隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國(guó)的道路建設(shè)在迅速增加，石灰、碎石、水泥等路基材料的需求在不斷的增加，伴之而來(lái)的是能源的消耗和環(huán)境的破壞。尋找新的替代材料，成為我們必須要面臨的問(wèn)題。相對(duì)在路基材料方面的研究相對(duì)少些，自上世紀(jì)九十年代國(guó)外已經(jīng)開(kāi)始研究這個(gè)領(lǐng)域，一些產(chǎn)品和技術(shù)進(jìn)入我國(guó)相對(duì)較晚。

　　【摘要】隨著道路建設(shè)需求的增加，傳統(tǒng)建筑材料的匱乏和對(duì)資源的嚴(yán)重破壞，迫切需要尋找新的技術(shù)、材料來(lái)解決這一矛盾。復(fù)合固結(jié)土路面基層材料以其技術(shù)指標(biāo)和路用性能優(yōu)良、節(jié)能環(huán)保，經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和環(huán)保效益顯著的特點(diǎn)正逐步被認(rèn)可和廣泛使用。作為新型的技術(shù)材料，需要更多的、不同條件的道路工程進(jìn)行實(shí)驗(yàn)應(yīng)用，通過(guò)對(duì)工程數(shù)據(jù)的分析，積累更系統(tǒng)、更安全的技術(shù)參數(shù)，使得該項(xiàng)技術(shù)不斷的完善和升級(jí)。

　　【關(guān)鍵詞】土質(zhì)固化劑,復(fù)合固結(jié),土路面,基層施工工藝

　　一、土質(zhì)固化劑介紹

　　1、固化劑的發(fā)展情況及現(xiàn)狀

　　在路基材料替代品中，目前主要的產(chǎn)品是土質(zhì)固化劑，這種技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了依靠天然建筑材料向人工合成材料的轉(zhuǎn)變，從節(jié)約能源角度出發(fā)，開(kāi)辟了一條嶄新的方法。該項(xiàng)技術(shù)是以天然土壤為主要材料，適當(dāng)加入水泥、石灰等凝結(jié)材料，均勻拌和后摻入稀釋后的固化劑溶液，經(jīng)過(guò)均勻拌和后按照傳統(tǒng)的道路施工方法，經(jīng)攤鋪、碾壓、養(yǎng)生等是改革工藝，最終形成強(qiáng)度很高的道路基層結(jié)構(gòu)。此種工藝的使用，在保證工程質(zhì)量的前提下，減少了石灰粉煤灰沙礫、碎石、天然級(jí)配碎石等傳統(tǒng)路基材料的使用數(shù)量，減少了土方的外棄和倒運(yùn)工作量，大大降低了施工成本，節(jié)約了自然資源的開(kāi)采和環(huán)境的保護(hù)。

　　由于此項(xiàng)技術(shù)還處于普及和推廣階段，而道路建設(shè)特別是高速公路建設(shè)，是一項(xiàng)投資很大的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，其巨大的社會(huì)影響和經(jīng)濟(jì)利益使得各建設(shè)單位對(duì)此項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用必須非常謹(jǐn)慎，所以該項(xiàng)技術(shù)目前主要用于高等級(jí)公路的底基層和低等級(jí)公路的基礎(chǔ)，只有通過(guò)不斷的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的積累和工程的檢驗(yàn)，才能逐步的被認(rèn)可和廣泛使用。土壤固化劑除了在道路基層中應(yīng)用，在一些傳統(tǒng)的如基坑處理、軟土基礎(chǔ)處理等方面也有廣泛的應(yīng)用。

　　2、固化劑工作原理

　　構(gòu)成土體強(qiáng)度和穩(wěn)定性的主要因素是土顆粒之間的作用力，而土顆粒之間的空隙、土顆粒之間的電荷作用力、水分子的形態(tài)等因素是影響作用力大小的主要因素。傳統(tǒng)的復(fù)合土是通過(guò)摻入水泥、石灰等細(xì)顆粒物質(zhì)，各種顆粒間通過(guò)物理化學(xué)反應(yīng)增加膠結(jié)作用力和通過(guò)壓縮土顆粒之間的空隙來(lái)增加土顆粒之間的原始粘聚力。一般傳統(tǒng)的工藝是通過(guò)機(jī)械壓實(shí)，減少材料間的空隙保證膠結(jié)材料和土顆粒之間更好的發(fā)生作用，不能解決顆粒表面的電荷之間相互排斥作用，影響了整體結(jié)構(gòu)的粘結(jié)力。

