抗疏力在湿陷性黄土地区公路养护工程中的应用

刘莉萍 刘万锋 李飞 杨永东

【摘   要】   对一种人工合成筑路材料抗疏力固化土的路用性能进行工程应用研究。通过进行室内重型击实试验，确定了抗疏力固化土的最佳含水量及最大干密度。检测应用路段无侧限抗压强度，满足公路工程要求，并对抗疏力固化土的施工工艺及质量控制提出了要求。通过工程验证，抗疏力固化土在公路工程养护中有着良好的路用性能，作为环保型新型筑路材料，抗疏力的推广应用有一定的实践意义。

【关键词】   抗疏力;黄土;公路养护;应用

Application of Consolid System in Maintenance Engineering

in Collapsible Loess Area

Liu Liping1，2， Liu Wanfeng1，2， Li Fei1，2， Yang Yongdong1，2

（1. Longdong University， Qingyang 745000， China;

2. Provincial Key Laboratory of Loess Engineering Properties and Application in Universities，

Qingyang 745000， China）

【Abstract】    This paper studies road properties of synthetic road building material anti-hydrophobic solidified soil. The optimum moisture content and the maximum dry density of loess are determined by heavy compaction test in laboratory. The unconfined compressive strength of the applied road section is tested to meet the requirements of highway engineering， and the requirements of construction technology and quality control of anti-hydrophobic solidified soil are put forward. Through the engineering verification， the anti-hydrophobic solidified soil has a good road performance in the maintenance of highway engineering， and it has a certain significance for the popularization and application of anti-hydrophobic as a new environment-friendly road building material.

【Key words】     consolid system; loess; highway maintenance; application

〔中图分类号〕  TU502.2                       〔文献标识码〕  A              〔文章编号〕 1674 - 3229（2022）01- 0091 - 04

0     引言

黄土具有较强的湿陷性，容易形成公路水毁、穿孔及黄土陷穴[1]。在公路工程养护中，一般用水泥或石灰稳定进行处理[2]。但随着我国公路基础设施建设规模的迅速扩大和交通量的快速增长，对公路路基路面的使用性能有了更高的要求[3-4]。抗疏力是专为土壤稳固研发的一类化学加固材料，作为新型环保型固化土筑路材料，对土壤工程技术性能有改善和提高，能克服石灰、水泥等单一的缺点，且应用范围广泛，改变了以往单纯依靠天然材料作为公路工程筑路材料的现状，逐步向人工合成材料转换。但抗疏力固化土在黄土地区应用还比较少，因此使用抗疏力固化剂对黄土进行改良，在公路养护中有很好的应用前景[5-6]。

1     抗疏力固化机理及特点

1.1   抗疏力固化机理

土壤具有再石化特性，抗疏力固化剂能加速土壤石化进程，抗疏力固化剂包括水剂（C444）及粉剂（SD）[7]。水剂可以有效地保护土壤，在抑制水毁方面尤其存在独有作用，阻断附着的水膜，减少毛细水上升，让使用后的土壤能够被更好地压实，增加密实度[8]。粉剂可以提高土壤的粘合特性，保护处理后的土壤，通过关闭毛细管防止水浸入处理后的土壤中，从而降低吸水率，消除土壤膨胀[9]。按一定比例用抗疏力材料与土壤掺配，通过改变土壤颗粒的物理性质，降低土壤颗粒的界面活性，阻断堵塞土壤中的毛细通道，去除粘土颗粒表面的结合水和土壤中的自由水，压实土壤中的空隙阻断，并利用土壤颗粒内部的原始内聚力重新结合，产生不可逆凝结[3]，让抗疏力处理后的土壤长期稳定至板结固化[10]。

1.2   抗疏力固化土特点

抗疏力是一种人工合成筑路材料，针对不同的土质都能应用，可把工程中就地取材的土壤进行固化，有较强的凝固和固化性。在需固化材料中加入固化劑拌、均匀碾压密实即可，施工简便并且缩短工期，降低成本[11]。在常温下，将施工现场土壤与土壤固化剂混合后，会进行化学和物理反应从而改变土壤性质，并在压实的作用下趋于稳定，形成的絮状板体结构，使固化土的压密度提高，这是土壤在常规状态所不能达到的，并且显著提高土体强度及水稳定性[12]。抗疏力固化剂无毒害，固化土可循环再生使用，减少土壤的膨胀[13]。

