CN102503312B - 聚乙烯醇纤维增强水泥稳定碎石路面基层材料 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种掺加聚乙烯醇纤维增强的水泥稳定碎石路面基层材料，能有效改善水泥稳定碎石基层材料性能，有效提高路面基层材料的抗收缩开裂能力和力学性能；本发明的聚乙烯醇纤维增强水泥稳定碎石路面基层材料，包括水泥稳定碎石，还包括聚乙烯醇纤维，聚乙烯醇纤维的掺量为0.9～1.2kg/m³，骨料和聚乙烯醇纤维混合干拌时间为25～30s；本发明采用聚乙烯醇纤维，拌和物工作性好，纤维分散均匀，容易满足施工要求，并且由于纤维掺量降低，能有效降低材料成本。

Description

聚乙烯醇纤维增强水泥稳定碎石路面基层材料

技术领域

本发明涉及建设建筑材料技术领域，具体涉及一种水泥稳定碎石路面基层材料。

背景技术

水泥稳定碎石半刚性基层材料具有承载能力高、刚度大、整体性好、水稳性好和抗行车疲劳性能好的优点，是目前我国高等级公路路面结构基层的主要型式。然而，由于水泥稳定碎石半刚性基层材料脆性大、抗变形能力低，在温度、湿度变化的情况下，容易产生收缩裂缝，并反射到沥青面层，形成“反射裂缝”，在雨水的作用下，路面出现唧浆等水损坏，严重影响路面的使用性能，缩短道路的使用寿命。随着半刚性基层沥青路面的大量使用，反射裂缝问题成为该路面结构型式的主要缺陷。

对水泥稳定碎石半刚性基层提出合理的改善措施以延长道路使用寿命具有十分重要的意义。通过改进基层材料组成减少“反射裂缝”是我国目前研究的热点，已经有非常多的尝试与研究。例如：公开号为CN1916282A的中国发明专利申请公布说明书所公开的粗集料断级配密实水泥稳定粒料的级配方法及其骨架的检验方法，公开号为CN101323512A的中国发明专利申请公布说明书所公开的一种防治沥青路面反射裂缝的方法等。但作为预防混凝土类材料收缩开裂的两个主要措施：纤维增强和添加减缩剂，在水泥稳定碎石基层材料中的应用研究却较少。在纤维增强方面，现有的研究有采用聚丙烯纤维和多尺度纤维（微钢纤维+玻璃纤维），例如：聚丙烯纤维水泥稳定碎石收缩性能【刊号 1671-1637（2008）04-0030-05】，公开号为CN 101660287A的中国发明专利公布说明书所公开的多尺度纤维增强水泥稳定碎石路面基层材料，但均未涉及聚乙烯醇纤维。

发明内容

为解决水泥稳定碎石基层的开裂问题，本发明提供了一种掺加聚乙烯醇纤维的增强水泥稳定碎石路面基层材料，能有效提高路面基层材料的抗收缩开裂能力和力学性能。

本发明的目的是这样实现的：

聚乙烯醇纤维增强水泥稳定碎石路面基层材料， 包括水泥稳定碎石，水泥稳定碎石由凝胶材料、骨料和水组成；还包括聚乙烯醇纤维，其掺量为0.9~1.2kg/m³；

先将骨料和聚乙烯醇纤维混合，搅拌25~30s，再添加水和凝胶材料搅拌均匀，得聚乙烯醇纤维增强水泥稳定碎石路面基层材料。

所述聚乙烯醇纤维直径15~25μm、长度12~20mm，抗拉强度1500~1700MPa，模量36~40GPa，延伸率6~7%。

所述凝胶材料为强度等级不高于42.5MPa的水泥，含量为80~120kg/m³；骨料为石屑，含量为2100~2300kg/m³。

水泥稳定碎石是一种以粗骨料石屑为骨架，以水泥为凝胶材料的脆性材料，由于它本身的抗拉能力差，延性很小，并且存在天然的裂纹缺陷，在收缩应力作用下易于开裂，所以通过一定的手段来提高材料的抗拉性能和韧性，使材料的延性增强变得非常重要，而纤维的掺入对水泥稳定碎石材料具有明显的增强阻裂作用。

