CN112645653A - 一种纤维增韧抗裂型水泥稳定碎石、制备方法和施工方法 - Google Patents

一种纤维增韧抗裂型水泥稳定碎石、制备方法和施工方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112645653A
CN112645653A CN202011502965.2A CN202011502965A CN112645653A CN 112645653 A CN112645653 A CN 112645653A CN 202011502965 A CN202011502965 A CN 202011502965A CN 112645653 A CN112645653 A CN 112645653A
Authority
CN
China
Prior art keywords
fiber
cement
stabilized macadam
crack
toughened
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202011502965.2A
Other languages
English (en)
Inventor
金光来
杜骋
江臣
冯雯雯
李一鹤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jiangsu Sinoroad Engineering Technology Research Institute Co ltd
Jiangsu Changlu Traffic Engineering Co ltd
Original Assignee
Jiangsu Sinoroad Engineering Technology Research Institute Co ltd
Jiangsu Changlu Traffic Engineering Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jiangsu Sinoroad Engineering Technology Research Institute Co ltd, Jiangsu Changlu Traffic Engineering Co ltd filed Critical Jiangsu Sinoroad Engineering Technology Research Institute Co ltd
Priority to CN202011502965.2A priority Critical patent/CN112645653A/zh
Publication of CN112645653A publication Critical patent/CN112645653A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C04B28/02—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing hydraulic cements other than calcium sulfates
    • C04B28/04—Portland cements
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F6/00—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof
    • D01F6/28—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from copolymers obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • D01F6/38—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from copolymers obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds comprising unsaturated nitriles as the major constituent
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01C—CONSTRUCTION OF, OR SURFACES FOR, ROADS, SPORTS GROUNDS, OR THE LIKE; MACHINES OR AUXILIARY TOOLS FOR CONSTRUCTION OR REPAIR
    • E01C21/00—Apparatus or processes for surface soil stabilisation for road building or like purposes, e.g. mixing local aggregate with binder
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01C—CONSTRUCTION OF, OR SURFACES FOR, ROADS, SPORTS GROUNDS, OR THE LIKE; MACHINES OR AUXILIARY TOOLS FOR CONSTRUCTION OR REPAIR
    • E01C3/00—Foundations for pavings
    • E01C3/04—Foundations produced by soil stabilisation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/00474—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00
    • C04B2111/0075—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00 for road construction
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/34—Non-shrinking or non-cracking materials
    • C04B2111/343—Crack resistant materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2201/00—Mortars, concrete or artificial stone characterised by specific physical values
    • C04B2201/50—Mortars, concrete or artificial stone characterised by specific physical values for the mechanical strength

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Artificial Filaments (AREA)

Abstract

本发明涉及一种纤维增韧抗裂型水泥稳定碎石、制备方法和施工方法，按重量份数计包括如下各组分，集料100份、水泥3.0‑5.0份、水3.5‑5.5份；纤维体积掺量0.05‑0.18份。本发明提出的纤维增韧抗裂型水泥稳定碎石及其制备和施工方法。通过在水泥稳定碎石中添加自制的纤维，形成加筋体水泥稳定碎石材料，增强材料内部的极限拉应变，阻止或延缓材料内部裂缝的产生，提高材料的抗裂性能，延长道路的使用寿命。

