CN109796173A

CN109796173A - 一种水泥稳定碎石合金渣集料及其应用

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Publication number: CN109796173A
Application number: CN201910168243.9A
Authority: CN
Inventors: 李素娥
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2019-03-06
Filing date: 2019-03-06
Publication date: 2019-05-24

Abstract

本发明公开了一种水泥稳定碎石合金渣集料，采用合金渣经碎石机加工后，按照不同粒级的合金渣粗集料与细集料料级配比30%：30%：20%：20%得到的合成级合金渣集料，测得的集料磨耗值为32.2%，压碎值为21.1%，含泥量为0.7%，完全满足设计与施工要求。本发明采用合金渣代替普通碎石作为集料，不仅能保护环境，同时可以节约成本，最终获得的合金渣集料力学性能可靠，工作性优良，不离析、不泌水、施工便利，测得的混凝土7d、28d抗压强度分别为23.3MPa和33.5MPa，压实度接近密实度，强度高，抗渗度与抗冻性均优良。

Description

一种水泥稳定碎石合金渣集料及其应用

技术领域

本发明涉及建筑材料领域，尤其涉及一种水泥稳定碎石合金渣集料及其应用。

背景技术

公路路面结构一般由面层、基层和垫层组成。与其他基层结构相比，水泥稳定碎石具有强度高、整体性强、耐久性好等优点，成活后遇雨不泥泞，表面坚实，是一种较为理想的半刚性基层材料，为公路路面尤其是高等级路面最常用的基层材料之一。水泥稳定碎石是以级配碎石作骨料，采用一定数量的胶凝材料和足够的灰浆体积填充骨料的空隙，按嵌挤原理摊铺压实得到的材料；其压实度接近于密实度，强度主要靠碎石间的嵌挤锁结原理，同时有足够的灰浆体积来填充骨料的空隙。通常，水泥稳定碎石材料主要由粒料和灰浆体积组成；粒料为级配碎石，灰浆体积包括水和胶凝材料，胶凝材料由水泥和混合材料组成；水泥用量一般为混合料3%~7%，7天的无侧限抗压强度可达5.0MPa，较其他路基材料高。由于水泥稳定碎石的初期强度高，并且强度随龄期而增加很快结成板体，因而具有较高的强度、抗渗度和抗冻性。然而，目前以水泥稳定碎石作为材料的路面基层的抗弯强度及抗裂性能不够理想，且公路路面的使用寿命不长；同时，公路工程的资本投入较大，经济效益不高。

如CN103224351A公开的一种抗疲劳型水泥稳定碎石，由乳化橡胶沥青、水泥、碎石和水制成，所述水泥采用符合国家标准的325#或425#水泥，所述乳化橡胶沥青为25℃时的针入度为70或90的乳化橡胶沥青，所述碎石采用连续级配的碎石，要求最大粒径不超过31.5mm，19~31.5mm的碎石用量与9.5~19mm的碎石用量之比为1:1，其中粒径小于4.5mm的碎石不超过30%，粒径小于0.075mm的细料不超过7%，所述水采用饮用水，所述水泥和碎石的比例为：水泥:碎石=1:25，乳化橡胶沥青的含量为水泥质量的50%~60%，水的含量为水泥质量的50%~80%。该方案的不足在于，乳化橡胶沥青的成本较高，且水泥使用量过多，不仅经济效益不佳，而且水泥用量过多将加大水化热反应温度，容易形成裂缝。

又如CN101880996A公开的一种公路路基用水泥稳定碎石，是由无熟料钢渣水泥、集料和水组成，其组分按重量百分比为无熟料钢渣水泥4.0％~5.0％，集料90％~92％，其余为水；所述集料为70%重量天然集料和30%重量再生集料组成，所述天然集料和再生集料的级配范围均为31.5~9.5mm，9.5~4.75mm，4.75~2.36mm和2.36~0mm方孔粒径，且其相应用分别为45%~35%，24%~35%，5%~10%和26%~35%。该方案的不足在于，天然集料所占比例较大，大规模生产容易造成天然集料资源紧张，经济性较差。

再如CN100556847C公开的一种公路路基用水泥稳定矿渣，是由水泥、高钛重矿渣碎石和高钛重矿渣砂组成，各成分重量百分比为，水泥3.0％~7.0％，高钛重矿渣碎石48.5％~46.5％，高钛重矿渣砂48.5％~46.5％；高钛重矿渣碎石粒径范围为5.0~31.5mm，高钛重矿渣砂粒径范围为0.0~5.0mm。该方案的不足在于，高钛重矿渣含有稳定的结晶体和玻璃体而活性低于普通高炉矿渣，与水泥配合用于路面基层时的抗裂性能不够理想。

