上海同济检测技术有限公司 上海 200092
摘要：土壤固化剂是具有改良土壤，并能够优化土壤的一种新型的高性能固化剂，在道路工程建设中得到了广泛的应用。它的优点是强度相对较好，固化速度快，收缩小；在固化剂作用下，土壤不会发生二次流化。本文结合某试验工程实例，将工程中使用的各种原材料以及组配后的混合料进行试验验证，为工程提供合理的配方，以保证工程质量的要求。
关键词：道路工程；土壤固化剂；水泥稳定土；试验研究
1.概述
土壤固化剂是用来固化土壤的一种工程材料，它具有节能环保的特点，是目前较为广泛应用的新型材料。它是由多种材料合成的，包括有机和无机的材料。对于需要加固的土源，根据其化学和物理性能指标，掺入一定比例的固化剂，然后再进行拌和、压实等处理工艺，就可以达到我们需要能够满足性能指标的土壤。
土壤固化剂具有路用技术指标优良，并且可以降低工程造价、施工技术方便，施工时间较短，还可以保护生态环境等优点。目前采用土壤固化剂最主要的目的就是可以用来替代大量的石灰、水泥、粉煤灰、碎石、砾石等较为传统的路用原材料。从而在工程中可以节省资源、不浪费能源、还可以保护植被、节约土地资源、更能够大幅度减少二氧化碳等温室气体的排放量，从而达到保护生态环境，节约经济、使得环境效益更加明显。土壤固化剂的使用是目前可持续发展的公路工程创新型交通技术之一。现在固化剂改良土壤技术已经被广泛应用于公路工程的基层及底基层中，经过土壤固化剂处理过的土质，提高了强度、其他指标也都得到很大的提高，比如：密实度、弯沉值、回弹模量、承载比（CBR）、剪切强度等性能，从而达到延长道路的使用寿命的目的，也能够节省了工程维修成本，并且经济环境效益俱佳，是当前最为理想的筑路材料。
为了TJ型土壤固化剂在实际工程中应用和推广，现将各种原材料以及组配后的混合料进行试验验证，为工程提供合理的配方，以保证工程质量的要求。
2.研究方案
固化类水泥稳定级配碎石基层的材料组成包括：级配碎石、水泥、土、固化剂，为了研究对各种材料不同组合后的性能，就必须对不同材料的掺配比例有个明确的试验方案，现将试验思路确定如下：
2.1 原材料试验
（1）土的检验参数：液塑限、塑性指数、比重、颗粒分析；
（2）粗集料检验参数：粗集料筛分（颗粒级配）、压碎值、表观相对密度、针片状颗粒含量；
（3）细集料检验参数：细集料筛分（颗粒级配）、细度模数；
（4）42.5普通硅酸盐水泥的检验参数：比表面积、标准稠度、凝结时间、安定性、强度。
2.2 确定级配碎石的推荐合成级配范围
参考交通部《公路路面基层施工技术细则》（JTG/T F20-2015），关于在二级及二级以下公路中基层推荐级配C-C-3范围如下：
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2.3 确定不同组配比例
通过对不同组配材料分别进行击实试验，获得最大干密度及最佳含水率，然后成型标准试件Ф150mm*150mm进行7天无侧限强度的测试，在不同掺配比例条件下检验混合料的强度。掺配情况可以分为以下4种。
（1）425#水泥掺量：6.0%（外掺）
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（2）425#水泥掺量：5.0%（外掺）
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注：组配编号中无“土2”时，均为土样1.
（3）425#水泥掺量：4.0%（外掺）
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注：组配编号中无“土2”时，均为土样1.
（4）不掺砂、石料
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2.4 试件的模量、温缩
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3.测试结果与分析
3.1 原材料
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粗集料检测项目及结果
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细集料检测项目及结果
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425#普通硅酸盐水泥检测项目及结果
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3.2 混合料
3.3.1 击实与强度测试
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混合料击实、强度试验结果（土样2）
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3.3.2 模量测试
根据试验规范，采用无机结合料室内抗压回弹模量（顶面法）T0808-1994进行，成型标准试件Ф150mm*150mm，在温度20℃±2℃，相对湿度控制在95%以上的条件下养生90天，然后进行试件的室内抗压回弹模量的测试，测试结果如下。
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3.3.3 试件的温缩性能
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3.3 数据分析
从土样1和土样2的击实和强度测试结果中可以发现如下规律：
（1）掺配砂石的情况下，混合料的最大干密度在2.057~2.172g/cm3范围内，最佳含水率在7%~9%的范围内波动。在不惨砂石材料的条件下，最大干密度为1.880~1.902g/cm3，最佳含水率为14.4%~15.4%。
（2）对于水泥掺量分别4%、5%、6%条件下，土1掺量分别为0%、30%、50%、70%情况下，混合料7天无侧限抗压强度如下图所示。总体来说：水泥掺量越大，相应强度越大。在相同水泥掺量条件下，随着土掺量的增加，其强度衰减的也越快。
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（3）土1样品：为便于施工有意增加含水量，其强度基本保持不变（±0.1MPa）。土样2有意增加含水量时，其强度有明显降低（-2MPa），因土2的液、塑限及塑性指数均小于土样1。
（4）强度随着时间的推移而不断增加，水泥越少，后期（28天）强度增长越明显。水泥掺量同样是5%，不掺土的强度（7天、28天）高于掺土的强度，但其强度增长速度基本相当。不掺砂石情况下，固化剂掺与不掺进行比较，对7天强度影响不大，但对28天强度有10%左右的增长。
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（5）当矿料：土1：水泥：固化剂=50%：50%：5%：1%（水泥）时，混合料的模量为2000MPa，随着水泥掺量的下降，模量会适当下降。
（6）试样的温缩试验变化过程如下图，加固化剂样品的温缩系数比不加者相对较小，水泥掺量多温缩系数也会大一些。同时也呈现出在不同温度范围内温缩系数也不一样，在0℃~10℃和20℃~30℃温度范围内的温缩系数相对较大。0℃~10℃条件下不管水泥掺量多少，温缩系数相对比较稳定。
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4.结论
通过对大量试验数据的计算和分析，TJ粉状土壤固化剂对土壤具有一定程度的的固化作用，从而对土的强度（特别是后期强度）、模量、温缩等指标都有一定的帮助和提高。根据不同组配所测得的性能结果，为今后具体工程的应用提供选用参考价值。
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