隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，我國的道路建設在迅速增加，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題。相對在路基材料方面的研究相對少些，自上世紀九十年代國外已經(jīng)開始研究這個領域，一些產(chǎn)品和技術進入我國相對較晚。

　　【摘要】隨著道路建設需求的增加，傳統(tǒng)建筑材料的匱乏和對資源的嚴重破壞，迫切需要尋找新的技術、材料來解決這一矛盾。復合固結土路面基層材料以其技術指標和路用性能優(yōu)良、節(jié)能環(huán)保，經(jīng)濟效益、社會效益和環(huán)保效益顯著的特點正逐步被認可和廣泛使用。作為新型的技術材料，需要更多的、不同條件的道路工程進行實驗應用，通過對工程數(shù)據(jù)的分析，積累更系統(tǒng)、更安全的技術參數(shù)，使得該項技術不斷的完善和升級。

　　【關鍵詞】土質固化劑,復合固結,土路面,基層施工工藝

　　一、土質固化劑介紹

　　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)品是土質固化劑，這種技術的應用，實現(xiàn)了依靠天然建筑材料向人工合成材料的轉變，從節(jié)約能源角度出發(fā)，開辟了一條嶄新的方法。該項技術是以天然土壤為主要材料，適當加入水泥、石灰等凝結材料，均勻拌和后摻入稀釋后的固化劑溶液，經(jīng)過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，最終形成強度很高的道路基層結構。此種工藝的使用，在保證工程質量的前提下，減少了石灰粉煤灰沙礫、碎石、天然級配碎石等傳統(tǒng)路基材料的使用數(shù)量，減少了土方的外棄和倒運工作量，大大降低了施工成本，節(jié)約了自然資源的開采和環(huán)境的保護。

　　由于此項技術還處于普及和推廣階段，而道路建設特別是高速公路建設，是一項投資很大的基礎設施建設，其巨大的社會影響和經(jīng)濟利益使得各建設單位對此項技術的應用必須非常謹慎，所以該項技術目前主要用于高等級公路的底基層和低等級公路的基礎，只有通過不斷的實驗數(shù)據(jù)的積累和工程的檢驗，才能逐步的被認可和廣泛使用。土壤固化劑除了在道路基層中應用，在一些傳統(tǒng)的如基坑處理、軟土基礎處理等方面也有廣泛的應用。

　　2、固化劑工作原理

　　構成土體強度和穩(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)的復合土是通過摻入水泥、石灰等細顆粒物質，各種顆粒間通過物理化學反應增加膠結作用力和通過壓縮土顆粒之間的空隙來增加土顆粒之間的原始粘聚力。一般傳統(tǒng)的工藝是通過機械壓實，減少材料間的空隙保證膠結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，影響了整體結構的粘結力。

　　土質固化劑對土質的作用是一種綜合行為，既有物理吸附和纏繞又有化學反應。固化劑是由激發(fā)劑、催化劑等活性物質、電解質和表面活性劑組成的一種混合溶液，它通過平衡土顆粒表面的電荷，減薄微顆粒表面雙電荷的厚度，加強混合料的化學反應和物理化學反應的過程，從而提高混合料的強度。通過固化劑的化學作用，使得混合料顆粒之間的距離非常緊密，減少了結構之間的空隙，同時使得一些開孔隙成為封閉隙，在提高結構強度的同時提高了混合料結構的抗水性。

　　3、固化劑的特點及優(yōu)勢，與其他混合料的性能對比

　　目前根據(jù)室內(nèi)和室外的實驗數(shù)據(jù)，復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，在道路基層結構的無側限抗壓強度、抗彎拉強度、冰凍穩(wěn)定性、水穩(wěn)定性、低溫收縮性等幾個主要工程性能要求方面滿足要求的前提下，其經(jīng)濟性十分明顯。

　　（1）根據(jù)不同組、不同配合比、不同齡期的復合土7d無側限抗壓強度指標：石灰類復合土≥1.0MPa，最高可達到2.44MPa；水泥復合土≥1.5MPa，最高可以達到3.0MPa；其后期強度28d、90d強度提高幅度更大，最高可以達到8.1MPa。對于粘性土而言，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。在不同土質條件下，粘性土強度最高、粘結材料和固化劑最低，復合土的性價比最高，粉質土次之，堿性土和砂性土相對小些。

