硅溶膠在巖土工程中的應用

   在制造硅溶膠的過程中，一般使用堿溶液來使其保持穩定的液態。堿性溶液通過使

納米粒子離子化，來使二氧化硅顆?；ハ嗯懦?，從而使硅溶膠不發生凝膠。通過在硅溶

膠中加入電解質，可以削弱二氧化硅顆粒之間的排斥力，促使其形成一個連貫的硅氧烷

鍵(Si-O-Si)網絡，從而使硅溶膠發生凝膠化，將液體轉變成凝膠狀固體。在凝膠化過程

中，硅溶膠的黏度在最初的一段時間里不會有太大增長，而在某一時刻后，其黏度會在

極短的時間里迅速增長并產生膠結，最終凝膠為固體，如圖所示。在結合其他化學材料的

凝膠特征基礎上，將硅溶膠的凝膠過程分為了3個階段。在階段1中，硅溶膠黏度與水相

近，沒有凝膠形成。在階段2中，硅溶膠最初仍保持黏度相對較低的液態，但在某一時

刻后，黏度會在短時間里迅速增長。整個膠體漿液會逐步變得粘稠而難以流動，直至最終

變成無法流動的膠凍狀，此時凝膠的具有一定的彈性和塑性。而當達到階段3時，硅溶膠

的凝膠會發展出一定的剛度，成為較堅硬的固體。                      

  因此，工程研究中利用硅溶膠黏度延時增長的特性，將液態的硅溶膠利用灌漿法等方式

注入到地基中，等待其凝膠后將松散的土顆粒通過膠結作用粘黏在一起，從而完成地基土體

的加固。                                                

  硅溶膠的凝膠化是控制注漿加固效果的關鍵。一般可將硅溶膠的凝膠時間定義為從漿液混

合到形成牢固凝膠之間的時間。硅溶膠的凝膠化依賴于顆粒間的相互作用，凝膠的形成時間主

要受漿液中二氧化硅的含量、二氧化硅顆粒的大小、pH值、離子強度和溶液溫度等因素的影

響。                                                   

  一般而言，漿液中二氧化硅的濃度越高，二氧化硅顆粒尺寸越大，加入的解質溶液的離子

度越大，凝膠時間越短。