本发明采用上述技术方案后，主要有以下技术效果：

（1）与普通水泥稳定碎石相比，本发明干缩系数明显降低，同时提高了基层材料的抗拉强度，增大了裂缝扩展所消耗的能力，在产生微裂缝后纤维能继续抵抗外力的拉拔作用，使材料的韧性增强，冲击能力提高，有助于减少反射裂缝；

（2）与聚丙烯纤维水泥稳定碎石相比，本发明中聚乙烯醇纤维表面粗糙，能增强与水泥材料间的物理锚固力，纤维具有亲水性，能有效的与水和水泥基材料结合，与水泥浆的粘结力更强，保水性更强，相同条件下的失水系数更低，更有利于减少干缩裂缝。同时本发明利用了聚乙烯醇纤维较高的弹性模量，使得基层材料开裂时，能分担更大的应力，有效减缓开裂；

（3）与聚丙烯纤维和聚丙烯腈纤维增强混凝土材料相比，本发明采用聚乙烯醇纤维，纤维分散性更好，更易发挥纤维的增强作用，并且由于纤维掺量降低，有效降低材料成本，具备推广价值。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明作进一步地描述。

本发明的聚乙烯醇纤维增强水泥稳定碎石路面基层材料，是在传统的水泥稳定碎石路面基层材料中加入0.9～1.2kg/m³的聚乙烯醇纤维，所述聚乙烯醇纤维直径15μm、长度12～20mm，抗拉强度≥1500MPa，模量≥36GPa，延伸率≥6%；水泥稳定碎石由凝胶材料、骨料和水组成；其中凝胶材料为强度等级不高于42.5MPa的水泥，通常用量为80～120kg/m³。骨料为石屑，通常用量为2100～2300kg/m³。

实施例1

每立方米本实施例的聚乙烯醇纤维增强水泥稳定碎石路面基层材料中掺入长度为12mm、直径15μm的聚乙烯醇纤维1.2kg，水泥107kg，石屑2268kg。

实施例2

每立方米本实施例的聚乙烯醇纤维增强水泥稳定碎石路面基层材料中掺入长度为20mm、直径15μm的聚乙烯醇纤维1.2kg，水泥107kg，石屑2268kg。

实施例3

每立方米本实施例的聚乙烯醇纤维增强水泥稳定碎石路面基层材料中掺入长度为12mm、直径15μm的聚乙烯醇纤维0.9kg，水泥107kg，石屑2268kg。

实施例4

每立方米本实施例的聚乙烯醇纤维增强水泥稳定碎石路面基层材料中掺入长度为20mm、直径15μm的聚乙烯醇纤维0.9kg，水泥107kg，石屑2268kg。

对照实施例

本实施例为未掺加纤维材料的水泥稳定碎石路面基层材料，每立方米混合料中包括水泥107kg，石屑2268kg。

对以上五个实施例，按照《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》（JTG E51-2009）中的无机结合料稳定土的击实试验方法（T 0804-1994）进行击实试验确定出最大干密度和最佳含水量，将每立方米水泥稳定碎石按设计配合比称量备料，拌和过程中，先将纤维、石屑干拌25～30s至均匀，然后加水和水泥拌和均匀形成混合料，试件经成型养护后，通过检测试件，得到以下试验数据：

。

从上述试验结果可以看出：掺加聚乙烯醇纤维后，水泥稳定碎石材料的力学性能和抗裂性能均得到明显提高。上述三个实施例的14d干缩系数分别较未掺纤维时降低13.7%、17.2%、9.1%、10.1%。

Claims (1)

1.聚乙烯醇纤维增强水泥稳定碎石路面基层材料，包括水泥稳定碎石，水泥稳定碎石由凝胶材料、骨料和水组成；其特征在于：

还包括聚乙烯醇纤维，其掺量为0.9~1.2kg/m³；

先将骨料和聚乙烯醇纤维混合，搅拌25~30s，再添加水和凝胶材料搅拌均匀，得聚乙烯醇纤维增强水泥稳定碎石路面基层材料；

所述聚乙烯醇纤维直径15~25μm、长度12~20mm，抗拉强度1500~1700MPa，模量36~40GPa，延伸率6~7%；

所述凝胶材料为强度等级不高于42.5MPa的水泥，含量为80~120kg/m³；骨料为石屑，含量为2100~2300kg/m³。