随着经济的发展，道路工程建设日益加快，原料成本、人工成本、运输成本逐渐增高，从而造成筑路成本提高 ^[1,2,3]，若适当掺入随处可取、经济性良好的土壤，可保护自然环境。白春震 ^[4]向辽宁省几种主要土壤和3种混合土中添加不同种类的无机结合料和土壤固化剂，通过对比7d无侧限抗压强度确定固化材料的最佳配合比。徐洪华等 ^[5]采用泡沫轻质土作为路基填料，针对珠澳口岸人工岛路基泡沫轻质土设计要求，利用正交试验快速得出满足设计要求的泡沫轻质土配合比。对于道路基层固化已有部分研究，实际工程中土体与岩体具有特殊性，加入新型固化材料即EFS土体稳定剂后，固化试件强度需进行试验研究。因此，分别设计以纯土、纯碎石、土石混合料为基料的8种固化配合比方案，进行7d无侧限抗压强度试验，观察试件破坏特征，分析试验现象，并探讨不同掺料及掺量固化材料强度变化。

　　 实验室基土取自中国(绵阳)科技城游仙军民融合产业园道路工程，对基土进行含水率检测，颗粒筛分，液、塑限测定，有机质含量测定试验，试验方法参考SL 237—1999《土工试验规程》和JTG E40—2007《公路土工试验规程》。基土颗粒筛分试验结果如表1所示，测得基土有机质含量为0.078%，含水率为22.13%，液限为31.02%，塑限为18.36%，计算得到塑性指数为12.66，液性指数为0.30。根据CJJ/T 286—2018《土壤固化剂应用技术标准》要求，基土中有机质含量≤10%，故满足要求。

　　 粗集料采用园区现场粉砂岩破碎而成的碎石，根据JTG E42—2005《公路工程集料试验规程》对其进行颗粒筛分试验。试验采用水洗法，筛分试验结果如表2所示。压碎值是衡量石料在荷载逐渐增加时抵抗压碎的能力。试验测得粗集料压碎值平均值为24.8%。

　　 EFS土体稳定剂为一种新型固化材料，由水、表面活性剂和硼酸或硼酸盐组成，是一种高浓缩离子型化合物。通过改变土壤分子的排列组合，在分子间形成水不能通过的网膜，再利用土壤自身的黏性达到稳定土壤、提高土壤承载力、防止水渗透、加速土壤自然石化的目的。对EFS土体稳定剂进行水稳定性试验、抗压强度试验和植物生长性能试验 ^[6]，发现EFS土体稳定剂可明显提高土壤颗粒的水稳定性和强度，使土壤抗冲刷性能增强，同时提高土壤保湿性能，不影响植物生长。

　　 选用P·O42.5或以上等级的水泥，对上、下基层进行固化配合比设计，分别以纯土、纯碎石、土石混合料为基料，与外掺料水泥、固化剂进行组合，设计8种配合比方案，如表3所示。其中，EFS土体稳定剂在浓缩状态下无挥发性，不燃烧，液体呈酱黑色，稀释后无任何危害，对生态无破坏，加入拌合水混合均匀后使用。

　　 将过筛后的基土放入110℃烘箱中干燥12h，按表3所示EFS固化方案进行拌料。参照GB/T 50123—2019《土工试验方法标准》中的击实法，在圆柱形模具内壁涂抹1层薄凡士林，分3层进行夯击，试件成型后用脱模仪推出，置于标准养护室中进行养护，试件如图1所示。

　　 为保证路面基层的填筑压实质量，须掌握填料压实特性，因此通过击实试验得到所用填料的最优含水率与最大干密度，按JTG E51—2009《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》中的方法进行试验，试验结果如表4所示。

　　 7d无侧限抗压强度试验参考《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》进行，试验结果如表5所示。试件无侧限抗压强度、95%保证率的强度代表值按式(1)、式(2)进行计算:

　　 式中:R_c为试件无侧限抗压强度(MPa);P为试件破坏时的最大压力(N);A为截面面积(mm²);R_c0.95为试件95%保证率的强度代表值(N);为试件无侧限抗压强度平均值(N);S为标准差。

　　 1)试件破坏特征

　　 随着加载过程的进行，试件开始产生细小裂缝;当荷载继续增加，试件上端附近产生竖向裂缝，裂缝扩展加快，并向下端发展，形成上下贯通的裂缝，宽度逐渐增大，如图2a所示;荷载达到峰值后急速下降，裂缝快速扩展，试件丧失承载力而破坏。试件破坏后，边缘及裂缝处土体脱落，部分试件出现人字形裂缝，如图2b所示。A组试件显示出脆性破坏特征。