基于上述分析，一种保护环境，节约成本，力学性能可靠，工作性优良，不离析、不泌水、施工便利，压实度接近密实度，强度高，抗渗度与抗冻性均优良的水泥稳定碎石合金渣集料是目前行业内急需的。

发明内容

鉴于上述不足，本发明的目的在于提供一种保护环境，节约成本，力学性能可靠，工作性优良，不离析、不泌水、施工便利，压实度接近密实度，强度高，抗渗度与抗冻性均优良的水泥稳定碎石合金渣集料。本发明是通过下述技术方案实现的：

一种水泥稳定碎石合金渣集料，由如下重量百分比的原料制成：水泥3%，合成级合金渣集料97%。

一种水泥稳定碎石合金渣集料，该集料还可以由如下重量百分比的原料制成：水泥5%，合成级合金渣集料95%。

进一步的，所述水泥为初凝时间超过3h，终凝时间超过6h的P.C32.5水泥。

进一步的，所述合成级合金渣集料由如下直径比的合金渣集料构成：（0-4.75mm）：（4.75-9.5mm）：（9.5-19mm）：（19-37.5mm）=30%：30%：20%：20%。

进一步的，所述合成级合金渣集料中SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃＞70%，烧失量≤20%，比表面积＞2500cm²/g。

进一步的，该集料用于路面基层铺设和路面底基层铺设使用。

进一步的，所述集料用于路面基层铺设时的重量配合比为水泥5%，合成级合金渣集料95%。

进一步的，所述集料用于路面底基层铺设时的重量配合比为水泥3%，合成级合金渣集料97%。

进一步的，所述水泥稳定合金渣基层采用骨架密实型混合料，混合料7天龄期的无侧限抗压强度≥2.8MPa，基层表面压实度≥98%；水泥稳定合金渣底基层采用悬浮密实型混合料，混合料7天龄期的无侧限抗压强度≥2.5MPa，基层表面压实度≥97%。

进一步的，所述基层石料颗粒最大直径＜31.5mm，所述底基层石料颗粒最大直径＜37.5mm，压碎值≤35%。

本发明的有益效果在于：

本发明采用合金渣代替普通碎石作为集料，不仅能保护环境，同时可以节约成本，最终获得的合金渣集料力学性能可靠，工作性优良，不离析、不泌水、施工便利，测得的混凝土7d、28d抗压强度分别为23.3MPa和33.5MPa，压实度接近密实度，强度高，抗渗度与抗冻性均优良。

具体实施方式

实施例1

1.配料

合金渣按照表1中的比例进行掺配，即（0-4.75mm）：（4.75-9.5mm）：（9.5-19mm）：（19-37.5mm）=30%：30%：20%：20%，得到满足合成级配合金渣集料的要求，具体见表1.

表1 合金渣混合料级配设计

。

2.施工

为规范施工现场，确保路面基层、底基层施工质量，特进行了路面基层（底基层）试验段施工，具体如下：

2.1试验场地

路面基层（底基层）碾压试验场地选择在S306线复建公路K2+180~K2+380桩号段，共计200m。试验段施工前，对下承层进行检测，结果如表2所示。

表2 下承层结果检测

。

注：由表2可知，下承层检测项目符合设计要求。

2.2试验材料与施工配合比

（1）水泥：水泥选用“东森牌”P.C32.5复合硅酸盐水泥，其物理性能检测指标如表3所示。

表3 水泥物理性能

。

注：由表3可知，水泥物理性能指标满足规范要求。

（2）集料：由于路面基层、底基层的集料，采用合金渣碎石机加工，接近干燥，无杂质，按照表1进行级配后进行涉及，测得的集料磨耗值为32.2%，压碎值为21.1%，含泥量为0.7%，检测结果满足规范要求。

