复合固结土路面基层研究与探讨

程兆民

（吉林省高等级公路建设局，吉林 长春 130000）

吉林省松嫩平原筑路砂、石材料匮乏、严重制约公路建设快速发展，如何利用分布广泛的细粒土作为筑路材料，是值得认真研究和探讨的，因此提出了复合固结土路面基层技术研究课题：即以人工合成环保型材料土质固化剂和常用的胶结材料（水泥或石灰）复合固结细粒土质形成半刚性路面基层。试验表明：复合固结土具有强度高、施工成型快、冻稳定性、水稳定性和抗低温收缩性好等特点，路用性能和技术指标满足行业规范标准要求。复合固结土路面基层是以细粒土为主要材料，用量占混合料的92%以上。采用复合固结土路面基层技术使传统筑路材料严重匮乏地区，能够实现公路建设就地取材，提高工程质量，节省资源和能源，保护生态环境，并可降低工程造价15～50%。

在复合固结土研究中，采用中路1号土质固化剂进行了室内试验，积累了较多的试验数据，并进行了认真的整理、分析和研究。在室内试验的基础上，铺筑了8.7公里试验路，研究、总结复合固结土的施工工艺。试验路经检测和使用，其路用性能良好。

1 复合固结土的试验

为了掌握复合固结土路用性能的稳定性和耐久性，对技术的可靠性进行严格验证，在进行路面常规的试验同时，还进行了机理分析，采用对试件进行岩相分析、电镜扫描、X射线衍射、热重与差热分析等方法，研究其内部主要矿物含量、晶体形貌和微观结构的变化来分析其稳定性和耐久性。通过分析研究发现，土质固化剂对土质的固化效果是一种综合行为，既有物理吸附和缠绕又有化学反应，它对混合土质产生的固化效果很有效。

1.1 土质固化剂对水泥、石灰、粘土混合土也具有较好的固化作用。土质固化剂、水泥（石灰）、粘土三者相互作用，相互促进，能够形成密实的、水稳性较好、强度较高的稳定性结构。

1.2 根据复合固结土的力学性能指标及强度与龄期、强度与压实度的增长规律，确定了最佳配合比范围，提出了无侧限抗压强度指标和抗弯拉强度、抗压回弹摸量等设计参数。复合固结土配合比应根据土质性能并通过试验确定，一般为：胶结材料4%～6%，土质固化剂0.01%～0.03%。配合比中的胶结材料包括石灰、水泥及WSL路面基层稳定剂等；土包括粉质土、粘质土和砂性土，其中砂性土只适用与水泥或WSL路面基层稳定剂复合。

试验得出的复合固结土强度指标表

1.3 复合固结土强度指标

试验得出的复合固结土强度指标表

2 复合固结土的路用性能

2.1 水稳定性

固化剂稳定土质最大的问题就是水稳定性差，采用复合固结土的方式将较好的解决固结土水稳定性差的问题。试验表明，直接用土质固化剂固结土时，虽然能使土质颗粒间更加紧密、坚固，且抗压强度有一定提高，但遇水后易于散解。复合固结土通过优化配比，采用复合固结的方式稳定细粒土，使其形成能够满足路用技术指标要求的路面基层材料。复合固结土水稳定性系数达90%以上；将室内试验试件及试验路取芯试件浸水180天和1年进行观测，未发现散解现象，且强度损失较小，说明复合固结土具有良好的水稳性，从而解决了单一土质固化剂固结土作为路面基层遇水散解的问题。