Description

一种纤维增韧抗裂型水泥稳定碎石、制备方法和施工方法
技术领域
本发明属于一种路基路面用水泥稳定碎石，尤其涉及一种纤维增韧抗裂型水泥稳定碎石、制备方法和施工方法。
背景技术
现阶段我国高等级公路路面结构多选用半刚性基层沥青路面结构，高速公路的结构性能要求更高，多选用水泥稳定碎石作为半刚性基层材料，具有强度较高，且强度会随龄期不断增长，板体性好，弯沉较小和荷载扩散能力较强等有点。同时水泥稳定碎石具有良好的水稳定性和抗冻性，其承载能力受水的作用和在多次冻融循环作用影响不大。
但是，水泥稳定碎石以其优越的工程特性广泛用作高速公路路面基层材料，但随着高速公路通车使用后，水泥稳定碎石的缺点与不足也逐渐暴露，其中以裂缝病害最为严重，并已成为影响路面结构最常见的病害。水泥稳定碎石因其自身的特殊性，对温度和湿度比较敏感，会因结构内温度及水分的降低产生收缩现象，一旦材料自身的收缩应变超过材料极限拉应变，材料将被拉裂而出现裂缝。最关键的是，基层的裂缝会在温度、水分和超载的综合影响下，逐渐向上扩展直至面层顶面，形成一道贯穿于整体路面的裂缝，严重影响路面耐久性。
有鉴于上述现有水泥稳定碎石存在的缺陷，本发明人基于从事此类材料多年丰富经验及专业知识，配合理论分析，加以研究创新，以期开发一种抗裂型水泥稳定碎石，提高其路用性能。
发明内容
本发明的第一个目的是提供一种纤维增韧抗裂型水泥稳定碎石，通过配方的优化，提高水泥稳定碎石抗裂性能。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
本发明提出的纤维增韧抗裂型水泥稳定碎石，按重量份数计包括如下各组分，集料100份、水泥3.0-5.0份、水3.5-5.5份；纤维体积掺量0.05-0.18份。
作为优选的，其中集料包括粒径为20-30mm的1#料、粒径为10-20mm的2#料、粒径为5-10mm的3#料和粒径为0-5mm的4#料。
作为优选的，其中集料经1#料、2#料、3#料和4#料混合后级配满足：通过筛孔尺寸为31.5mm的百分率为100％、通过筛孔尺寸为26.5mm的百分率为95-100％、通过筛孔尺寸为19.0mm的百分率为68-86％、通过筛孔尺寸为9.5mm的百分率为44-62％、通过筛孔尺寸为4.75mm的百分率为27-42％、通过筛孔尺寸为2.36mm的百分率为18-20％、通过筛孔尺寸为0.6mm的百分率为8-15％以及通过筛孔尺寸为0.075mm的百分率为0-5％；采用该类级配，为骨架密实结构类型的混合料，能够使粗集料之间的嵌挤作用发挥出来，且粘结材料的作用也能突出，因而有利于提升混合料各方面的综合性能。
作为优选的，使用的纤维为聚丙烯腈纤维，聚丙烯腈纤维为聚丙烯腈原粉溶于溶剂中，经喷丝挤出，两次凝固浴成形，致密化及热定型操作制备。
作为优选的，其中纤维的直径范围为0.07～0.12mm、长度范围为6～11mm、弹性模量大于17GPa、抗拉强度大于420MPa的聚丙烯腈纤维。
作为优选的，水泥选用P·O42.5缓凝水泥；其中水泥的比表面积≥300m2/kg；水泥的初凝时间≥180min，水泥的终凝时间≥360min；水泥的安定性≤5mm；水泥的3天抗折强度≥3.0MPa；水泥的3天抗压强度≥18.0MPa；如果水泥凝结时间过低，施工过程中水泥的凝结，不利于后续操作；若水泥强度过低则影响最终水泥稳定碎石的成型强度，因此，本发明技术方案对选用的水泥性能有较高的要求。
作为优选的，聚丙烯腈纤维为自制材料，其中制备聚丙烯腈纤维包括如下操作步骤，
(1)将所示聚丙烯腈原粉加入400-550份溶剂，经超声震荡分散均匀，得到纺丝原液，其中超声震荡速度为80rpm。
(2)再将纺丝原液通过喷丝头挤出形成细流，通过空气层进入凝固液I进行第一次凝固浴，接着进入凝固液Ⅱ进行第二次凝固浴，致密化及热定型后处理，即得目标产物。