　　土質(zhì)固化劑對(duì)土質(zhì)的作用是一種綜合行為，既有物理吸附和纏繞又有化學(xué)反應(yīng)。固化劑是由激發(fā)劑、催化劑等活性物質(zhì)、電解質(zhì)和表面活性劑組成的一種混合溶液，它通過(guò)平衡土顆粒表面的電荷，減薄微顆粒表面雙電荷的厚度，加強(qiáng)混合料的化學(xué)反應(yīng)和物理化學(xué)反應(yīng)的過(guò)程，從而提高混合料的強(qiáng)度。通過(guò)固化劑的化學(xué)作用，使得混合料顆粒之間的距離非常緊密，減少了結(jié)構(gòu)之間的空隙，同時(shí)使得一些開(kāi)孔隙成為封閉隙，在提高結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的同時(shí)提高了混合料結(jié)構(gòu)的抗水性。

　　3、固化劑的特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)，與其他混合料的性能對(duì)比

　　目前根據(jù)室內(nèi)和室外的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，復(fù)合土的最佳配合比范圍是：水泥或石灰：4%～6%，固化劑：0.01%～0.03%。最為傳統(tǒng)材料的替代品，在道路基層結(jié)構(gòu)的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度、抗彎拉強(qiáng)度、冰凍穩(wěn)定性、水穩(wěn)定性、低溫收縮性等幾個(gè)主要工程性能要求方面滿足要求的前提下，其經(jīng)濟(jì)性十分明顯。

　�。�1）根據(jù)不同組、不同配合比、不同齡期的復(fù)合土7d無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度指標(biāo)：石灰類復(fù)合土≥1.0MPa，最高可達(dá)到2.44MPa；水泥復(fù)合土≥1.5MPa，最高可以達(dá)到3.0MPa；其后期強(qiáng)度28d、90d強(qiáng)度提高幅度更大，最高可以達(dá)到8.1MPa。對(duì)于粘性土而言，其固化劑最近用量在0.015～0.025%，隨著水泥含量的配合比而變化。在不同土質(zhì)條件下，粘性土強(qiáng)度最高、粘結(jié)材料和固化劑最低，復(fù)合土的性價(jià)比最高，粉質(zhì)土次之，堿性土和砂性土相對(duì)小些。

　�。�2）根據(jù)不同土組、不同配合比、不同齡期的復(fù)合土90d和180d齡期的抗彎強(qiáng)度的實(shí)驗(yàn)參考值為：石灰類復(fù)合土0.45～0.68MPa，水泥類復(fù)合土0.49～0.69MPa，石灰水泥綜合類復(fù)合土達(dá)到0.77MPa。對(duì)比目前其他各類基層的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，摻加固化劑的復(fù)合土的整體水平介于水泥碎石（0.4～0.6）和二灰碎石（0.6～0.8）之間，而要高于二灰土、水泥石灰沙礫土等傳統(tǒng)材料，石灰水泥綜合復(fù)合土可以達(dá)到二灰碎石的水平。這說(shuō)明在一些要求等級(jí)不高、土質(zhì)條件好的條件下，復(fù)合土的可以取代二灰砂�；鶎�。

　　（3）根據(jù)實(shí)驗(yàn)室對(duì)復(fù)合土進(jìn)行凍融循環(huán)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，石灰類復(fù)合土28d齡期5次凍融循環(huán)的耐凍指數(shù)在0.51～0.64之間，90d齡期10次凍融循環(huán)的耐凍性指數(shù)在0.45～0.58之間；水泥或者水泥石灰綜合類復(fù)合土28d齡期5次凍融循環(huán)的耐凍指數(shù)在0.66～0.81之間，90d齡期10次凍融循環(huán)的耐凍性指數(shù)在0.60～0.75之間；與傳統(tǒng)的二灰碎石和二灰土相比，其抗凍性能要好些，說(shuō)明非常適合在北方寒冷溫差較大的地方使用。

　�。�4）在基層材料很重要的水穩(wěn)定性和低溫收縮性方面，以往的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，復(fù)合土的水穩(wěn)定性較石灰土或者水泥土而言有很大的提高，這一點(diǎn)與固化劑的工作原理相吻合。在低溫抗裂性指標(biāo)方面基本與二灰碎石接近。

　　二、施工過(guò)程中的重點(diǎn)控制環(huán)節(jié)

　　1.土樣實(shí)驗(yàn)