2.3试验方法

2.3.1测量放样

（1）放出半幅基层的边线；

（2）打基准杆，每10m≥1根；

（3）架设基准钢丝，按照＞800N的拉力将钢丝拉紧，同时调整好正确高程与平面位置。

2.3.2拌和

（1）采用连续式稳定粒料拌和设备进行集中拌和，产量为400t/h；

（2）正式生产前进行稳定粒料拌和设备的调试，使其符合生产的颗粒级配；

（3）控制集料含水量，采用电子计量装置加水，保证拌和的混合料含水量相比最佳含水量高出0.5~1%，以补偿铺设和碾压过程中的水分损失；

（4）施工过程中注意环境保护，避免严重的环境污染；

（5）配料应准确，拌和应均匀，成品料应当随时用装载机推平，防止形成锥体造成离析。

2.3.3运输

2.3.4铺设

（1）试验段分为4个试验区，摊铺机九尾后，每个试验区按照A区28cm，B区30cm，C区32cm，D区34cm的松铺厚度，调整摊铺机横坡，另其一致；

（2）运料车辆在摊铺机前房20~30cm处停车，边前进边卸料，保持卸料速度与摊铺速度协调一致；

（3）摊铺机摊铺速度保持2~4m/min，摊铺时两侧宽度应当超过10~20cm。

2.3.5碾压及工艺控制

（1）20t压路机静碾各2次，光轮压路机静碾2次，让填料表面密实，压路机行走速度1.5~1.7km/h；

（2）20t压路机微振2次，强振2次，压路机行走速度1.7~2.2km/h；

（3）自第7遍时测定压实度，若无法满足设计要求，则继续强振碾压N次，以后第7、8……N次碾压时，分别测定其压实度，直至满足要求；

（4）终压，碾压密实后，最后进行一次静压，当混合料含水量达（=1%~+2%）时，立即停止碾压，路面两侧多碾压1~2次；

（5）严禁压路机在已经完成或正在碾压的路面掉头或紧急制动；

（6）碾压过程中应当注意质量控制，及时纠正。

2.3.6试验段信息采集

试验段现场信息采集如表4所示。

表4 试验段现场试验信息采集统计表

。

注：根据表4结果可知，取各区段的松铺系数的平均值作为最终的松铺系数（1.28）。

2.3.7养生

（1）碾压完毕后立即养生，时间为7天，养生期内按照要求进行补洒水，洒水车重＜12t。

2.4试验结果

2.4.1松铺系数

根据各试验段所得数据，确定水泥稳定基层、底基层的松铺系数为1.28.

2.4.2碾压次数

基层：摊铺机摊铺后，20t光轮压路机静压2次-微振2次-强振3次-静压1次。

底基层：摊铺机摊铺后，20t光轮压路机静压2次-微振2次-强振2次-静压1次。

2.4.3机械组合

摊铺机将铺筑厚度调节至25cm/1.28=32cm后，自卸汽车将拌合均匀的无机结合料缓慢卸至摊铺机内，由摊铺机推送其缓慢前进，注意观察摊铺厚度。当摊铺40-50cm后，20t光轮压路机及时碾压。

2.4.4现场测试

碾压结束后对无机结合料行灰剂量测定，并及时进行调整。

Claims

1.一种水泥稳定碎石合金渣集料，其特征在于，该集料由如下重量百分比的原料制成：水泥3%，合成级合金渣集料97%。

2.一种水泥稳定碎石合金渣集料，其特征在于，该集料由如下重量百分比的原料制成：水泥5%，合成级合金渣集料95%。

3.根据权利要求1或2所述的水泥稳定碎石合金渣集料，其特征在于，所述水泥为初凝时间超过3h，终凝时间超过6h的P.C32.5水泥。

4.根据权利要求1或2所述的水泥稳定碎石合金渣集料，其特征在于，所述合成级合金渣集料由如下直径比的合金渣集料构成：（0-4.75mm）：（4.75-9.5mm）：（9.5-19mm）：（19-37.5mm）=30%：30%：20%：20%。

5.据权利要求1或2所述的水泥稳定碎石合金渣集料，其特征在于，所述合成级合金渣集料中SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃＞70%，烧失量≤20%，比表面积＞2500cm²/g。

6.一种根据权利要求1~5任意所述的水泥稳定碎石合金渣集料的应用，其特征在于，该集料用于路面基层铺设和路面底基层铺设使用。

7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，所述集料用于路面基层铺设时的重量配合比为水泥5%，合成级合金渣集料95%。

8.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，所述集料用于路面底基层铺设时的重量配合比为水泥3%，合成级合金渣集料97%。

9.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，所述水泥稳定合金渣基层采用骨架密实型混合料，混合料7天龄期的无侧限抗压强度≥2.8MPa，基层表面压实度≥98%；水泥稳定合金渣底基层采用悬浮密实型混合料，混合料7天龄期的无侧限抗压强度≥2.5MPa，基层表面压实度≥97%。

10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述基层石料颗粒最大直径＜31.5mm，所述底基层石料颗粒最大直径＜37.5mm，压碎值≤35%。