CN108675718B - 一种添加地沟油的水泥稳定碎石材料及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种添加地沟油的水泥稳定碎石材料及制备方法，所述材料包括下述组分，按质量百分比组成：改性粗集料50～70％；细集料20～40％；水泥3％～6％；水4％～6％；各组分质量百分之和为100％。所述改性粗集料是将粗集料与预处理地沟油搅拌均匀得到；其中：预处理地沟油占粗集料的质量百分比为0.8～1.3％。其制备方法是先将地沟油与粗集料搅拌均匀后，再加入细集料、水泥和水搅拌，混合均匀后得到。与相同级配的常规半刚性基层材料结构层相比，本发明的添加地沟油的水泥稳定碎石材料结构层强度略有下降，刚度大幅降低，可以有效减少基层的开裂及反射裂缝的产生，路用性能良好。
Description
技术领域
本发明公开了一种添加地沟油的水泥稳定碎石材料及制备方法，特别是指公路工程建设用水泥稳定碎石半刚性基层材料，属于公路工程技术领域。
技术背景
水泥稳定碎石半刚性基层是我国高速公路和高等级公路的主要基层结构形式。半刚性基层有强度大、造价低等优点，但干燥收缩和温度收缩会引起半刚性基层开裂，这影响了基层的承载能力和使用寿命。如何有效抑制和减少半刚性基层的开裂，一直是研究的热点。
目前，对于半刚性基层开裂，主要的措施有采取低剂量的水泥、优化级配设计、选用骨架密实型的水泥稳定碎石结构等。但是，这些措施大多只能抑制和减少裂缝的产生和发展，如何从材料的内部入手，从根本上提高基层结构的抗裂性，还有待于进一步的研究。
从材料入手，抑制和减少半刚性基层的开裂，目前已有在制备水泥稳定碎石材料时加入乳化沥青、树脂等方法，这类方法取得了一定效果，但也存在增加施工难度、造价高等不足。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术之不足而提供一种组分配比合理、加工工艺简单、抗变形能力和抗开裂能力较好的添加地沟油的水泥稳定碎石材料及制备方法。本发明一种添加地沟油的水泥稳定碎石材料，包括下述组分，按质量百分比组成：
本发明一种添加地沟油的水泥稳定碎石材料，所述改性粗集料是将粗集料与预处理地沟油搅拌均匀得到；其中：预处理地沟油占粗集料的质量百分比为0.8～1.3％。
本发明一种添加地沟油的水泥稳定碎石材料，预处理地沟油是将餐厨废油静置沉淀、过滤后，加热至100-150℃高温脱水得到，预处理地沟油中含水率≤0.8％。
本发明一种添加地沟油的水泥稳定碎石材料，所述预处理地沟油固体含量≤10％。
本发明一种添加地沟油的水泥稳定碎石材料，所述粗集料材料为石灰石，粗集料的粒度范围是4.75～26.5mm。
本发明一种添加地沟油的水泥稳定碎石材料，所述细集料选自天然河砂、机制砂中的至少一种，细集料的粒度范围是0.075～4.75mm。
本发明一种添加地沟油的水泥稳定碎石材料，所述水泥为普通硅酸盐水泥，优选水泥标号为复合硅酸盐水泥(P.C)32.5。
本发明一种添加地沟油的水泥稳定碎石材料的制备方法，是先将粗集料与预处理地沟油搅拌均匀，然后，按设计的半刚性基层材料组份配比配入细集料、水泥、水拌合均匀。
本发明所述集料优选骨架密实型级配的碎石混合料。
本发明添加地沟油的水泥稳定碎石材料的制备方法中，预处理地沟油具体的制备步骤是：首先将回收的餐厨废油静置沉淀，除去其中碎石、骨头等机械杂质；然后使用200目的纱布精滤3遍，除去小颗粒悬浮杂质；最后在100-150℃温度下加热进行脱水，得到用于地沟油改性水泥稳定碎石材料中的预处理地沟油。