　　作為化學(xué)添加劑，施工狀態(tài)下各個(gè)原材料的技術(shù)指標(biāo)的穩(wěn)定性和一致性對(duì)結(jié)果有著十分關(guān)鍵的作用。在設(shè)計(jì)階段，要針對(duì)工程環(huán)境的土質(zhì)環(huán)境和土源做好充分的調(diào)研取樣，做好詳細(xì)的土質(zhì)分析，目的是保證實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的代表性和穩(wěn)定性，為復(fù)合土的配合比設(shè)計(jì)提供更好的數(shù)據(jù)，能夠發(fā)揮固化劑的功能性和經(jīng)濟(jì)性。施工前應(yīng)該對(duì)使用的土源土樣進(jìn)行復(fù)測(cè)，以保證施工用土源與設(shè)計(jì)階段保持一致。固化劑的劑量嚴(yán)格按照實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行配制，施工過(guò)程中應(yīng)該充分拌和，保持固化劑稀釋溶液均勻。

　　2.拌和控制

　　材料均勻性的控制：作為復(fù)合土結(jié)構(gòu)的主要原材料，土的均勻性是很重要的，所有在選取土源和攤鋪時(shí)，盡量將土顆粒粉碎，將最大尺寸控制在15mm之內(nèi)，避免有大塊或者其他雜物。固化劑溶液配制前要搖勻，根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的天氣情況、施工溫度、土的含水量綜合考慮，力求保證最后的拌和材料在最佳含水量的情況下碾壓，保證施工效果最佳。

　　施工拌和工序的控制：復(fù)合土的最終強(qiáng)度很大程度上取決于混合料的拌和均勻性，主要體現(xiàn)在粘結(jié)材料和固化液的拌和均勻。施工過(guò)程中對(duì)粘結(jié)材料的虛鋪厚度和固化劑溶液的濃度都要嚴(yán)格控制，盡量采用灰土拌和機(jī)和灑水車等專業(yè)拌和設(shè)備，避免因?yàn)椴牧习韬筒痪鶆驅(qū)е陆Y(jié)構(gòu)層出現(xiàn)薄弱環(huán)節(jié)。根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)條件，最好采用集中拌和及時(shí)攤鋪的方式，保證拌和土的質(zhì)量。

　　三、在完成標(biāo)準(zhǔn)化仍然面臨的問(wèn)題

　　1、基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的積累

　　作為一種化學(xué)添加劑，對(duì)復(fù)合土各種原材料的物理化學(xué)性質(zhì)和配合比數(shù)量的變化十分敏感，對(duì)復(fù)合土的效果影響也比較大。我國(guó)國(guó)土面積大，地理形態(tài)復(fù)雜，需要收集不同的區(qū)域、不同的土樣、環(huán)境、氣候條件下的大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，對(duì)后期的效果進(jìn)行對(duì)比分析，最終確定不同地區(qū)的數(shù)據(jù)范圍和使用效果。因此，該項(xiàng)技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程，需要大規(guī)模的不同地區(qū)、不同條件、不同等級(jí)的實(shí)體工程來(lái)提供大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。該項(xiàng)技術(shù)的推廣速度和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的真實(shí)統(tǒng)計(jì)，對(duì)其標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程有著十分關(guān)鍵的作用。

　　2、與道路設(shè)計(jì)理論模型的一致性

　　固化劑復(fù)合土與傳統(tǒng)復(fù)合土相比較，其強(qiáng)度高、密度更大、防水性更高、表面相對(duì)光滑，所以面臨著層間的應(yīng)力關(guān)系和相互作用條件是否會(huì)發(fā)生變化的問(wèn)題�，F(xiàn)在的道路設(shè)計(jì)理論是層間連續(xù)，結(jié)構(gòu)層之間的作用力對(duì)于整體道路結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度有著很大的影響，特別是對(duì)于高等級(jí)道路結(jié)構(gòu)來(lái)講，在大交通量和荷載作用下，結(jié)構(gòu)層的整體性顯得更為重要。目前施工中為了避免類似情況發(fā)生，主要采用增加施工進(jìn)度，保證各層之間連續(xù)施工，爭(zhēng)取在強(qiáng)度最終形成期間完成上層結(jié)構(gòu)，同時(shí)利用上層結(jié)構(gòu)進(jìn)行養(yǎng)生。對(duì)于最終的結(jié)果如何，是否存在其他問(wèn)題，需要更多的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)提供支持和解決方案。

　　3、施工中的可操作性

　　對(duì)于固化劑溶液稀釋的精確控制、噴灑均勻度控制、拌和均勻度控制和土壤實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的測(cè)定等幾個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，存在著很多人為控制因素和檢驗(yàn)方法不便捷性，同時(shí)所有過(guò)程是不可逆或者返工的成本太高，這大大增加了質(zhì)量控制的不確定性。隨著各種現(xiàn)代化施工機(jī)械的普及，使得加快標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程成為可能。

　　參考文獻(xiàn)：

　　1、《復(fù)合固結(jié)土路面基層技術(shù)指南》吉林省松原市交通局

　　2、《復(fù)合固結(jié)土路面基層技術(shù)》劉全忠

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