　　 2)试验结果分析

　　 《土壤固化剂应用技术标准》对三级固化土强度要求为:上基层≥2.5MPa，下基层≥1.5MPa。A组试件95%保证率的强度代表值为2.3MPa，稍低于上基层规范值，但较下基层规范值高53%。这主要因为EFS土体稳定剂中的表面活性剂能增强土体稳定性，影响土体原有延展结构，使土体微粒之间产生较强的胶结力，增强土体黏聚力，从而提高试件峰值荷载和抗压强度 ^[6]。

　　 1)试件破坏特征

　　 B组试件从开始加载至开裂阶段的状态与A组试件较相似，但B组试件在开裂时，中部出现细小斜裂缝，如图3a所示。随着荷载的增加，斜裂缝从中部向两端延伸，宽度不断增加，与竖向裂缝相交后形成上下贯通的裂缝，此时试件破坏，部分试件中部外凸，不同粒径的碎石沿着裂缝位置脱落，外侧局部也发生碎石脱落，如图3b所示。B组试件显示出脆性破坏特征，同时，碎石级配须满足规范要求，避免水泥浆大量流失，影响试验结果。

　　 2)掺量对试件抗压强度的影响

　　 由表5中B组试件强度可知，B1组固化配合比为最佳配合比，95%保证率的强度代表值满足上、下基层强度规范值要求;B2组试件强度平均值满足下基层强度规范值要求，但95%保证率的强度代表值不满足要求;B1组试件抗压强度明显高于B2组试件，但B2组试件抗压强度离散性更小;B1组试件95%保证率的强度代表值为2.6MPa，较B2组试件高85.71%，较A组试件高13.04%。

　　 由A,B组试件试验结果可知，进行配合比设计时，提高碎石掺量、降低水泥掺量可提高试件无侧限抗压强度，主要因为碎石在固化混合料中起骨架作用，增强试件在气候、环境或其他物理因素作用下的抵抗能力及坚固性，试件抗压能力随之提高。骨架密实型水泥稳定碎石混合料可提高路面基层承载力 ^[7,8]。

　　 1)试件破坏特征

　　 C1～C5组试件破坏形态与A组试件相似，开裂初期出现小裂缝，如图4a所示，裂缝由中部向上、下端扩展，破坏时试件开裂宽度较大，部分试件边缘碎石可剥落，不同配合比试件峰值荷载也存在差异，试件显示出脆性破坏特征，破坏形态如图4b所示。

　　 2)掺量对试件抗压强度的影响

　　 由表5中C组试件强度可知，C1组试件试验效果最优，满足上、下基层强度规范值要求，C2～C5组试件强度满足下基层强度规范值要求。C1组试件抗压强度明显高于C组其他试件，且离散性较小，抗压强度平均值为3.2MPa,95%保证率的强度代表值为3.0MPa，分别较C2,C3,C4,C5组试件高30.43%,57.89%,87.50%,25.00%，较A组试件高30.43%，较B1组试件高15.38%，为B2组试件的2.14倍。试验结果表明，以土石混合料为基料时，随着水泥含量的增加，可提高试件无侧限抗压强度;适量提高碎石占比，可增强试件坚固性，抵抗作用加强，试件强度随之提高。

　　 对比试验结果发现，水泥浆在混合料搅拌过程中起润滑作用，可增加混合料的流动性，水泥硬化后起胶结作用，将土体、骨料胶结为整体，增强自身强度 ^[8]。利用水泥及固化剂等提高强度的方式为化学加固 ^[9,10,11,12]。水泥浆、EFS土体稳定剂与土样进行搅拌后，骨料之间的空隙被填充，同时被水泥浆完全包裹的土体颗粒充分接触，混合料胶结为整体，形成一定结构强度。水泥掺量不同，对固化混合料的作用也不同，增加水泥掺量，水泥浆能更充分地填充，形成强度更大的密实结构，固化试件强度随之提高。

　　 1)土石混合料(碎石∶土=6∶4)+8.5%水泥+0.020%EFS土体稳定剂的试验效果最优，强度值明显高于其他组试件，较上基层强度规范值高20%，为下基层强度规范值的2倍。而以纯碎石为基料时，碎石级配须满足规范要求，避免水泥浆大量损失或分布不均。

　　 2)以土石混合料为基料时，随着水泥含量的增加，试件无侧限抗压强度随之增大;基料为纯碎石或纯土体时，纯碎石试件抗压强度更高，试件坚固性更强，抵抗能力更大。

　　 3)EFS土体稳定剂、水泥掺量的提高，可增大试件无侧限抗压强度，与土样搅拌后，骨料间空隙被填充，形成一定结构强度，增强道路基层承载力。