趙亞軍

（蘭州乾元交通規(guī)劃設(shè)計(jì)咨詢有限公司，甘肅 蘭州 730000）

目前，環(huán)保型固化劑主要用于將現(xiàn)有道路黃土固化作為路面基層或底基層，原理是將固化劑添加至土體中固結(jié)后成為板體，替代現(xiàn)有傳統(tǒng)使用水泥穩(wěn)定類材料作為路面基層。從其綜合造價(jià)方面考慮，土體分布廣、單價(jià)低，可降低筑路成本。現(xiàn)有傳統(tǒng)石灰、水泥等筑路材料的開采、生產(chǎn)占用大量土地資源，同時(shí)消耗石灰石和煤炭資源，積極研究推廣綠色環(huán)保型材料，循環(huán)利用可再生技術(shù)勢在必行。本項(xiàng)目主要為全深式冷再生基層中采用環(huán)保型固化劑代替水泥，從環(huán)保、筑路成本、路用性能、抗壓強(qiáng)度以及水穩(wěn)性等各方面綜合評價(jià)。

1 項(xiàng)目概況

S201 線上川鎮(zhèn)至中川鎮(zhèn)段公路位于蘭州市永登縣和蘭州新區(qū)境內(nèi)，是景泰縣通往蘭州新區(qū)和蘭州市的一條重要公路。近年來，隨著國家級(jí)新區(qū)——蘭州新區(qū)的大力發(fā)展，使得該公路交通量急劇增加，運(yùn)輸量日益增大，加之2017 年景中高速公路開工建設(shè)，該公路承擔(dān)大量建筑材料和道路建設(shè)砂石材料的運(yùn)輸，重載車輛顯著增多，加快了該段道路的破壞。

近年來，雖多次養(yǎng)護(hù)維修，但部分路段路面、排水設(shè)施和涵洞等構(gòu)造物出現(xiàn)嚴(yán)重病害，局部路段路面出現(xiàn)龜裂、塊裂、剝落等現(xiàn)象，已經(jīng)嚴(yán)重影響省道201 線道路的安全運(yùn)營，急需進(jìn)行養(yǎng)護(hù)維修，以保障該線路的安全通暢。

本 次 改 造 路 段 為K116+200～K123+380 段、K131+370～K134+370 段,全線對現(xiàn)有路面進(jìn)行全深式冷再生作為路面底基層（厚度20cm），添加劑為環(huán)保型高強(qiáng)穩(wěn)定固化劑。

2 環(huán)保型高強(qiáng)穩(wěn)定固化劑的應(yīng)用

2.1 環(huán)保型高強(qiáng)穩(wěn)定固化材料優(yōu)點(diǎn)

（1）造價(jià)低。環(huán)保型高強(qiáng)穩(wěn)定固化材料造價(jià)比水泥穩(wěn)定碎石低，同時(shí)不用大量外運(yùn)土方。

（2）施工速度快。環(huán)保型高強(qiáng)穩(wěn)定固化材料可縮短施工工期，添加固化劑后，初期短時(shí)間內(nèi)可達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求值，施工周期短，可減少項(xiàng)目投資，提高社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。

（3）整體性強(qiáng)。環(huán)保型高強(qiáng)穩(wěn)定固化材料固化后形成板體，在車輛荷載作用下，板體整體受力，將上部荷載均勻地傳遞至路面基層、底基層，有效提高基層、底基層的承載能力，從而提高基層、底基層使用壽命。

（4）應(yīng)用范圍廣。環(huán)保型高強(qiáng)穩(wěn)定固化材料可用于路基出現(xiàn)軟基或翻漿路段，使路面底部基礎(chǔ)穩(wěn)固，保證路面基層、底基層具有良好的整體穩(wěn)定性。

（5）水穩(wěn)定性強(qiáng)、抗凍融性強(qiáng)，溫度收縮性能好。使用環(huán)保型高強(qiáng)穩(wěn)定固化材料會(huì)增強(qiáng)路面基層的強(qiáng)度、剛度和劈裂強(qiáng)度，抗水、抗腐蝕損害較好。但循環(huán)凍融作用下，路面基層耐久性較差，影響使用性能，后期研究中對于添加環(huán)保型高強(qiáng)穩(wěn)定固化材料后路面的耐久性研究至關(guān)重要。

