传统道路工程中以石灰、砂、石等无机原料为主，以机械压实等物理方案形成层压堆积式结构，但当道路荷载变化引起道路扭曲时，路基结构会出现损坏，导致道路基层出现凹槽、低洼等情况，影响道路工程质量。近年来，国内外越来越重视道路基层性能改善问题，对土壤固化剂的研究也日益增加 ^[1,2,3]。环保型土壤固化剂是一种由有机材料或无机材料合成的新型节能环保材料，可改变土体颗粒之间的物理结构，从而提高路基承载力 ^[3,4,5]。EFS土体稳定剂作为一种新型固化施工材料，具有掺量少、强度高、施工速度快、施工工艺简单的特点，可节省传统建筑材料用量，可应用于道路工程、场地硬化工程、废弃物处理工程中。在中国(绵阳)科技城游仙军民融合产业园道路实际工程中，基料选择、固化材料掺料及掺量会产生不同的基层固化效果，因此设计8种不同固化配合比方案，通过水稳定性试验、4h凝结时间影响系数试验，并结合经济性分析，寻求道路上、下基层最佳固化配合比方案，以期提出施工建议，为道路基层固化研究和工程应用提供参考。

　　 试验基土取自中国(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，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》等。测得试件有机质含量平均值为0.077 5%，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，可将基土命名为低液限粉质黏土。试验粗集料取自园区粉砂岩破碎而成的碎石，对粗集料进行颗粒筛分、压碎值、针片状颗粒含量测定试验，了解碎石物理力学性能，试验方法参考JTG E42—2005《公路工程集料试验规程》。粗集料筛分试验结果如表1所示，针片状颗粒含量测定结果如表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，是衡量石料力学性能的重要指标，试验测得压碎值平均值为24.8%。集料级配曲线如图1所示。

　　 根据CJJ/T 286—2018《土壤固化剂应用技术标准》要求，进行固化土配合比设计时，固化土混合料配合比采用质量比，无机结合料掺量和土壤固化剂掺量用占基料质量的百分率表示，采用外掺法，土壤固化剂选用EFS土体稳定剂，选用P·O42.5或以上等级的水泥。设计8种固化配合比方案，如表3所示。

　　 参考JTG E51—2009《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》中静力压实法制备试件，试件尺寸为150mm×150mm，按96%的压实度成型。参考《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》中的试件养护方法，将试件从试模内脱出后称重，然后将试件装入塑料袋中并标记，再将袋中的空气排出，扎紧每个塑料袋口，放入养护室，试件标准养护温度为(20±2)℃，标准养护湿度≥90%，将包好的试件放在铁架或木架上，间隔一定距离，在试件表面涂抹1层水膜，避免被水直接冲刷。取出试件时再次称重，观察试件是否磨损或土体脱落。

　　 对固化材料进行水稳定性试验是为了研究不同方案试件的耐水性能，即遇水后试件稳定性和抗水分侵蚀能力 ^{[6,7,8,9,10,11]}。《土壤固化剂应用技术标准》中要求水稳系数≥80%，计算公式如下:

　　 式中:r_w为水稳系数(%);R_w为水中浸泡1d后试件无侧限抗压强度平均值(MPa);R₀为未经水浸泡试件无侧限抗压强度平均值(MPa)。

　　 各EFS固化配合比方案下的水稳系数如表4所示，由表4可知，各试件水稳系数均≥80%，满足规范要求，且均高于文献[12]中仅外掺水泥的试验试件。这主要因为EFS土体稳定剂使土体成分发生溶解、结晶、吸收、扩散再结晶的链式化学反应，在荷载作用下将土体亲水性变为憎水性，从根本上减弱水浸作用对道路基层的侵害，使固化混合料成为更致密、均匀的板块，从而降低对道路损害及老化的影响 ^[13]。由表4可知，提高水泥含量可提高试件无侧限抗压强度;当水泥掺量较高时，试件水稳系数存在小幅度波动。

　　 4h凝结时间影响系数为后续施工提供参考 ^[14,15,16]，试验方法参考CJ/T 486—2015《土壤固化外加剂》，计算公式如式(2)所示。《土壤固化剂应用技术标准》中要求，为达到更好的固化效果，4h凝结时间影响系数应≥90%。不同配合比下的4h凝结时间影响系数如表5所示，由表5可知，混合料对4h后成型试件强度有一定影响，但影响程度不大，凝结时间影响系数仍满足规范要求。

　　 式中:h_R为凝结时间影响系数(%);R_4h为稳定土混合料停放4h后成型试件无侧限抗压强度(MPa);R为稳定土混合料立即成型试件无侧限抗压强度(MPa)。

　　 土石料、碎石和土体整体密度按2 000kg/m³计算，各配合比方案下的材料用量如表6所示。实际施工时，考虑拌合后的固化土在运至现场摊铺碾压的过程中水分散失，因此固化剂稀释用水量应根据现场含水量而定，拌合时的掺水量可在实验室最优含水量的基础上稍微变化。

　　 对8种固化配合比方案进行经济性对比分析，材料单价通过实地调研的方式获得，EFS土体稳定剂181.5元/kg，水泥480元/t。与各固化方案下的材料具体用量相结合，得到每种固化方案的材料价格，并与传统做法的费用进行对比，分析费用差异，如表7所示。

　　 材料主要费用为水泥和EFS土体稳定剂费用，改变二者用量可影响材料总支出。由表7可知，以纯碎石为基料的B,C组中，B组试件1m³减少额较C组试件多2.17%。C组试件虽提高水泥掺量、降低固化剂掺量，但固化材料总费用增加，说明EFS土体稳定剂掺量变化对材料总费用的影响较大。以土石混合料为基料的D,E,F,G,H组中，G组试件材料花费最少，费用为102.36元，1m³减少额最多，为127.64元。G组试件1m³减少额较D,E,F组试件分别多87.37%,40.76%,13.68%，较A,H组试件均多72.77%，较B组多9.02%，较C组多11.39%。由此可知，水泥作为固化材料的重要组成部分，对固化材料总费用的影响较大。

　　 选用配合比方案时，应综合考虑试验结果和经济指标，选择上、下基层最优固化配合比。满足上基层强度要求的有B,D组(《土壤固化剂应用技术标准》中规定上基层强度值≥2.5MPa)，结合表7所示经济指标分析，可知B组固化配合比方案更优，其中碎石级配须满足规范要求。满足下基层强度要求的有A,E,F,H组(《土壤固化剂应用技术标准》中规定下基层强度值≥1.5MPa)，结合表7所示经济指标分析，可知F组固化配合比方案最优。

　　 1)通过对EFS道路基层固化方案进行水稳定性试验、4h凝结时间影响系数试验，将各配合比方案下的试验结果进行对比。土石(碎石∶土=6∶4)+8.5%水泥+0.020%EFS土体稳定剂的试验效果最优，7d饱水无侧限抗压强度为3.2MPa，水稳系数为95%,4h凝结时间影响系数为93%。

　　 2)不同配合比方案下的水稳系数及4h凝结时间影响系数均满足规范要求，且良好的水稳系数及凝结时间影响系数能保证道路承载力。固化材料EFS从根本上减弱了道路的水浸作用，降低了对道路损害及老化的影响。

　　 3)将各配合比试件性能和经济指标进行综合分析，上基层推荐纯碎石+4.0%水泥+0.020%EFS土体稳定剂，下基层推荐土石混合料(碎石∶土=6∶4)+4.5%水泥+0.020%EFS土体稳定剂。