復合固結土路面基層研究與探討

程兆民

（吉林省高等級公路建設局，吉林 長春 130000）

吉林省松嫩平原筑路砂、石材料匱乏、嚴重制約公路建設快速發展，如何利用分布廣泛的細粒土作為筑路材料，是值得認真研究和探討的，因此提出了復合固結土路面基層技術研究課題：即以人工合成環保型材料土質固化劑和常用的膠結材料（水泥或石灰）復合固結細粒土質形成半剛性路面基層。試驗表明：復合固結土具有強度高、施工成型快、凍穩定性、水穩定性和抗低溫收縮性好等特點，路用性能和技術指標滿足行業規范標準要求。復合固結土路面基層是以細粒土為主要材料，用量占混合料的92%以上。采用復合固結土路面基層技術使傳統筑路材料嚴重匱乏地區，能夠實現公路建設就地取材，提高工程質量，節省資源和能源，保護生態環境，并可降低工程造價15～50%。

在復合固結土研究中，采用中路1號土質固化劑進行了室內試驗，積累了較多的試驗數據，并進行了認真的整理、分析和研究。在室內試驗的基礎上，鋪筑了8.7公里試驗路，研究、總結復合固結土的施工工藝。試驗路經檢測和使用，其路用性能良好。

1 復合固結土的試驗

為了掌握復合固結土路用性能的穩定性和耐久性，對技術的可靠性進行嚴格驗證，在進行路面常規的試驗同時，還進行了機理分析，采用對試件進行巖相分析、電鏡掃描、X射線衍射、熱重與差熱分析等方法，研究其內部主要礦物含量、晶體形貌和微觀結構的變化來分析其穩定性和耐久性。通過分析研究發現，土質固化劑對土質的固化效果是一種綜合行為，既有物理吸附和纏繞又有化學反應，它對混合土質產生的固化效果很有效。

1.1 土質固化劑對水泥、石灰、粘土混合土也具有較好的固化作用。土質固化劑、水泥（石灰）、粘土三者相互作用，相互促進，能夠形成密實的、水穩性較好、強度較高的穩定性結構。

1.2 根據復合固結土的力學性能指標及強度與齡期、強度與壓實度的增長規律，確定了最佳配合比范圍，提出了無側限抗壓強度指標和抗彎拉強度、抗壓回彈摸量等設計參數。復合固結土配合比應根據土質性能并通過試驗確定，一般為：膠結材料4%～6%，土質固化劑0.01%～0.03%。配合比中的膠結材料包括石灰、水泥及WSL路面基層穩定劑等；土包括粉質土、粘質土和砂性土，其中砂性土只適用與水泥或WSL路面基層穩定劑復合。

試驗得出的復合固結土強度指標表

1.3 復合固結土強度指標

試驗得出的復合固結土強度指標表

2 復合固結土的路用性能

2.1 水穩定性

固化劑穩定土質最大的問題就是水穩定性差，采用復合固結土的方式將較好的解決固結土水穩定性差的問題。試驗表明，直接用土質固化劑固結土時，雖然能使土質顆粒間更加緊密、堅固，且抗壓強度有一定提高，但遇水后易于散解。復合固結土通過優化配比，采用復合固結的方式穩定細粒土，使其形成能夠滿足路用技術指標要求的路面基層材料。復合固結土水穩定性系數達90%以上；將室內試驗試件及試驗路取芯試件浸水180天和1年進行觀測，未發現散解現象，且強度損失較小，說明復合固結土具有良好的水穩性，從而解決了單一土質固化劑固結土作為路面基層遇水散解的問題。