2     抗疏力的路用性能

2.1   土

在庆阳市某二级公路工程养护中，引入抗疏力固化土技术，处理公路路基水毁土方回填。在工程应用中土为湿陷性黄土，进行土的相关试验，土的级配见表1，土的级配曲线见图1。

土为低液限粘土，塑限20%，液限31%，塑性指数IP为11，最佳含水量12.3%，最大干密度1.87g/cm3，土含水率与干密度关系曲线见图2。

2.2   抗疏力固化剂

抗疏力固化剂由甘肃某公司生产，水剂C444常温下为乳白色液态，偏酸性，略带氨味，能改变土颗粒周围水膜结构，减小结合水膜的厚度，使土颗粒发生凝聚，毛细水上升高度降低，土壤强度提高。粉剂SD是一种淡灰色粉末状高聚类固化剂，与水泥气味相似，可以附着在土颗粒表面，进一步保护土壤。使用时液剂材料为土总质量的0.4‰～0.5‰（质量分数），粉剂材料为土总质量的1%～1.5%（质量分数），液剂应与水按1：50～1：80的比例（体积比）混合使用。

在合理范围内，固化土的无侧限抗压强度随抗疏力固化剂含量的增加而增加，但当抗疏力固化剂含量达到一定量时，强度增长值的增加幅度大大减小，且趋势平缓。结合工程实际及考虑经济因素，抗疏力固化剂用量确定为水剂C444为0.8L/m3，粉剂SD为20kg/m3。对抗疏力固化黄土进行室内重型击实试验，结果见图3。

抗疏力固化剂掺量水剂C444为0.8L/m3，粉剂SD为20kg/m3时，固化土最大干密度ρ=1.76g/cm3，最佳含水量w=17.5%。加入抗疏水固化剂后，土壤中的空隙被抗疏水固化剂阻塞，使土壤颗粒失去毛细吸水特性。与素土相比，固化土的最佳含水量增加，是由于抗疏水固化剂引起的。

2.3   应用结果

对工程应用抗疏力后的固化土根据《公路土工试验规程》（JTG 3430—2020）进行无侧限抗压强度试验。对龄期（7d）以98%的压实度试件成型（每组9个试件），进行无侧限试验。試块制备和养护时，制作径高比1：1的圆柱形试件，试模的直径×高=50mm×50mm。用标准养生方法，养生7d，最后一天浸水。试验结果无侧限抗压强度见表2。

3     施工质量控制

3.1   拌和

抗疏力固化黄土施工，现场用装载机拌和时，水应是人畜饮用水，控制计量比例在最佳含水量左右，充分拌和均匀。拌和时，严格按照计量标准计算用量，把粉剂按计算用量分次撒在料堆上，进行拌和均匀。液剂和水按1： 50～1：80的比例（体积比）混合，分两次喷洒，第一次喷洒80%抗疏力液剂;第二次喷洒时，结合拌和料的含水量与天气状况，将需要添加的水与剩余20%液剂混合后喷洒完。拌和混合料均匀，至肉眼无白色粉剂。

3.2   摊铺

摊铺混合料采用人工配合装载机摊铺，确定松铺系数，根据纵、横断面标高，控制平整度及横坡，摊铺抗疏力稳定土混合料时注意松铺厚度。整形后在最佳含水量时轻型压路机碾压一遍，若不满足要求及时处理，严禁碾压成型后薄层贴补。平地机按照设计图纸标高进行多次刮平，刮平时应注意路面坡度走向有助于路面排水，对局部低洼处，用齿耙将5～8cm深的表面松动，用新拌的固化土混合料填筑、找平、碾压，最后用平地机精平一次。高料应直接刮除，不得对固化土层形成薄层贴补。

3.3   碾压

压实是抗疏力稳定土质量关键。机械摊铺及整形的抗疏力固化土层混合料在最佳含水量时，压路机先静压一至三遍再用大能量振动压路机碾压，如带振动碾压时，第一遍全宽带振结束后，第二遍及以后碾压要降低振动频率，碾压至要求的密实度。若碾压过程中表层水分失水过快，用少量的水剂稀释液补洒。碾压时固化土层各宽度部分都应有相同的碾压次数，达到要求的压实度。碾压顺序应在直线段上保持从两边向中间进行碾压，如在设超高的曲线路段，则应从内侧依次向外侧进行碾压，碾压结束时用胶轮压路机消除轮迹。为保证不破坏稳定土层表面，严禁压路机在已完成的或正在碾压的路段调头或急刹车。

3.4   养护

抗疏力固化土碾压成型后采用自然养生方法。保持成型抗疏力稳定层干净整洁，完工后的抗疏力稳定层若尚未铺筑面层但需开放交通时，应全面开放，使层面均匀受压。

4     结论

（1）抗疏力在公路养护工程中，对于处理路面底基层有较好的效果，相对石灰稳定土可节约投资14%左右，在养护工程中方便快捷，有较好的应用前景及经济效益。

（2）抗疏力固化黄土作为公路底基层，强度优于石灰稳定土，与水泥稳定土相当，力学、水理性质较好，工程性质满足。

（3）在公路建设中就地取材以人工合成的抗疏力固化剂固化随处可见的土壤，不受资源限制，环保生态，节约资源。

（4）抗疏力固化黄土应保持在干燥状态，施工成型后，应注重养护，施工应避开雨季。

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