（6）沉降小。添加固化劑后，路面后期強(qiáng)度較高，提高了路面整體承載能力，保證后期路面不出現(xiàn)沉降或減少工后沉降量。

2.2 與普通水泥添加劑工程造價(jià)對比

（1）本項(xiàng)目設(shè)計(jì)中利用現(xiàn)有舊路面實(shí)際路面材料，北京市政路橋?qū)嶒?yàn)室對摻加環(huán)保型高強(qiáng)穩(wěn)定固化材料的混合料進(jìn)行室內(nèi)配合比實(shí)驗(yàn)（擊實(shí)試驗(yàn)），采用環(huán)保型高強(qiáng)穩(wěn)定固化材料產(chǎn)品型號(hào)為：CG-2-1型。建議優(yōu)化配合比為:現(xiàn)有舊路材料∶水泥∶CGJ固化劑=97%∶3%∶0.01%。

（2）設(shè)計(jì)單位委托華強(qiáng)試驗(yàn)檢測公司對現(xiàn)有舊路面進(jìn)行篩分試驗(yàn)，根據(jù)粗集料試驗(yàn)檢測報(bào)告結(jié)論，現(xiàn)有路面粗集料符合《公路路面基層施工技術(shù)細(xì)則》（JTG/T F20-2015）要求，現(xiàn)有路面全深式冷再生作為底基層時(shí)，建議摻配碎石10%～15%，水泥摻量按照3%進(jìn)行控制。

（3）實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，對采用傳統(tǒng)型普通水泥添加劑與添加環(huán)保型高強(qiáng)穩(wěn)定固化材料兩方案進(jìn)行了工程造價(jià)對比，具體對比情況見表1。

經(jīng)兩方案比選，降低水泥摻量2%，添加環(huán)保型高強(qiáng)穩(wěn)定固化材料0.01%與傳統(tǒng)的添加（10%～15%）碎石+5%水泥相比工程造價(jià)降低5.67 元/平方米，綜合考慮環(huán)保、路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、施工工期、工程投資、減少水泥碎石用量等情況，維修改造項(xiàng)目采用添加環(huán)保型固化劑作為推薦方案進(jìn)行全深式冷再生底基層設(shè)計(jì)。

3 環(huán)保型高強(qiáng)穩(wěn)定固化劑的應(yīng)用

本項(xiàng)目施工前期，施工單位根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際情況，對現(xiàn)有舊路路面鉆芯取樣并進(jìn)行了室內(nèi)試驗(yàn)，將現(xiàn)有路面全深式冷再生作為底基層，路面材料按照現(xiàn)有舊路材料∶水泥∶CGJ 固化劑=97%∶3%∶0.01%作為比例進(jìn)行摻配，同時(shí)擬采用3.0%、4.0%、5.0%、6.0%、7.0% 水泥作為5 組試驗(yàn)確定最大干密度、最佳含水量和7d 無側(cè)限抗壓強(qiáng)度值。

3.1 確定最大干密度和最佳含水量

根據(jù)需要，按照四分法準(zhǔn)備5 個(gè)試樣，結(jié)合以往工程經(jīng)驗(yàn)，摻入水泥：固化劑劑量采用3.0% ∶0.01%、4.0% ∶0.01%、5.0% ∶0.01%、6.0%∶0.01%、7.0%∶0.01%共5 組，摻量按照外摻法進(jìn)行計(jì)算，選擇重型擊實(shí)試驗(yàn)方法進(jìn)行試驗(yàn)，將試樣分3 次裝入桶中，每層擊實(shí)98 次后，將試樣面層拉毛然后再裝入套筒中，重復(fù)上述方法，擊實(shí)完成后試樣不能高出6mm，用修土刀沿套筒內(nèi)壁削刮，使試樣與套筒脫離后，削平試樣與套筒齊平，拆除底板，稱量，然后從試樣中心處取樣測其含水率。計(jì)算試件的最大干密度、最佳含水量等。經(jīng)過試驗(yàn)確定不同水泥劑量下的最大干密度與最佳含水量如表2 所示。

3.2 無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)

路面材料按照現(xiàn)有舊路材料∶水泥∶CGJ 固化劑=97%∶3%∶0.01%作為比例進(jìn)行摻配，并根據(jù)擊實(shí)試驗(yàn)所得的最大干密度和最佳含水量，按照97%壓實(shí)度控制密度，采用靜壓法制備試件，按照試驗(yàn)規(guī)程要求，試件為圓柱體（尺寸為φ150mm×150mm），制作完成后采用塑料袋密封，要求在溫度20±2℃，濕度≥95%條件下養(yǎng)護(hù)，時(shí)間為7d（養(yǎng)生6d，浸水1d），測定7d 無側(cè)限抗壓強(qiáng)度值，并計(jì)算干密度等其他各項(xiàng)指標(biāo)值，具體各項(xiàng)指標(biāo)匯總表如表3 所示。