2.2 凍穩定性與低溫收縮性

結合季節性冰凍地區特點，系統研究了復合固結土的凍穩定性和低溫收縮性。季節性冰凍地區的特點要求半剛性路面基層材料不僅具有足夠的強度和剛度，還應具備較好的抗凍性能，特別是抗凍裂性能，否則，將導致路面開裂，影響路面的使用年限。在分別對不同配比的復合固結土進行了凍融循環試驗和低溫收縮試驗表明：第一，復合固結土經過凍融后強度損失較大，但由于該材料自身條件好，抗壓強度高，雖然經過多次凍融，其剩余抗壓強度仍然較高。從試驗數據分析，水泥類復合固結土抗冰凍性能要好于二灰碎石，完全可以滿足路用性能要求。第二，復合固結土混合料的溫度收縮系數與水泥穩定砂礫、二灰碎石的溫度收縮系數基本一致，證明了復合固結土混合料基層抗低溫收縮效果較好。通過對2001年修筑的10段復合固結土基層試驗路段的調查結果顯示：其實測的開裂率為50～110m/1000m2,平均裂縫間距為9～20m，與二灰碎石和水穩砂礫結構平均裂縫間距較為接近。

3 復合固結土施工工藝研究

通過試驗路施工，系統總結了復合固結土結構施工工藝，為研究成果的推廣應用提供了切實可行、方便操作的施工方法。復合固結土路面基層施工方法與石灰土施工方法基本相同，均可采用路拌法和中心站集中廠拌法施工。施工中應主要控制好以下環節：

（1）保證施工中固化劑的用量準確。固化劑的用量一般通過稀釋液的濃度和噴灑數量來控制。首先，根據土的天然含水量和設計的固化劑用量以及復合固結土的最佳含水量來配制固化劑稀釋液，其濃度一般在1:100～1:200之間為宜。當土的天然含水量較低時，固化劑稀釋液濃度應小些，反之其濃度應高些，為了使固化劑噴灑均勻，其濃度一般不高于1:100。噴灑固化劑應調整好和水量的關系，以保證固化劑的用量達到設計要求。固化劑的用量可根據固化劑稀釋液濃度和拌合前后的含水量進行檢測。

（2）混合料拌合必須均勻。由于復合固結土中固化劑和膠結材料的用量小，能否拌和均勻直接影響路面基層的強度和使用性能，因此，在施工中必須保證混合料拌合均勻。試驗路施工采用中路1號土質固化劑，其固化劑具有很強的滲透能力，使復合固結土的和易性好，易于拌和均勻。

（3）加強碾壓。采用提高壓實度的方式來提高復合固結土的強度，保證施工質量，是復合固結土施工的關鍵。根據試驗路的施工和檢測結果分析，用于高等級路面基層的復合固結土結構其壓實度必須達到97%，底基層其壓實度應在95%以上。

（4）復合固結土路面基層養生。根據施工經驗，復合固結土應采用封閉養生，即底基層碾壓成型后應及時進行基層施工，基層完成后應立即灑透層油，做好下封層，實行封閉養生，防止初期雨水浸泡和風干。如特殊情況不能封閉養生，應及時噴灑適量的低濃度固化劑稀釋液進行養生。

4 復合應用固結土結構在復合路面基層的使用

復合型路面基層是用兩種或兩種以上不同混合材料分層攤鋪而一次碾壓成型的路面基層，采用復合固結土結構形成的復合型路面基層可稱為雙復合結構。復合固結土結構的抗壓強度、抗彎拉強度、抗壓回彈模量，凍穩定性、水穩定性和低溫收縮性能等技術指標都較好，能夠滿足高等級路面基層的技術指標要求。但復合固結土結構是以細粒土為主要材料，與瀝青混合料面層的聯結較差，因此應用在高等級路面基層時，采用與瀝青混合料面層的聯結效果較好的二灰碎石和水泥穩定砂礫結構作為基層的上半部分，而復合固結土結構作為基層的下半部分，同時碾壓形成整體，即為雙復合路面基層結構。雙復合路面基層結構，將較好的解決與瀝青混合料面層的聯結問題，同時是復合固結土結構技術的延伸與拓展。

綜上所述，復合固結土作為路面基層結構在試驗研究和實際應用方面是成功的，在技術上是可行的，有較好的經濟效益、社會效益、環境效益。復合固結土作為一種新型的半剛性路面基層材料具有廣闊的推廣應用前景，這項技術的研究與應用，將為實現公路建設可持續發展的戰略目標做出積極貢獻。

[1]黃海章.談談路面灰土基層的施工[J].廣西交通科技，1993-10-01.