2.2 冻稳定性与低温收缩性

结合季节性冰冻地区特点，系统研究了复合固结土的冻稳定性和低温收缩性。季节性冰冻地区的特点要求半刚性路面基层材料不仅具有足够的强度和刚度，还应具备较好的抗冻性能，特别是抗冻裂性能，否则，将导致路面开裂，影响路面的使用年限。在分别对不同配比的复合固结土进行了冻融循环试验和低温收缩试验表明：第一，复合固结土经过冻融后强度损失较大，但由于该材料自身条件好，抗压强度高，虽然经过多次冻融，其剩余抗压强度仍然较高。从试验数据分析，水泥类复合固结土抗冰冻性能要好于二灰碎石，完全可以满足路用性能要求。第二，复合固结土混合料的温度收缩系数与水泥稳定砂砾、二灰碎石的温度收缩系数基本一致，证明了复合固结土混合料基层抗低温收缩效果较好。通过对2001年修筑的10段复合固结土基层试验路段的调查结果显示：其实测的开裂率为50～110m/1000m2,平均裂缝间距为9～20m，与二灰碎石和水稳砂砾结构平均裂缝间距较为接近。

3 复合固结土施工工艺研究

通过试验路施工，系统总结了复合固结土结构施工工艺，为研究成果的推广应用提供了切实可行、方便操作的施工方法。复合固结土路面基层施工方法与石灰土施工方法基本相同，均可采用路拌法和中心站集中厂拌法施工。施工中应主要控制好以下环节：

（1）保证施工中固化剂的用量准确。固化剂的用量一般通过稀释液的浓度和喷洒数量来控制。首先，根据土的天然含水量和设计的固化剂用量以及复合固结土的最佳含水量来配制固化剂稀释液，其浓度一般在1:100～1:200之间为宜。当土的天然含水量较低时，固化剂稀释液浓度应小些，反之其浓度应高些，为了使固化剂喷洒均匀，其浓度一般不高于1:100。喷洒固化剂应调整好和水量的关系，以保证固化剂的用量达到设计要求。固化剂的用量可根据固化剂稀释液浓度和拌合前后的含水量进行检测。

（2）混合料拌合必须均匀。由于复合固结土中固化剂和胶结材料的用量小，能否拌和均匀直接影响路面基层的强度和使用性能，因此，在施工中必须保证混合料拌合均匀。试验路施工采用中路1号土质固化剂，其固化剂具有很强的渗透能力，使复合固结土的和易性好，易于拌和均匀。

（3）加强碾压。采用提高压实度的方式来提高复合固结土的强度，保证施工质量，是复合固结土施工的关键。根据试验路的施工和检测结果分析，用于高等级路面基层的复合固结土结构其压实度必须达到97%，底基层其压实度应在95%以上。

（4）复合固结土路面基层养生。根据施工经验，复合固结土应采用封闭养生，即底基层碾压成型后应及时进行基层施工，基层完成后应立即洒透层油，做好下封层，实行封闭养生，防止初期雨水浸泡和风干。如特殊情况不能封闭养生，应及时喷洒适量的低浓度固化剂稀释液进行养生。

4 复合应用固结土结构在复合路面基层的使用

复合型路面基层是用两种或两种以上不同混合材料分层摊铺而一次碾压成型的路面基层，采用复合固结土结构形成的复合型路面基层可称为双复合结构。复合固结土结构的抗压强度、抗弯拉强度、抗压回弹模量，冻稳定性、水稳定性和低温收缩性能等技术指标都较好，能够满足高等级路面基层的技术指标要求。但复合固结土结构是以细粒土为主要材料，与沥青混合料面层的联结较差，因此应用在高等级路面基层时，采用与沥青混合料面层的联结效果较好的二灰碎石和水泥稳定砂砾结构作为基层的上半部分，而复合固结土结构作为基层的下半部分，同时碾压形成整体，即为双复合路面基层结构。双复合路面基层结构，将较好的解决与沥青混合料面层的联结问题，同时是复合固结土结构技术的延伸与拓展。

综上所述，复合固结土作为路面基层结构在试验研究和实际应用方面是成功的，在技术上是可行的，有较好的经济效益、社会效益、环境效益。复合固结土作为一种新型的半刚性路面基层材料具有广阔的推广应用前景，这项技术的研究与应用，将为实现公路建设可持续发展的战略目标做出积极贡献。

[1]黄海章.谈谈路面灰土基层的施工[J].广西交通科技，1993-10-01.