本发明提出在粗集料中添加预处理地沟油，使用拌油后的粗集料制备水泥稳定碎石混合料。粗集料拌油后，油膜阻隔了水泥与粗集料之间的反应，水泥主要与细集料和水发生反应，拌油水泥稳定碎石结构层的强度主要由集料骨架提供。相比于普通水泥稳定碎石结构层，拌油水泥稳定碎石结构层的强度变化不大，但回弹模量大幅降低，变形能力和抗开裂的能力得到提高。这是因为地沟油裹附在粗集料表面，阻碍了一部分水泥与粗集料发生反应，降低了刚度，从而增加了变形能力，同时由于结构层早期强度主要来自与粗集料骨架间的嵌挤作用，水泥和粗集料结合提供的强度比例较少，所以强度变化不大。此外地沟油为废弃物，本发明专利合理使用了地沟油，不仅改善了水泥稳定碎石层性能，同时降低了建设成本、保护了环境，具有良好的社会效益。本材料采用的骨架密实结构具有较高的强度，较高的抗水毁能力；地沟油的使用，使材料增柔改性，提高了抗裂能力；从长寿命周期来看，具有较高的经济效益。
附图说明
附图1为本发明的制备方法示意图。
具体实施方式
对比例一、实施例一、实施例二、实施例三和实施例四使本专业技术人员更全面的理解本发明，但不以任何方式限制本发明。
对比例一
使用不改性粗集料，采取常规成型方式，制备不拌油的水泥稳定碎石材料。普通水泥稳定碎石材料组成配方如下：
| 粗集料(％) | 细集料(％) | 水泥(％) | 水(％) | 地沟油(％) |
| 54.8 | 36.6 | 4.0 | 4.6 | 0 |
实施例一
在对比例基础上对粗集料改性，地沟油加入量占粗集料的比例为0.88％，按图1流程制备拌油水泥稳定碎石材料，地沟油改性水泥稳定碎石材料的组成配方如下：
地沟油的基本性能指标如下：含水量：0.53％；固体含量：9.2％。
实施例二：
在例一基础上改变加油量，地沟油加入量占粗集料的比例为1.1％，按图1流程制备拌油水泥稳定碎石材料，地沟油改性水泥稳定碎石材料的组成配方如下：
实施例三：
在要求范围内改变粗集料、细集料、水泥和水的比例，地沟油加入量占粗集料的比例为0.88％，地沟油改性水泥稳定碎石材料组成配方如下：
实施例与对比例性能对比
实际测试的对比例一、实施例一、实施例二和实施例三的强度、柔度性能如下：
从表格能够看出，粗集料加入地沟油后，会导致水泥稳定碎石材料的强度有小幅度下降，但是满足《公路路面基层施工技术细则》(JTG/T F20-2015)规范要求。回弹模量下降、破坏时的挠度增加了，说明材料的柔度变好了，能承受更多的变形。随着地沟油的添加量增加，强度更低，柔度更大。并且，添加地沟油，并未影响粗细集料比例、水和水泥添加量等含量变化对材料影响的固有规律，即水泥添加量越大，强度越大，柔度越差。
Claims (8)
1.一种添加地沟油的水泥稳定碎石材料，包括下述组分，按质量百分比组成：
改性粗集料： 50～70%；
细集料： 20～40%；
水泥： 3%～6%；
水： 4%～6%；各组分质量百分之和为100%;
所述改性粗集料是将粗集料与预处理地沟油搅拌均匀得到；其中：预处理地沟油占粗集料的质量百分比为0.8～1.3%。
2.根据权利要求1所述的一种添加地沟油的水泥稳定碎石材料，其特征在于：预处理地沟油是将餐厨废油静置沉淀、过滤后高温脱水得到，预处理地沟油中含水率≤0.8%。
3.根据权利要求2所述的预处理地沟油固体含量≤10%。
4.根据权利要求1所述的一种添加地沟油的水泥稳定碎石材料，其特征在于：所述粗集料材料为石灰石，粗集料的粒度范围是4.75～26.5mm。
5.根据权利要求1所述的一种添加地沟油的水泥稳定碎石材料，其特征在于：所述细集料选自天然河砂、机制砂中的至少一种，细集料的粒度范围是0.075～4.75mm。
6.根据权利要求1-5任意一项所述的一种添加地沟油的水泥稳定碎石材料，其特征在于：水泥为普通硅酸盐水泥。
7.一种添加地沟油的水泥稳定碎石材料的制备方法，是先将粗集料与预处理地沟油搅拌均匀，然后，按设计的半刚性基层材料组份配比配入细集料、水泥、水拌合均匀; 制备的添加地沟油的水泥稳定碎石材料包括下述组分按质量百分比组成：
改性粗集料： 50～70%；
细集料： 20～40%；
水泥： 3%～6%；
水： 4%～6%。
8.根据权利要求7所述的一种添加地沟油的水泥稳定碎石材料的制备方法，其特征在于：预处理地沟油占粗集料的质量百分比为0.8-1.3%。
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