土壤固化剂在路基处理中的实用性

1土壤固化剂的工作机理

土壤固化剂加入到水泥和粘土的混合料中以后，土壤固化剂和粘土、水泥之间就会发生相互作用，并且这种作用是相互促进的。具体有以下几个方面:(1)土壤固化剂会对粘土中的矿物产生侵蚀作用，造成矿物晶体的表面产生缺陷，且能够促进水泥中的矿物与有缺陷的粘土矿物发生化学反应。此外，水泥矿物发生的水化反应液能够产生新的矿物。新矿物将会依附在原有的晶体表面上生长，吸收原有的晶体中的成分，从而形成共同的边界，这些共同的边界逐渐的增加，并形成具有网络的骨架结构。(2)在外界引发剂的促进下，土壤固化剂中含有的有机单体聚合形成高聚物分子链，会缠绕或者吸附在矿物的四周，并且水泥水化过程中所生成的新的物质也会填充在已经形成的网络骨架结构当中，增加结构体的强度。(3)土壤固化剂与水泥一起使用具有较明显的优势［2］。水泥的水化反应会生成大量的凝胶，故而存在大量的强结合水。强结合水将会和土体颗粒紧密地结合在一起，大大增强土体的弹性、抗剪强度和粘滞度。同时，水泥反应后会生成钙矾石，并以辐射状成长，会导致体积不断膨胀，在结构体内部产生较大的应力，可以起到补偿收缩和防止开裂的作用。

2性能试验

为了确定水泥和固化剂的具体用量，设计了两种级配分别进行击实试验和无侧限抗压强度试验。对于固化剂的用量，根据厂家的经验，推荐两种级配的固化剂用量都为0.015%。而水泥和山砂的比例分别为3.5∶96.5和4∶96。对山砂的选择，采用繁荣村的山砂，该山砂颗粒较细，粘土含量较高。在水含量较高的情况下，呈泥状。本次试验前，先将山砂烘干，以备使用。水泥采用水稳基层使用的金刚32.5普通硅酸盐水泥。固化剂则由厂家提供，现场使用前稀释。经过击实试验，得出两种级配的混合料的最佳含水量和最大干密度，具体击实试验数据见表2和图1。根据表1中数据，分别按照最佳含水量和最大干密度在96%压实度的条件下成型试件，在规范要求的标准养生条件下养生6d，浸水24h后分别进行无侧限抗压强度试验，具体试验结果见表2。由表3数据可知，在95%强度保证率下，水泥用量为4%组级配的7d无侧限抗压强度为2.1MPa，符合结构一和结构二对土基处理7d无侧限抗压强度大于2MPa的要求。故本次土基处理采用的级配为水泥∶山砂∶固化剂=4∶96∶0.015%(质量比)。

3现场施工

对于土壤固化剂处理山砂，其施工方法与水泥稳定土的施工较相似。但由于该土基处理属于高速公路，并且结构层位置较重要。故要求使用摊铺机摊铺，中心站集中厂拌［3－4］。其主要施工流程是:选择拌和设备现场配置固化剂稀释液拌和运输摊铺碾压养生。水泥固化剂综合处理土基的施工方法与其他水泥稳定类施工没有较大差异，但是在施工中应注意以下几个方面:(1)施工时间最好选择在春末和夏季，施工时的最低温度应该保证在5℃以上，且最好保持半个月左右的温暖气候来养生。此外，由于含水量对固化剂的浓度有重要影响，且含水量过高将直接影响路面的压实。因此，对于降雨量较大的天气，应避免施工，且应做好山砂的防雨措施［5－6］。(2)由于固化剂用量较少，仅为0.015%，故固化剂的稀释过程和添加的用量应严格控制，务必做到精确。(3)山砂开采过程中应去掉表层杂草等有机质，对于山砂中的大粒径颗粒应采取粉碎措施，应保证山砂尽可能细。(4)压实度对山砂后期强度和模量有着重要的影响。因此现场施工过程中应严格控制压实度，保证固化剂的性能最大程度的发挥。

4结语

通过对土壤固化剂工作机理的分析和使用性能的试验，可以得到以下结论:(1)土壤固化剂和水泥配合使用稳定山砂能够满足高速公路柔性基层土基处理的要求，可以作为高速公路柔性基层土基处理的措施。(2)在固化剂用量固定的条件下，水泥剂量的多少直接影响材料的强度和性能。在可接受的抗裂水平下，可适当增加水泥剂量减少固化剂的用量。(3)在路面基层和底基层强度较高的情况下，在进行土基处理时，可降低水泥剂量或者使用固化剂单独稳定山砂。(4)在固化剂价位合理的条件下，使用固化剂与水泥综合稳定山砂，可以降低对优质山砂的依赖，从而充分利用当地的自然资源。

作者：赵金成 单位：辽宁省交通规划设计院