CN110304896A - 一种剑麻纤维级配碎石混合料及其制备方法 - Google Patents

一种剑麻纤维级配碎石混合料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于道路工程材料技术领域，具体涉及一种新型剑麻纤维级配碎石混合料及其制备方法。新型剑麻纤维级配碎石混合料由：93.2‑94.5％质量组分的级配碎石、0.5‑0.8％质量组分的剑麻纤维和4.5‑6％质量组分的水制备而成；其制备方法包括选料、搅拌、添加纤维、确定最佳含水率和最佳密度和添加水并搅拌等工序，本新型剑麻纤维级配碎石混合料具有各项性能良好、抗剪切强度高、抗塑性变形能力好和造价低的优点。

Description

一种剑麻纤维级配碎石混合料及其制备方法
技术领域
本发明属于道路工程材料技术领域，具体涉及一种剑麻纤维级配碎石混合料及其制备方法。
背景技术
半刚性基层材料具有强度高、稳定性好等诸多优点，在过去50年间我国的公路建设中，多采用半刚性基层沥青路面结构。然而，由于半刚性基层的温缩、干缩产生的裂缝，最终形成反射裂缝，从而导致的路面早期病害，严重影响了路面的使用性能和使用年限，大幅度增加了路面的养护维修费用。
目前，造价低且不产生反射裂缝的级配碎石柔性基层得到了广泛的关注和应用，但是级配碎石强度低、抗剪切能力小，用于道路基层易产生塑性变形。掺入钢纤维、玻璃纤维等纤维材料可改善级配碎石混合料的强度低问题，但因其掺量低、工艺复杂，对级配碎石强度提高并不显著，且造价高，并未广泛应用。
发明内容
为了解决通过掺入钢纤维、玻璃纤维等纤维材料制备的级配碎石混合料强度不足和造价高的问题，提出一种新型剑麻纤维级配碎石混合料及其制备方法，解决了其强度不足的问题，具有各项性能良好、抗剪切强度高、抗塑性变形能力好和造价低的优点。
本发明所采用的方案为：
本发明提出了剑麻纤维在路用级配碎石方面的应用。
优选的，应用于路用级配碎石的剑麻纤维为原始剑麻纤维经过质量浓度为1％的NaOH溶液浸泡15min后，利用清水洗净并烘干后制得。
本发明还提出一种新型剑麻纤维级配碎石混合料，由以下重量百分比的组分构成：
级配碎石93.2-95％；
剑麻纤维0.5-0.8％；
水4.5-6.0％。
为了使剑麻纤维级配碎石混合料具有良好的力学性能，所述级配碎石的级配范围是：
筛孔尺寸(mm) 31.5 26.5 19 16 13.2 9.5 4.75 2.36 1.18 0.6 0.3 0.15 0.075
上限(mm) 100 100 95 88 82 71 55 40 32 25 20 13 7
下限(mm) 100 90 75 66 58 46 30 18 13 9 6 3 0
。
为了使新型剑麻纤维级配碎石混合料具有良好的力学性能，所述级配碎石的材质为玄武岩石料。
为了使新型剑麻纤维级配碎石混合料具有良好的力学性能，所述剑麻纤维的制备方法为：将长度为1-3cm剑麻纤维用质量浓度为1％的NaOH溶液浸泡15min后，利用清水洗净并烘干。
本发明还提出一种新型剑麻纤维级配碎石混合料的制备方法，包括以下步骤：
1)将原始石料按照全筛孔逐级筛分，将集料从小到大分为单档粒径石料，形成级配碎石；
2)将步骤1)中的级配碎石拌和均匀；
3)向拌和均匀的级配碎石中分三次加入总质量百分比为0.5-0.8％的剑麻纤维，并逐次拌和均匀；
4)确定剑麻纤维级配碎石的最佳含水率和最大干密度；加入最佳含水率的水量，拌和均匀，振动压实成型得到剑麻纤维级配碎石成品。
为了提高剑麻纤维极配碎石的路用性能，
所述步骤3)中剑麻的制备方法为：
将剑麻纤维切割成1-3cm长度，用质量浓度为1％的NaOH溶液浸泡15min后，利用清水洗净并烘干；
所述步骤4)中剑麻纤维级配碎石的最佳含水率为4.5-6.0％；
所述步骤4)中剑麻纤维级配碎石的最大干密度为2.39g/cm3-2.54g/cm3。
为了使新型剑麻纤维级配碎石混合料具有良好的力学性能，所述步骤1)中的级配碎石级配范围是：
筛孔尺寸(mm) 31.5 26.5 19 16 13.2 9.5 4.75 2.36 1.18 0.6 0.3 0.15 0.075
上限(mm) 100 100 95 88 82 71 55 40 32 25 20 13 7
下限(mm) 100 90 75 66 58 46 30 18 13 9 6 3 0
。
为了使新型剑麻纤维级配碎石混合料具有良好的力学性能，所述原始石料为玄武岩石料。
本发明具有以下有益效果：
一、剑麻纤维属于天然资源，原材料廉价易得、制备工艺简单、加工处理方便、环境友好无毒。
二、采用振动压实成型所制得的剑麻纤维级配碎石具有较高的抗剪切能力和承载能力，可减小永久变形，提高柔性基层沥青路面的抗车辙，以及有效避免由于基层开裂引起的反射裂缝。
三、剑麻纤维的加入改善了级配碎石基层的力学性能，可提高柔性基层沥青路面的使用寿命，降低道路后期养护费用的投入，具有良好的经济性和工程应用价值。
具体实施方式
现结合实施例和实验数据对本发明的技术方案进行详细说明，但是本发明不仅限于下述的实施情形。
剑麻纤维是属于天然资源，其经过质量浓度为1％的NaOH溶液浸泡15min后清水洗净并烘干后可以应用于路用级配碎石的改性方面。
实施例1
一种剑麻纤维级配碎石混合料，由以下重量百分比的组分构成：
级配碎石：94.8％；
饮用水：4.7％；
剑麻纤维：0.5％。
上述剑麻纤维的长度为1-3cm，用质量浓度为1％的NaOH溶液浸泡15min后清水洗净并烘干。