3.3 最優(yōu)配合比的確定

將測得的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度代表值與其相應(yīng)的灰劑含量進(jìn)行線性回歸，可得如下關(guān)系式：

X=0.8 705+1.4 459Rc，相關(guān)系數(shù)：0.9 988；式中：X-灰劑含量（%）；Rc-無側(cè)限抗壓強(qiáng)度代表值（MPa）。不同水泥含量對應(yīng)抗壓強(qiáng)度的回歸曲線如圖1 所示。

表1 普通水泥添加劑與摻加環(huán)保型高強(qiáng)穩(wěn)定固化材料工程造價(jià)對比

表2 不同水泥劑量下的最大干密度與最佳含水量

表3 無側(cè)限抗壓強(qiáng)度等各項(xiàng)指標(biāo)匯總表

圖1 不同水泥摻量下7d 無側(cè)限抗壓強(qiáng)度值

4 具體配合比說明

取7d 無側(cè)限抗壓強(qiáng)度代表值≥2.5Mpa，根據(jù)無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果及回歸曲線計(jì)算結(jié)果，結(jié)合無機(jī)結(jié)合料水泥最小劑量要求，室內(nèi)試驗(yàn)滿足設(shè)計(jì)強(qiáng)度的水泥劑量為3%。

綜合分析實(shí)驗(yàn)過程中原材料性能、材料試件的制作方法和具體施工過程中的控制要求，并結(jié)合JTG/T F20-2015《公路路面基層施工技術(shù)細(xì)則》中相關(guān)要求。施工時(shí)實(shí)際采用的水泥劑量應(yīng)比室內(nèi)試驗(yàn)確定的劑量多0.5%～1.0%，最后確定該現(xiàn)場施工水泥劑量3.5%（較傳統(tǒng)使用水泥作為添加劑減少1.5%）。若原材料發(fā)生變化時(shí)，應(yīng)重新進(jìn)行無機(jī)結(jié)合料配合比設(shè)計(jì)。施工項(xiàng)目部試驗(yàn)人員反饋，添加固化劑后，冷再生底基層早期強(qiáng)度增加較快（3d 無側(cè)限抗壓強(qiáng)度能達(dá)到2.7MPa 左右），可以降低具體項(xiàng)目投資，同時(shí)縮短施工周期。

5 結(jié)語

通過該項(xiàng)目的具體設(shè)計(jì)及施工，對冷再生底基層中摻加環(huán)保型固化劑進(jìn)行了研究，測定了摻加不同水泥、固定固化劑摻量下無側(cè)限抗壓強(qiáng)度、試件壓實(shí)度等技術(shù)指標(biāo)，具體結(jié)論如下：

（1）無側(cè)限抗壓強(qiáng)度值測定表明，采用環(huán)保型固化劑后，冷再生底基層早期強(qiáng)度增長迅速，將縮短項(xiàng)目施工工期，節(jié)省投資，踐行了“經(jīng)濟(jì)適用、綠色環(huán)?！钡睦砟?。

（2）通過該項(xiàng)目的實(shí)施，提出了添加環(huán)保型固化劑后，冷再生底基層材料組合配合比設(shè)計(jì)，為項(xiàng)目區(qū)內(nèi)其他項(xiàng)目提供了重要參考依據(jù)，應(yīng)總結(jié)施工中關(guān)鍵技術(shù)要點(diǎn)和質(zhì)量控制要求?？紤]該新型材料規(guī)劃及在國內(nèi)研究應(yīng)用時(shí)間較短，還存在諸多問題需要解決。

（3）應(yīng)考慮獨(dú)一性、普遍性，因各地區(qū)地質(zhì)條件和路面結(jié)構(gòu)使用的材料復(fù)雜多變，同時(shí)采用不同成分的固化劑產(chǎn)生的差異性很大，效果不同。建議地區(qū)項(xiàng)目施工需要結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際情況推薦具有針對性的環(huán)保型固化劑。

（4）應(yīng)通過具體項(xiàng)目或?qū)嵺`進(jìn)一步研究添加環(huán)保型固化劑后路面的抗水性能、耐久性，及時(shí)改善存在的弊端，避免適用效果不理想。