5.生物能源副产品木质素加固土体研究进展_刘松玉

第２７卷　第８期

２０１４年８月

（）文章编号：７３７０８０００１０１２２０１４１１００－－－中　国　公　路　学　报ＣｈｉａｎｄＴｒａｎｓｏｒｔｎａＪｏｕｒｎａｌｏｆＨｉｈｗａ　　　　ｇｙｐ　Ｖｏｌ．２７　Ｎｏ．８．２０１４Ａｕｇ

生物能源副产品木质素加固土体研究进展

张　涛１，蔡国军１，李军海２，接道波２刘松玉１，

（江苏南京　２０９６；１０１．东南大学交通学院，

）江苏南京　２２．江苏省交通规划设计院股份有限公司，０１４１０

摘要：为了明确生物能源副产品木质素在道路工程土体加固领域的研究现状，根据国内外大量文献中有关木质素加固土体的相关报道，对木质素与土体之间的相互作用机理进行了综述，并对比了各种固化机理模型，总结了国内外评价木质素加固土性能的方法和相关典型室内试验结果，同时论述了木质素加固土的抗侵蚀特性，归纳了木质素加固土抗侵蚀特性的室内试验方法。分析结果表明：生物能源副产品木质素是一种具有工程应用前景的土体固化添加剂，具有环境友好、成本低廉等特点；木质素加固土在力学特性和抗侵蚀特性等方面均表现优越；木质素与土体的相互作用机理和加固土的耐久性能仍需要进一步试验研究与验证；关于木质素加固土的现场施工工艺和效果评价尚缺少相关研究，有待开展此方面的研究工作。

关键词：道路工程；土体固化；综述；木质素；路基

中图分类号：６．１　　　文献标志码：ＡＵ４１

ＲｅｓｅａｒｃｈＰｒｏｒｅｓｓｏｆＳｏｉｌＳｔａｂｉｌｉｚａｔｉｏｎｗｉｔｈＬｉｎｉｎｆｒｏｍ　　　　　　　ｇｇ

ｅｒｏｄＢｉｏｒＢｕｃｔｓｎｅ－－ｐｇｙｙ　

１１１２２，，，，ｕｕｎＬＩＵＳｈａｉｂｏＺＨＡＮＧＣＡＩＧＬＩＪｕＪＩＥＤｏｎＴａｏｕｏｎａｏ　　　　　－－－－　ｙｊｇ

，；，，Ｎ（２１００９６，ＪｉａｎｓｕＣｈｉｎａ２．ＪｉａｎｓｕＰｒｏｖｉｎｃｅａｎｉｎｃｈｏｏｌｏｆＴｒａｎｓｏｒｔａｔｉｏｎＳｏｕｔｈｅａｓｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔ１．Ｓ　　　　ｇｇｊｇｐｙ　

，），Ｎ２１００１４，ＪｉａｎｓｕＣｈｉｎａａｎｉｎＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓＰｌａｎｎｉｎａｎｄＤｅｓｉｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅＬｉｍｉｔｅｄＣｏｍａｎ　　　　　ｇｇｐｙｊｇｇ　　

：ＡｂｓｅｎｅｒｅｓｅｎｔｓｔａｔｅｏｆｓｏｉｌｓｔａｂｉｌｉｚａｔｉｏｎｗｉｔｈｌｉｎｉｎｆｒｏｍｂｉｏｔｒａｃｔＩｎｏｒｄｅｒｔｏｆｉｎｄｏｕｔｔｈｅｒｂ－－　　　　　　　　　　　　　　ｐｇｇｙｙ　

，ｒｏｄｕｃｔｓｉｎｒｏａｄｅｎｉｎｅｅｒｉｎａｌａｒｅｎｕｍｂｅｒｏｆｌｉｔｅｒａｔｕｒｅｓｗｈｉｃｈｈａｄｒｅｏｒｔｅｄｓｏｉｌｓｔａｂｉｌｉｚａｔｉｏｎ　　　　　　　　　　　　ｐｇｐｇｇ