上述级配碎石具有以下级配：
剑麻纤维级配碎石的制备方法由以下步骤实现：
(1)原材料选择：
将所用的玄武岩石料按照全筛孔从0.075-31.5mm逐级筛分，将集料从小到大分为单档粒径石料，采用具有以下级配的范围的级配碎石：
(2)将上述级配碎石拌和均匀；
(3)将剑麻纤维切割成1-3cm，用质量浓度为1％的NaOH溶液浸泡15min后清水洗净并烘干；
(4)向拌和均匀的级配碎石中分三次洒入质量百分比为0.5％剑麻纤维，并逐次拌和均匀；
(5)采用振动击实法分别确定剑麻纤维级配碎石的最佳含水率和最大干密度；
(6)加入最佳含水率的水量，拌和均匀，振动压实成型得到剑麻纤维级配碎石成品。
对剑麻纤维级配碎石和普通级配碎石进行力学性能实验，包括劈裂强度和抗剪强度。实验结果如下表：
本发明的剑麻纤维级配碎石，由于粗集料间形成骨架，细集料填充于骨架空隙之中，形成骨架密实结构，再加上剑麻纤维在混合料中起到了加筋的作用，使得剑麻纤维级配碎石的抗剪强度、劈裂强度和CBR值较普通级配碎石都有了很大的提高。
实施例2
一种剑麻纤维级配碎石混合料，由以下质量百分比含量构成：
级配碎石：94.7％；
饮用水：4.8％；
剑麻纤维：0.5％。
上述剑麻纤维的长度为1-3cm，用质量浓度为1％的NaOH溶液浸泡15min后清水洗净并烘干。
上述级配碎石具有以下级配：
本发明提出的剑麻纤维级配碎石的制备方法由以下步骤实现：
(1)原材料选择：
将所用的玄武岩石料按照全筛孔从0.075-31.5mm逐级筛分，将集料从小到大分为单档粒径石料，采用具有以下级配的范围的级配碎石：
(2)将上述级配碎石拌和均匀；
(3)将剑麻纤维切割成1-3cm，用质量浓度为1％的NaOH溶液浸泡15min后清水洗净并烘干；
(4)向拌和均匀的级配碎石中分三次洒入质量百分比为0.6％剑麻纤维，并逐次拌和均匀；
(5)采用振动击实法分别确定剑麻纤维级配碎石的最佳含水率和最大干密度；
(6)加入最佳含水率的水量，拌和均匀，振动压实成型得到剑麻纤维级配碎石成品。
对剑麻纤维级配碎石和普通级配碎石进行力学性能实验，包括劈裂强度和抗剪强度。实验结果如下表：
本发明的剑麻纤维级配碎石，由于粗集料间形成骨架，细集料填充于骨架空隙之中，形成骨架密实结构，再加上剑麻纤维在混合料中起到了加筋的作用，使得剑麻纤维级配碎石的抗剪强度、劈裂强度和CBR值较普通级配碎石都有了很大的提高。
实施例3
一种剑麻纤维级配碎石混合料，由以下质量百分比含量构成：
级配碎石：93.2％；
饮用水：6％；
剑麻纤维：0.8％。
上述剑麻纤维的长度为1-3cm，用质量浓度为1％的NaOH溶液浸泡15min后清水洗净并烘干。
上述级配碎石具有以下级配：
本发明提出的剑麻纤维级配碎石的制备方法由以下步骤实现：
(1)原材料选择：
将所用的玄武岩石料按照全筛孔从0.075-31.5mm逐级筛分，将集料从小到大分为单档粒径石料，采用具有以下级配的范围的级配碎石：
(2)将上述级配碎石拌和均匀；
(3)将剑麻纤维切割成1-3cm，用质量浓度为1％的NaOH溶液浸泡15min后清水洗净并烘干；
(4)向拌和均匀的级配碎石中分三次洒入质量百分比为0.7％剑麻纤维，并逐次拌和均匀；
(5)采用振动击实法分别确定剑麻纤维级配碎石的最佳含水率和最大干密度；
(6)加入最佳含水率的水量，拌和均匀，振动压实成型得到剑麻纤维级配碎石成品。
对剑麻纤维级配碎石和普通级配碎石进行力学性能实验，包括劈裂强度和抗剪强度。实验结果如下表：
本发明的剑麻纤维级配碎石，由于粗集料间形成骨架，细集料填充于骨架空隙之中，形成骨架密实结构，再加上剑麻纤维在混合料中起到了加筋的作用，使得剑麻纤维级配碎石的抗剪强度、劈裂强度和CBR值较普通级配碎石都有了很大的提高。
实施例4
一种剑麻纤维级配碎石混合料，由以下质量百分比含量构成：
级配碎石：95％；
饮用水：4.5％；
剑麻纤维：0.5％。
上述剑麻纤维的长度为1-3cm，用质量浓度为1％的NaOH溶液浸泡15min后清水洗净并烘干。
上述级配碎石具有以下级配：
本发明提出的剑麻纤维级配碎石的制备方法由以下步骤实现：
(1)原材料选择：
将所用的玄武岩石料按照全筛孔从0.075-31.5mm逐级筛分，将集料从小到大分为单档粒径石料，采用具有以下级配的范围的级配碎石：
(2)将上述级配碎石拌和均匀；
(3)将剑麻纤维切割成1-3cm，用质量浓度为1％的NaOH溶液浸泡15min后清水洗净并烘干；
(4)向拌和均匀的级配碎石中分三次洒入质量百分比为0.8％剑麻纤维，并逐次拌和均匀；
(5)采用振动击实法分别确定剑麻纤维级配碎石的最佳含水率和最大干密度；
(6)加入最佳含水率的水量，拌和均匀，振动压实成型得到剑麻纤维级配碎石成品。
对剑麻纤维级配碎石和普通级配碎石进行力学性能实验，包括劈裂强度和抗剪强度。实验结果如下表：
本发明的剑麻纤维级配碎石，由于粗集料间形成骨架，细集料填充于骨架空隙之中，形成骨架密实结构，再加上剑麻纤维在混合料中起到了加筋的作用，使得剑麻纤维级配碎石的抗剪强度、劈裂强度和CBR值较普通级配碎石都有了很大的提高。
实施例5
与实施例1不同的是，本实施例的一种剑麻纤维级配碎石混合料，由以下质量百分比含量构成：
级配碎石：94.4％；
饮用水：5.0％；
剑麻纤维：0.6％。
实施例6
与实施例2不同的是，本实施例的一种剑麻纤维级配碎石混合料，由以下质量百分比含量构成：
级配碎石：93.8％；
饮用水：5.5％；
剑麻纤维：0.7％。

