自20世紀50年代以來，隨著材料科技的發(fā)展，基于工程建設(shè)的需求和環(huán)境保護的需要，以美國為代表的一些國家開始大力研究土壤固化材料。初期他們從石灰水泥等無機固化劑入手，諸如Ｒawas 等將人造火山灰和石灰水泥用于膨脹土的改良，Bell等將水泥類土壤固化劑應(yīng)用于黏土加固，進一步提出將煤灰粉與石灰混合使用可以有效減少固化過程中引起的土體開裂問題，另外還對向石灰水泥中添加PFA與Miller等添加劑展開了研究。隨后，越來越多的有機類以及生物酶類材料進入土壤固化領(lǐng)域，如Attom 等利用橄欖油榨油殘渣燃燒產(chǎn)物改良膨脹土膨脹特性; Y?nter 等研究了不同類型土壤與聚乙烯醇( PVA) 的相互作用; Khatami 等將植物萃取物等用于提升固化土土體強度。隨著大量的研究，目前已經(jīng)制造出很多商業(yè)化成品，如美國帕爾瑪公司生產(chǎn)的固化酶，貝塞爾公司生產(chǎn)的貝塞爾液態(tài)有機高分子土壤固化劑(BS－100濃縮型和TS－100加強型) ，德克薩斯土壤控制國際公司生產(chǎn)的TOP－SEA系列液態(tài)土壤穩(wěn)定劑等。國內(nèi)在土壤固化材料方面的研究則較晚，大體上于20世紀80年代起步。近年來，我國學(xué)者在借鑒國外研究經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，結(jié)合我國土壤特性與特點，也做了大量研究工作，如: 梁文泉等將改性二氧化硅、活性鋁和鐵通過配比得到一種灰白粉末狀土壤穩(wěn)定劑;黃曉明等以石灰、水泥、硅酸鹽礦渣為主要材料，并添加馬來酸、碳酸鈉、氫氟酸、三乙醇胺等不同類型的添加劑，得到一種適用于黏土的土壤穩(wěn)定劑; 尚路等研制出一種可用于膨脹土改性的離子型土壤固化劑，這種固化劑可破壞土壤雙電層，使其利于壓實等。目前雖然與國外尚有較大差距，但也有部分產(chǎn)品已得到實際應(yīng)用，如NCS系列、硫酸鹽系列等。

不同類型的土壤固化劑與土壤作用的機理各不相同，但其本質(zhì)都是通過固化劑的添加改變土體架構(gòu)，增強土壤顆粒相互作用，進而提升土體強度。無機類土壤固化劑對于無機類土壤固化劑，該類材料一般為固體粉末，以石灰、水泥、礦渣和硅酸鹽等為主要成分。該類材料與水接觸后可發(fā)生水化反應(yīng)，產(chǎn)生水化硫酸鈣、水化硅酸鈣等凝膠產(chǎn)物，該產(chǎn)物部分與土壤中礦物活性成分絡(luò)合連接土壤顆粒，部分通過自身固化生產(chǎn)骨架結(jié)構(gòu)，進而固化土體，石灰固化土穩(wěn)定土壤。此外，無機類土壤固化劑與水作用后會釋放鈣、鎂、鋁等高價陽離子，它們會與土壤膠體顆粒吸附層中的低價鈉離子或鉀離子發(fā)生離子交換，減弱土壤膠體顆粒中雙電層的厚度，破壞土壤顆粒表面的吸附水膜，進而降低土壤膠體顆粒間的排斥作用，促進土顆粒間的凝結(jié)。

由于水的存在,經(jīng)過一系列的溶解、電離效果使土粒周圍的陽離子形成雙電層結(jié)構(gòu),使得土壤變成溶膠體。這樣的膠體具有一定的穩(wěn)定性,但相互間的效果力較弱,所以土壤的強度比較差。為了固化土壤,必須將土壤中的水除掉,阻撓這一系列的溶解、電離效果發(fā)作。處理水的方法有兩種:一種是將游離水轉(zhuǎn)化為結(jié)晶水。生成的結(jié)晶水合物具有 膠凝的性質(zhì),可以堵塞土塊中的各種毛細管道.防止進入水分再一次損壞固化土的結(jié)構(gòu)。二種處理水的方法是損壞土粒外表的親水性質(zhì),削弱土粒與水之間的效果力,使用施壓和引流等措施除掉土壤中的水分。

土壤固化劑比傳統(tǒng)的水泥、石灰等土壤固化材料具有更好的性能和經(jīng)濟、環(huán)境效益。還能解決水泥、石灰、粉煤灰等膠凝材料在土壤加固時難以解決的一些特殊問題，具有獨特的土壤固化效果和廣泛的實用性，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于公路的基層及底基層、水利護坡等工程建設(shè)當(dāng)中。