ｗｉｔｈｌｉｎｉｎｗｅｒｅｒｅｖｉｅｗｅｄｔｏｓｔｕｄｔｈｅｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｌｉｎｉｎａｎｄｓｏｉｌ．Ｔｈｅｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｓｏｆ　　　　　　　　　　　　ｇｙｇｐ　

ｖａｒｉｏｕｓｍｏｄｅｌｓｆｏｒｓｔａｂｉｌｉｚａｔｉｏｎｍｅｃｈａｎｉｓｍ　ｗｅｒｅｃｏｍａｒｅｄ．Ｔｈｅｍｅｔｈｏｄｓｆｏｒｅｖａｌｕａｔｉｎｔｈｅ　　　　　　　　ｐｇ　ｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｓｏｆｌｉｎｉｎｔｒｅａｔｅｄｓｏｉｌｓａｎｄｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｏｆｔｉｃａｌｌａｂｏｒａｔｏｒｔｅｓｔｓｗｅｒｅａｌｓｏ　　　　　　　　　　　　ｐｇｙｐｙ　

ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ．Ｔｈｅｅｒｏｓｉｏｎｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｌｉｎｉｎｔｒｅａｔｅｄｓｏｉｌｓｗｅｒｅｄｉｓｃｕｓｓｅｄａｎｄｔｈｅ　　　　　　　　　　　ｇ

ｖａｒｉｏｕｓｌａｂｏｒａｔｏｒｔｅｓｔｍｅｔｈｏｄｓｔｏｅｖａｌｕａｔｅｔｈｅｅｒｏｓｉｏｎｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｏｆｔｒｅａｔｅｄｓｏｉｌｓｗｅｒｅ　　　　　　　　　　　ｙ　

ｒｏｄｅｎｅｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｌｉｎｉｎｆｒｏｍｂｉｏｒｂｕｃｔｓｉｓａｎｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ－－　　　　　　　　　ｐｇｇｙｙ　

，ｃｏｓｆｒｉｅｎｄｌｌｏｗｔｓｏｉｌａｄｄｉｔｉｖｅｗｈｉｃｈｈａｓａｒｅａｔｏｔｅｎｔｉａｌｔｏｓｔａｂｉｌｉｚｅｓｏｉｌｉｎｃｉｖｉｌｅｎｉｎｅｅｒｉｎ．－　　　　　　　　　　　　　ｙｇｐｇｇＴｈｅｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｌｉｎｉｎｔｒｅａｔｅｄｓｏｉｌｏｎｍｅｃｈａｎｉｃａｌｒｏｅｒｔｉｅｓａｎｄｅｒｏｓｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓａｒｅ　　　　　　　　　　　　ｐｇｐｐ

ｂｅｔｔｅｒｔｈａｎｎａｔｕｒａｌｓｏｉｌ．Ｔｈｅｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｍｅｃｈａｎｉｓｍｂｅｔｗｅｅｎｌｉｎｉｎａｎｄｓｏｉｌａｎｄｔｈｅｄｕｒａｂｉｌｉｔｏｆ　　　　　　　　　　　　ｇｙ　

ｓｉｔｅｔｒｅａｔｅｄｓｏｉｌｓｔｉｌｌｎｅｅｄｔｏｂｅｉｎｖｅｓｔｉａｔｅｄａｎｄｖｅｒｉｆｉｅｄｗｉｔｈａｄｄｉｔｉｏｎａｌｌａｂｏｒａｔｏｒｔｅｓｔｓ．Ｏｎ－　　　　　　　　　　　ｇｙ　