Claims (10)

1.剑麻纤维在路用级配碎石改性方面的应用。
2.根据权利要求1所述的应用于路用级配碎石改性的剑麻纤维，其特征在于，所述剑麻纤维为原始剑麻纤维经过质量浓度为1％的NaOH溶液浸泡15min后，利用清水洗净并烘干后制得。
3.一种剑麻纤维级配碎石混合料，其特征在于，由以下重量百分比的组分构成：
级配碎石93.2-95％；
剑麻纤维0.5-0.8％；
水4.5-6.0％。
4.根据权利要求3所述的一种剑麻纤维级配碎石混合料，其特征在于，所述级配碎石的级配范围是：
5.根据权利要求2所述的一种剑麻纤维级配碎石混合料，其特征在于：所述级配碎石的材质为玄武岩石料。
6.根据权利要求3所述的一种剑麻纤维级配碎石混合料，其特征在于，所述剑麻纤维的制备方法为：将长度为1-3cm的剑麻纤维用质量浓度为1％的NaOH溶液浸泡15min后，利用清水洗净并烘干。
7.一种剑麻纤维级配碎石混合料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将原始石料按照全筛孔逐级筛分，将集料从小到大分为单档粒径石料，形成级配碎石；
2)将步骤1)中的级配碎石拌和均匀；
3)向拌和均匀的级配碎石中分三次加入总质量百分比为0.5-0.8％的剑麻纤维，并逐次拌和均匀；
4)确定剑麻纤维级配碎石的最佳含水率和最大干密度；加入最佳含水率的水量，拌和均匀，振动压实成型得到剑麻纤维级配碎石成品。
8.根据权利要求7所述的一种剑麻纤维级配碎石混合料的制备方法，其特征在于，
所述步骤3)中剑麻的制备方法为：将剑麻纤维切割成1-3cm长度，用质量浓度为1％的NaOH溶液浸泡15min后，利用清水洗净并烘干；
所述步骤4)中剑麻纤维级配碎石的最佳含水率为4.5-6.0％；
所述步骤4)中剑麻纤维级配碎石的最大干密度为2.39g/cm3-2.54g/cm3。
9.根据权利要求8所述的一种剑麻纤维级配碎石混合料的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中的级配碎石的级配范围是：
10.根据权利要求9所述的一种剑麻纤维级配碎石混合料的制备方法，其特征在于：所述原始石料为玄武岩石料。
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