新型固化材料在道路软基地的应用研究

周蓉 王瑶文

摘 要：作为道路软基地固化的主要影响要素，传统土壤固化剂早已无法满足加固土对于水化物类型与数量的特殊化与个性化需求了，不仅加固效率非常低，且加固效果也很差，以此研制新型固化材料应用于道路软基地改善已是必然趋势。通过分析道路软基地特性，制备了新型固化材料，并对其在道路软基地中的实际应用进行了深层阐述，期望能够为道路工程施工提供更多有力帮助。

关键词：乳化硅油;软基地;固化剂;含水率

中图分类号：       文献标识码：A  文章编号：1001-5922（2022）03-0044-03

Research on application of new solidified materials

in road soft baseoft base

ZHOU Rong1， WANG Yaowen2

（1. Xi ‘an Vocational and Technical College， Xi an 710077， China; 2. Zhongke Transportation Construction

Technology Co.， Ltd.， Beijing 100195， China）

Abstract：As the main influencing factor of road soft base solidification， the traditional soil stabilizer has been unable to meet the special and personalized needs of the type and quantity of hydrates in the reinforced soil. Not only the reinforcement efficiency is very low， but also the reinforcement effect is very poor. Therefore， it is an inevitable trend to develop new solidified materials for the improvement of road soft base. In this paper， through a detailed analysis of the characteristics of road soft base， a new curing material is prepared， and its practical application in the road soft base is deeply elaborated， hoping to provide more powerful help for road engineering construction.

Key words：emulsified silicone oil; soft base; curing agent; moisture content

道路工程施工过程中，软基地是影响效率与质量的关键要素，在此类型土质范围内施工，不仅难度大，容易发生塌陷与沉降，影响预期效果，还会严重威胁交通运输安全性[1]。此外，随着私家车数量增多，再加上雨雪天气，对于道路使用的可靠性与安全性均是严峻考验[2]。据此针对道路软基地特性，制备新型固化材料作为固化剂，应用于道路工程施工，为后期工程提供可借鉴经验，具有十分重要的意义。

1 软基地特性分析

1.1 流变性

道路使用寿命通常较长，通行车辆也比较多，而大重型货车经过更容易影响道路地基，软基地于强压负荷之下很容易发生明显形变，从而导致道路寿命缩短。若施工企业不以针对性加固技术措施加以处理，还会造成大面积土基流动现象，甚至会引发路面塌陷。

1.2 含水率

不同于常规土层，软基地水分含量非常大，于水分含量超标条件下，土壤会生成定量黏土与粉土。在道路路基施工过程中，若是黏土与粉土含量过高，会生成大量负电荷，其会汲取空气内的水蒸气，以此保持自身含水率，其中含水率越高，则地基涂层缝隙越大。若道路工程施工地区降水比较频繁，空气中的水蒸气会十分丰富，如此便会严重影响软基地施工处理效率[3]。

1.3 压缩系数

相较于一般地基土，软基地压缩系数比较大，抗剪强度比较低。由于含水量比较大，土粒间孔隙复杂且繁多，如此便加大了道路軟基地压缩系数，降低了其抗压性能[4]。在外界荷载作用于此道路工程软基地范围，对其形成巨大压力时，会出现严重沉降现象，若不及时加固处理，路面塌陷面积会逐步扩大，进而威胁到道路运输安全性。

2 新型固化材料制备

2.1 表面活性剂制备

表面活性剂即乳化硅油制备流程[5]：称量2 g二甲基硅油与1 g复合乳化剂，放置于三口烧瓶内，以量筒称量17 mL蒸馏水;然后加热三口烧瓶，在二甲基硅油与复合乳化剂充分均匀混合并溶解之后，以1 000～1 800 r/min速度下搅拌，在三口烧瓶中溶液温度上升至85 ℃后，添加温度85 ℃的去离子水17 g，持续搅拌1 h，便可制备出硅油乳液，为乳白色状。此硅油乳液分散性与流动性良好，液滴以圆球状均匀分散;乳液制备最佳条件：1 200～1 400 r/min搅拌速度、1 h搅拌时间、0.43∶0.57配比复合乳化剂、1∶0.5配比硅油与乳化剂。

2.2 新型固化材料制备

新型固化材料组分具体如表1所示。

新型固化材料制备流程：称量硅酸盐水泥熟料、脱硫石膏、生石灰、焦炭、乳化硅油、细砂，于搅拌机内放置粉状试样，均匀搅拌混合，便可制备成道路软基地用新型固化材料。若上述组分内出现块状体，那么应先将其研磨为粉末状，再和其他粉末状组分充分混合搅拌[6]。新型固化材料制备流程，如图1所示。