收稿日期：１１０３３２０１－－

）；“）；基金项目：十二五”国家科技支撑计划项目（国家自然科学基金项目（３０６４１，４１２０２２０３２ＢＡＪ０１Ｂ０２２４１３０１

）；）；高等学校全国优秀博士学位论文作者专项资金项目（教育部新世纪优秀人才支持计划项目（２１３０１１０１３５３ＮＣＥＴ８－－

）；）中央高校基本科研业务费专项资金项目（江苏省交通科学研究计划项目（２２４２０１３Ｒ３００１４２０１３Ｙ０４

：，作者简介：刘松玉（教授，博士研究生导师，工学博士，男，江苏靖江人，３ｌｌｉｕｓｅｕ．ｅｄｕ．ｃｎ。１９６Ｅ－ｍａｉ＠ｓ－）ｙ

２

中　国　公　路　学　报　　　　　　　　　　　　　　２４年０１

ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏａｎｄｅｆｆｅｃｔｅｖａｌｕａｔｉｏｎｏｆｌｉｎｉｎｔｒｅａｔｅｄｓｏｉｌａｒｅｌａｃｋｏｆｒｅｌｅｖａｎｔｓｔｕｄｉｅｓａｎｄ　　　　　　　　　　　　　ｇｙｇ　ｔｈｅｓｅｒｅｓｅａｒｃｈｅｓｓｈｏｕｌｄｂｅｃａｒｒｉｅｄｏｕｔｉｎｔｈｅｆｕｔｕｒｅ．　　　　　　　　

：；；Ｋｅｗｏｒｄｓｒｏａｄｅｎｉｎｅｅｒｉｎｓｏｉｌｓｔａｂｉｌｉｚａｔｉｏｎｒｅｖｉｅｗ；ｌｉｎｉｎ；ｓｕｂｒａｄｅ　　ｇｇｇｇｙ　

能力和电导率逐渐降低，固化土持水能力减弱、营养

［１］

认为传统固化剂处元素含量降低。Ｓｉｏｓｓｅｉｒｉ等１ａｒ

０引　言

随着中国城市化、工业化进程的不断加快，煤、石油和天然气等化石燃料的消耗越来越大，由此引

１］

。能源危机的出发的环境污染问题也越来越严重［

理的土体常表现出一定的脆性特征，在道路行车荷载或机场跑道冲击荷载作用下，土体结构稳定性受到较大影响。因此，研究新型、高效和环境友好的土体固化剂意义重大。

目前基于生物能源副产品木质素的土体加固技术在国外已得到广泛研究。相关研究结果表明，与传统无机固化剂（如水泥、石灰、粉煤灰和矿渣等）相比，木质素具有环境友好、成本低廉、化学性质相对稳定、不改变固化土ｐＨ值等优点。中国木质素及其改性产品在工业中的应用主要表现在：①合成树脂和胶粘剂；如驱油②橡胶补强剂；③石油化学品，剂和降粘剂等；如减水剂和沥青乳化剂④建材助剂，

４］

。等；如分散剂、絮凝剂和固沙剂等［⑤其他应用，

现迫使人类寻求新的可再生能源，如太阳能、风能、潮汐能和生物能等，其中生物能源被认为是最高效

２］

。生物能源来自生物质，通过现代技的清洁能源［

术将其转化为固态、液态或气态的燃料，具有环境友好、安全和经济等特点，可用作化石燃料的替代能源。在可持续发展背景下，生物能源的产量和使用量日益增加，基于植物生物质的生物能源生产不仅产生生物燃料或乙醇，也产生了大量的木质素和木

３］

。木质素是一种存在于大部质素衍生物等副产品［

分陆地植物木质部中的复杂高分子化合物，在自然界中的储量仅次于纤维素，且每年以５０万亿千克的速度再生。据相关资料统计显示，中国制浆造纸行业每年要从植物中分离出约１４００亿千克纤维素，　同时得到５００亿千克左右的木质素副产品。目前为止，超过９黑液”形式直接排５％的木质素副产品以“

４］

。这种处入江河或浓缩后焚烧，回收利用率较低［

中国有关生物能源副产品木质素加固土体的研究才刚刚起步，工程实例鲜有报道，回收利用技术明显滞后于发达国家，这严重制约了中国生物能源副产品