1 Phân loại chất ổn định đất và cơ chế ổn định của chúng
Các loại chất ổn định đất khác nhau tương tác với đất thông qua các cơ chế riêng biệt, nhưng về bản chất, chúng đều cải thiện độ bền của đất bằng cách thay đổi cấu trúc đất và tăng cường lực liên hạt khi bổ sung.
1.1 Chất ổn định đất vô cơ
Chất ổn định đất vô cơ nói chung là bột rắn, với thành phần chính là vôi, xi măng, xỉ và silicat. Khi những vật liệu này tiếp xúc với nước, phản ứng hydrat hóa xảy ra, tạo ra các sản phẩm dạng gel như canxi sunfat hydrat và canxi silicat hydrat. Một phần gel này tạo phức với các thành phần khoáng hoạt động trong đất để liên kết các hạt đất lại với nhau, trong khi phần khác tạo thành bộ xương cứng thông qua quá trình tự đông cứng, từ đó ổn định khối đất.
Ngoài ra, các chất ổn định vô cơ còn giải phóng các cation có hóa trị cao như canxi, magie và nhôm khi hydrat hóa. Các cation này trải qua quá trình trao đổi ion với các ion natri hoặc kali hóa trị thấp trong lớp hấp phụ của chất keo đất, làm giảm độ dày của lớp điện kép, phá vỡ màng nước hấp phụ trên bề mặt hạt và do đó làm suy yếu lực đẩy giữa các hạt keo-thúc đẩy quá trình đông tụ giữa các hạt đất.
Chất ổn định đất vô cơ có nguồn nguyên liệu thô tương đối dồi dào, mang lại hiệu quả tốt và giá thành thấp nên chúng trở thành lựa chọn chủ đạo trên thị trường hiện nay. Tuy nhiên, liều lượng tương đối cao và chi phí vận chuyển liên quan đã hạn chế sự phát triển hơn nữa ở một mức độ nào đó.
1.2 Chất ổn định đất hữu cơ
Chất ổn định đất hữu cơ chủ yếu được làm từ vật liệu polymer. Cấu trúc cao phân tử của các polyme này mang lại những lợi thế đặc biệt trong việc tăng cường độ bền của đất.
Dựa trên cơ chế hoạt động của chúng, chất ổn định polyme hữu cơ có thể được chia thành loại ion và không ion. Chất ổn định polyme ion có thể tạo ra các nhóm tích điện thông qua quá trình thủy phân, ion hóa hoặc các phản ứng khác, sau đó các nhóm này kết nối các hạt đất thông qua lực hút tĩnh điện với các loại tích điện trong đất, từ đó đạt được sự ổn định.
Chất ổn định đất hữu cơ mang lại những lợi ích như liều lượng thấp, vận chuyển thuận tiện và thi công đơn giản. Tuy nhiên, một số sản phẩm dễ bị phân hủy và hiệu quả ổn định của chúng có thể không nhất quán, do đó cần cải thiện hiệu suất hơn nữa.
1.3 Chất ổn định đất bằng enzyme sinh học
Chất ổn định đất bằng enzym sinh học chủ yếu ở dạng lỏng, được tạo ra bằng quá trình lên men chất hữu cơ-thường là môi trường lên men cô đặc là hỗn hợp nhiều enzym dựa trên protein. Khi tiếp xúc với đất, các enzyme này sẽ xúc tác biến đổi cấu trúc đất trên bề mặt, tạo thành một lớp cứng khi kết hợp với lực nén bên ngoài. Bên trong khối đất, chất ổn định enzyme sinh học mang điện tích và tương tự như chất ổn định vô cơ, có thể trải qua quá trình trao đổi ion với các ion natri và kali hóa trị thấp trong chất keo đất, phá vỡ lớp điện kép và màng hydrat hóa trên bề mặt hạt, do đó làm tăng độ bền bên trong.
Chất ổn định đất enzym sinh học có tính chọn lọc cao đối với các loại đất, điều này hạn chế việc áp dụng chúng ở một mức độ nhất định.