2.3 新型材料固化机理

道路工程软基地用新型固化材料的固化机理：软基地内包含复杂且繁多的化学因素，即土样离子交换、pH值、硬凝反应、物理吸附等相关作用均会直接影响新型固化材料的水化硬化过程。固化材料水化物应包含胶结性与膨胀性水化物，其中膨胀性水化物可填充土壤孔隙，所以具有一定的增强效果，而其能否发挥作用的关键在于其作用的协调性[7]。

表面活性剂的油滴基于微细颗粒分散在水相介质之中，生成水包油乳状液，促使油滴微小颗粒可均匀并稳定分散于水相中，各油滴表层均会附带一层致密乳化剂分子膜，于固相表层聚集，使得内部表面张力下降;以此则会加强固相与水相间的密切接触，从而加速既有颗粒分散作用，强化颗粒间的可濕性，进而改善水化物生成时的协调性。

3 新型固化材料在道路软基地的应用分析

以某公路建设工程为例对新型固化材料在软基地中的应用进行阐释分析。此公路工程位于平原西部，地下水位偏高，穿过农田，地势较低，存在大量植物腐殖质[8]。其中路基1 m深的土壤呈现饱和状态，土壤大多为粉土、淤泥土，含砂但量少，广泛分布，呈现软塑态势，承载力差，压缩性较大。由于公路建设工程预算少，初期施工费用出现超预算现象，基于工期、成本、效率、质量等多层因素考虑，施工企业选择了500 m长，6 m宽的软基地进行土壤固化材料试验测试。此段软土厚度为4～6 m，地势低，综合条件最差。

新型土壤固化材料为粉状与水状，适用范围具体为黏土。为确保试验路段测试获取较好固化效果，以粉状与水状两种固化材料同时进行试验。在新型固化材料实际应用中，可充分合理利用施工区域软土，缩减土方运输次数，缩小弃土对于四周农田的损坏范围，降低破坏强度[9]。在此范围之内，主要是低塑性沙土，黏土含量较少，不足15%;为获得预期土壤固化效果，土壤取样范围以黏土含量较高的区域为主，土量为施工土方量20%。

利用小型挖掘机均匀搅拌混合黏土与软土，再混合粉料与软土，1 d之后以雾状喷洒固化材料。此过程需利用挖掘机二次搅拌，促使其和土壤充分且均匀混合。然后软土块渐渐变散，含水量下降，随后以1 d为点定期监测土壤含水率。在监测时，此区域环境温度偏低，多阴天，偶尔降雨。土壤含水率具体如表2所示。

由表2可以看出，在道路软基地中掺入固化剂后，第3 d出现了降雨，所以土壤含水率增加，但整体上呈现为下降状态。在与最佳含水率标准相符的条件下，摊铺处理之后的土，根据三摊三压模式完成3次碾压。传统软基地固化处理会于路基表层留有车辙，难以压实处理，即使后续用作便道，依旧会发生不均匀沉降现象。但是掺入固化剂后，土壤含水率下降，压实工作顺利开展，不会留下明显车辙。而路基填筑后，压实度检测结果约为65.8%，且后续使用时未发生凹陷、局部隆起、不均匀沉降等不良现象。

以某市道路工程为实例对新型固化材料在道路软基地中的应用开展分析。其路段交通量较大，车辆多数是小型车，也有少数重型车。试验测试路段路面状况非常好，表面平整干净，未出现不均匀沉降现象[10]。这就表明掺入土壤新型固化材料后，此路段软基地性质得以有效改善，并且土基含水率下降之后不会受客观因素影响出现反弹，其膨胀性得到明显消除，促使路基始终处于稳定状态。在此道路工程中，路基选择掺入新型固化材料的土壤，而路面则采用沥青，二者均属于柔性材料，可促使地层紧密贴合，以此显著提高其抗变形能力与行车荷载能力。若路面损坏，只需要翻转面层之下的土壤，并掺入养护剂，再碾压便可实现养护处理，可有效防止刚性或者半刚性材料在受力损坏之后，无法通车，以及处理难度大、成本高等问题。所以，以新型固化材料应用于道路软基地中，不仅效果好、速度快，且成本低、易维护。

4 结语

综上所述，传统软土地基处理方式不仅成本高，且过于侧重初始强度治理，严重忽略了土壤可能复水的问题，以此势必会造成道路工程质量参差不齐，易于发生塌陷与沉降现象。据此本文针对性制备了新型固化材料，以改善土壤性质，将其应用于道路软基地，既可加固处理软土地基，水稳性高，又可避免土体崩塌或者膨胀造成的垮塌现象。此外，新型固化材料应用范围广泛，成本低，效率高且工期短，实用性与可操作性强，值得大力推广。

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