水玻璃模數為３．０，改性劑四硼酸鈉、碳酸鋰、山梨醇、聚丙烯酰胺的添加量（占水玻璃質量的百分比）分別為１．５％、２．５％、０．２％、０．３％，助黏劑羧甲基纖維素鈉的添加量為０．３％配置的新型改性水玻璃固沙劑，對沙土固化層的強度可達１４．１ ＭＰａ；２）新型改性水玻璃固沙劑穩定性和耐久性優良，經７０ ℃ 高溫和－２０ ℃ 低溫７ ｄ 老化后，無側限抗壓強度損失率分別為１１．８％和１９．５％，在７００ ℃高溫條件下質量損失率僅為８．６％；３）新型改性水玻璃固沙劑的固沙效果良好，固結層在風速≤２０ ｍ／ ｓ 的凈風條件下表現為無風蝕或輕微風蝕，在含沙氣流沖擊下風蝕量較凈風條件下略有增加。

關鍵詞：化學固沙劑；水玻璃；改性劑；抗壓強度；風蝕率

中圖分類號：Ｘ４３；Ｓ１５７．９ 文獻標志碼：Ａ ｄｏｉ：１０．３９６９／ ｊ．ｉｓｓｎ．１０００－１３７９．２０２４．０７．０２０

引用格式：李凱崇，薛春曉，楊柳．新型改性水玻璃固沙劑制備與研究［Ｊ］．人民黃河，２０２４，４６（７）：１１９－１２３，１４７．

荒漠化是當前嚴重困擾人類社會發展的全球性重大生態環境問題［１－３］ 。我國是荒漠化最為嚴重的國家之一，據第六次全國荒漠化和沙化調查，截至２０１９ 年全國荒漠化土地面積高達２５７．３７ 萬ｋｍ２，占國土總面積的２６．８１％，每年荒漠化造成的直接經濟損失達５４１億元［４－５］ 。風沙防治措施按照作用原理和功效大體可以分為阻沙、固沙、輸沙三大類，其中固沙措施又可分為機械固沙、生物固沙和化學固沙３ 種［６－７］ 。化學固沙是隨著材料化學發展而產生的新型固沙方法，主要是在沙物質表層噴灑化學固沙劑（黏性材料）以形成氣流隔斷層，從而達到降低風蝕速率的目的［８］ ，該方法具有施工便捷、區域局限性小、節能環保等特點，是一種應用前景廣闊的風沙防治方法。目前市面上的化學固沙劑大體可以分為無機、有機、復合三大類［９］ ，它們各有特點，如：無機固沙劑大都具有價格低廉、制備簡便的優點，但抗水性相對較差、固沙效果不理想；有機固沙劑具有較好的抗水性，但價格較高，且大都含有對環境有害物質，不能大范圍推廣。水玻璃作為一種環保、安全、價格低廉的無機材料被廣泛應用于工農業生產，其具有一定的黏結性，可作為一種無機固沙劑，但其固化層滲透性較差、強度不高，且在強堿性環境條件下組分中的ＳｉＯ２會出現溶出現象，因而減弱耐久性和抗水性［１０－１１］ 。本研究通過在水玻璃中加入一些有機和無機改性材料，嘗試制備一種具有高強度、耐久性和穩定性的新型復合固沙劑，為風沙防治及相關研究提供參考。