丙二醇在路基工程中的应用

路基作为道路工程的承载核心，其稳定性直接决定路面结构的使用寿命与行车安全性。在极端温湿度环境（如严寒冰冻、高湿软化）及复杂地质条件下，路基易出现冻胀、融沉、翻浆冒泥等病害，严重影响工程质量。丙二醇（Propylene Glycol，化学式 C₃H₈O₂）是高稳定性、强亲水性的有机化合物，其理化特性（熔点 – 59℃、沸点 188.2℃，与水完全互溶），在路基防冻、材料稳定及功能改性等领域展现出显著技术优势。
一、丙二醇的核心作用机制
丙二醇在路基体系中的技术效能源于其分子结构特性与界面作用效应，主要表现为三个维度：其一，冰点调控效应，丙二醇分子中的羟基与水分子形成稳定氢键网络，显著降低水溶液冰点（50% 浓度时冰点可达 – 37℃），抑制路基孔隙水冻结膨胀，从根源上缓解冻胀病害；其二，保湿稳定作用，作为高效保湿剂，丙二醇可调节路基土含水量，避免土体因干湿循环产生开裂、松散，同时改善路基材料的水稳定性；其三，界面相容性优化，丙二醇兼具亲水性与亲油性，可作为溶剂或分散介质改善路基功能材料（如防水剂、稳定剂）的分散性与附着性，强化材料与土体的界面黏结。此外，丙二醇低挥发性、非腐蚀性的特性，可避免对路基土体及周边环境造成二次损害。

二、核心应用场景与技术效果
（一）路基防冻与融雪除冰
在寒冷地区路基工程中，丙二醇是理想的防冻剂与环保型融雪材料。其作用机制遵循拉乌尔定律，通过降低路基孔隙水的冰点，阻止冰晶形成与体积膨胀，从而减少冻胀力对路基结构的破坏。工程实践表明，在路基填料中掺入 5%-10% 的丙二醇溶液（按质量比），可使路基冻结深度减少 30%-40%，冻胀量控制在 5mm 以内，显著提升严寒地区路基的冬季稳定性。作为融雪剂，丙二醇相较于传统盐类融雪剂，无腐蚀性、不损伤路基土体与路面结构，且适用于 – 55℃的极端低温环境，在高等级公路、铁路路基的冬季养护中具有广阔应用前景。同时，其低毒性特性（LD₅₀值 4.7g/kg）可降低对周边土壤与水体的污染风险。
（二）路基稳定与含水率调控
针对高含水率路基或软土路基，丙二醇可通过保湿与水分调节功能提升土体稳定性。在路基压实过程中，掺入 0.3%-0.8% 的丙二醇（按土体干质量），可优化土体颗粒级配，降低土体压实含水率波动范围，使压实度提升 3%-5%，同时减少路基后期沉降量达 15%-20%。对于季节性冻土区的粉质土路基，丙二醇可抑制土体在冻融循环中的含水率迁移，降低土体饱和度，使路基回弹模量保持在 300MPa 以上，有效缓解融沉病害。此外，丙二醇可改善路基土的抗冲刷性能，在多雨地区路基边坡防护中，将其与水泥砂浆按 1:50 比例混合使用，可使边坡土体渗透系数降低一个数量级，提升边坡稳定性。
（三）路基功能材料改性
丙二醇在路基防水、加固材料中作为溶剂或改性剂，可显著提升材料性能。在路基聚氨酯防水层施工中，丙二醇作为稀释剂与稳定剂，可改善聚氨酯胶水的流动性与分散性，促进其在路基表面的均匀铺展，形成连续致密的防水膜。试验数据显示，添加 8%-12% 丙二醇的聚氨酯防水层，渗透系数可降至 1×10⁻⁷cm/s 以下，抗压强度达 15MPa 以上，且在 80℃高温环境下仍保持良好稳定性。在沥青稳定土路基中，丙二醇可作为沥青乳化剂的辅助成分，降低沥青乳液的表面张力，促进沥青与土体颗粒的裹覆黏结，使稳定土的无侧限抗压强度提升 25%-30%，水稳定性显著改善（饱水强度损失率低于 10%）。
三、技术参数控制与使用要点
（一）掺量优化原则
丙二醇的应用效果与掺量密切相关：路基防冻场景中，溶液浓度需根据当地最低气温调整，极端低温（-40℃以下）采用 10%-15% 浓度，常规低温（-20℃至 – 40℃）采用 5%-10% 浓度，过量添加易导致路基土体强度下降；路基稳定场景中，掺量需控制在 0.3%-0.8%，超过 1.0% 可能引发土体黏结性降低；功能材料改性中，丙二醇占材料总质量的 8%-15% 为宜，需根据材料类型（聚氨酯、沥青乳液等）通过试验确定最优配比。
（二）施工技术要点
掺加方式：路基防冻时，采用喷淋法将丙二醇溶液均匀喷洒于路基填料中，搅拌均匀后压实；稳定路基时，可与水混合后加入土体，或在压实后进行表面喷洒渗透；材料改性时，需在材料制备阶段按比例加入，搅拌时间不少于 15 分钟，确保分散均匀。
环境适配：施工温度宜控制在 5℃-35℃，低温环境下需适当提高溶液浓度，高温环境下需缩短材料搅拌至施工的间隔时间，避免丙二醇挥发影响效果；在高含盐量路基中，需降低丙二醇掺量，防止盐类与丙二醇协同作用引发土体渗透性异常。
兼容性控制：避免与强氧化剂、强酸类材料同时使用，以防发生化学反应降低性能；与其他路基助剂（如抗剥落剂、稳定剂）复配时，需先进行兼容性试验，推荐采用 “先加丙二醇，后加其他助剂” 的添加顺序。
（三）环境影响控制
尽管丙二醇环境友好性突出，但仍需控制使用量与泄漏风险。在地下水敏感区域，路基底部应设置防渗层，防止丙二醇下渗污染地下水；施工过程中，多余的丙二醇溶液需集中回收处理，避免直接排放。数值模拟结果显示，丙二醇在地下水中的降解周期约为 20 天，通过控制掺量可将地下水最大浓度控制在 1500ppm 以下，符合环保标准。