　　（2）根據(jù)不同土組、不同配合比、不同齡期的復合土90d和180d齡期的抗彎強度的實驗參考值為：石灰類復合土0.45～0.68MPa，水泥類復合土0.49～0.69MPa，石灰水泥綜合類復合土達到0.77MPa。對比目前其他各類基層的實驗數(shù)據(jù)，摻加固化劑的復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，石灰水泥綜合復合土可以達到二灰碎石的水平。這說明在一些要求等級不高、土質條件好的條件下，復合土的可以取代二灰砂粒基層。

　�。�3）根據(jù)實驗室對復合土進行凍融循環(huán)實驗結果表明，石灰類復合土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，以往的實驗數(shù)據(jù)表明，復合土的水穩(wěn)定性較石灰土或者水泥土而言有很大的提高，這一點與固化劑的工作原理相吻合。在低溫抗裂性指標方面基本與二灰碎石接近。

　　二、施工過程中的重點控制環(huán)節(jié)

　　1.土樣實驗

　　作為化學添加劑，施工狀態(tài)下各個原材料的技術指標的穩(wěn)定性和一致性對結果有著十分關鍵的作用。在設計階段，要針對工程環(huán)境的土質環(huán)境和土源做好充分的調研取樣，做好詳細的土質分析，目的是保證實驗數(shù)據(jù)的代表性和穩(wěn)定性，為復合土的配合比設計提供更好的數(shù)據(jù)，能夠發(fā)揮固化劑的功能性和經(jīng)濟性。施工前應該對使用的土源土樣進行復測，以保證施工用土源與設計階段保持一致。固化劑的劑量嚴格按照實驗數(shù)據(jù)進行配制，施工過程中應該充分拌和，保持固化劑稀釋溶液均勻。

　　2.拌和控制

　　材料均勻性的控制：作為復合土結構的主要原材料，土的均勻性是很重要的，所有在選取土源和攤鋪時，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：復合土的最終強度很大程度上取決于混合料的拌和均勻性，主要體現(xiàn)在粘結材料和固化液的拌和均勻。施工過程中對粘結材料的虛鋪厚度和固化劑溶液的濃度都要嚴格控制，盡量采用灰土拌和機和灑水車等專業(yè)拌和設備，避免因為材料拌和不均勻導致結構層出現(xiàn)薄弱環(huán)節(jié)。根據(jù)施工現(xiàn)場條件，最好采用集中拌和及時攤鋪的方式，保證拌和土的質量。

　　三、在完成標準化仍然面臨的問題

　　1、基礎實驗數(shù)據(jù)的積累

　　作為一種化學添加劑，對復合土各種原材料的物理化學性質和配合比數(shù)量的變化十分敏感，對復合土的效果影響也比較大。我國國土面積大，地理形態(tài)復雜，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驗數(shù)據(jù)，對后期的效果進行對比分析，最終確定不同地區(qū)的數(shù)據(jù)范圍和使用效果。因此，該項技術的標準化進程，需要大規(guī)模的不同地區(qū)、不同條件、不同等級的實體工程來提供大量的實驗數(shù)據(jù)。該項技術的推廣速度和基礎數(shù)據(jù)的真實統(tǒng)計，對其標準化進程有著十分關鍵的作用。

　　2、與道路設計理論模型的一致性

　　固化劑復合土與傳統(tǒng)復合土相比較，其強度高、密度更大、防水性更高、表面相對光滑，所以面臨著層間的應力關系和相互作用條件是否會發(fā)生變化的問題�，F(xiàn)在的道路設計理論是層間連續(xù)，結構層之間的作用力對于整體道路結構的強度有著很大的影響，特別是對于高等級道路結構來講，在大交通量和荷載作用下，結構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度，保證各層之間連續(xù)施工，爭取在強度最終形成期間完成上層結構，同時利用上層結構進行養(yǎng)生。對于最終的結果如何，是否存在其他問題，需要更多的實驗數(shù)據(jù)來提供支持和解決方案。

　　3、施工中的可操作性

　　對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驗數(shù)據(jù)的測定等幾個關鍵環(huán)節(jié)，存在著很多人為控制因素和檢驗方法不便捷性，同時所有過程是不可逆或者返工的成本太高，這大大增加了質量控制的不確定性。隨著各種現(xiàn)代化施工機械的普及，使得加快標準化進程成為可能。

　　參考文獻：

　　1、《復合固結土路面基層技術指南》吉林省松原市交通局

　　2、《復合固結土路面基層技術》劉全忠

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