作为优选的，步骤(1)中聚丙烯腈原粉为87～97％丙烯腈单体与3～13％醋酸乙烯酯、0.01％～2％衣康酸、2-5份引发剂，在反应釜中自由聚合反应制备；由于聚丙烯腈具有很强的分子间作用力，在制备过程中引入适量的醋酸乙烯酯可以降低聚丙烯晴的分子间作用力，有助于提高纤维的强度、改善柔韧性。
作为优选的，步骤(1)中溶剂为二甲基甲酰胺、硫氰酸钠、碳酸乙烯酯或氧化锌中的一种或任意两种及以上的混合物；利用相似相容原理，采用上述的溶剂或者多种溶剂复合有利于降低聚丙烯腈原粉的溶解度，形成均相溶液，减少原粉的损失，有利于提高共聚速度。
作为优选的，凝固液I为质量浓度25～30％氯化1-丁基-3-甲基咪唑水溶液，所述凝固液Ⅱ为质量浓度5～8％二甲基亚矾水溶液；其中凝固液I采用氯化1-丁基-3-甲基咪唑水溶液，有利于提高聚丙烯腈的溶解度，促进后续纤维的形成，加入凝固液Ⅱ二甲基亚矾水溶液可以降低凝固浴浓度，保证纤维具有足够的强度，需要先溶解后在提高其强度，因此要严格按照先加入凝固液I再加入凝固液Ⅱ的顺序。
本发明的另一个目的是提供一种纤维增韧抗裂型水泥稳定碎石的制备方法。
本发明的上述技术效果是由以下技术方案实现的：
本发明制备纤维增韧抗裂型水泥稳定碎石，包括如下操作步骤：按照配比将集料、纤维、水泥放入拌合锅内拌和10-15s，然后加入相对应的水继续拌和，拌和均匀后得到目标产物。
作为优选的，聚丙烯腈纤维为自制材料，其中制备聚丙烯腈纤维包括如下操作步骤，
(1)将所示100份聚丙烯腈原粉加入400-550份溶剂，经超声震荡分散均匀，得到纺丝原液；
(2)再将纺丝原液通过喷丝头挤出形成细流，通过空气层进入凝固液I进行第一次凝固浴，接着进入凝固液Ⅱ进行第二次凝固浴，致密化及热定型后处理，即得目标产物。
作为优选的，步骤(1)中聚丙烯腈原粉为87～97％丙烯腈单体与3～13％醋酸乙烯酯、0.01％～2％衣康酸、2-5份引发剂，在反应釜中自由聚合反应制备。
作为优选的，步骤(1)中溶剂为二甲基甲酰胺、硫氰酸钠、碳酸乙烯酯或氧化锌中的一种或任意两种及以上的混合物。
作为优选的，凝固液I为质量浓度25～30％氯化1-丁基-3-甲基咪唑水溶液，所述凝固液Ⅱ为质量浓度5～8％二甲基亚矾水溶液。
本发明的第三个目的是提供一种纤维增韧抗裂型水泥稳定碎石的施工方法。
本发明的上述技术效果是由以下技术方案实现的：
纤维增韧抗裂型水泥稳定碎石施工的方法，包括摊铺、碾压和养生操作。
摊铺：摊铺前应将底基层洒水湿润；对于下基层表面，应喷洒水泥净浆，按水泥质量计，宜不少于(1.0～1.5)kg/m2，水泥净浆稠度以洒布均匀为度，洒布长度以不大于摊铺机前30m～40m为宜；摊铺机宜连续摊铺，如拌和机生产能力较小，应采用最低速度摊铺，禁止摊铺机停机待料，摊铺机的摊铺速度一般宜在1m/min左右；
碾压：分为初压、复压、终压；先采用效果等同于双钢轮压路机的碾压设备对路面进行2-3个来回的静压，即初压；再用激振力大于35t的重型震动碾压设备、18-21t三轮压路设备或25t以上的轮胎压路设备继续碾压密实，即复压；最后再采用效果等同于双钢轮压路设备进行终压；
养生：应将麻布或透水无纺土工布湿润，然后人工覆盖在碾压完成的基层顶面，覆盖2小时后，再用洒水车洒水，28天内正常养护，养生结束后，应将覆盖物清除干净，用洒水车洒水养生时，洒水车的喷头要用喷雾式，不得用高压式喷管，以免破坏基层结构，每天洒水次数应视气候而定，整个养生期间应始终保持水泥稳定碎石层表面湿润。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1)本发明提出的纤维增韧抗裂型水泥稳定碎石及其制备和施工方法。通过在水泥稳定碎石中添加纤维，形成加筋体水泥稳定碎石材料，增强材料内部的极限拉应变，阻止或延缓材料内部裂缝的产生，提高材料的抗裂性能，延长道路的使用寿命。
2)本发明所采用的纤维为自制材料，自制纤维采用先配置纺丝原液，在经过两次凝固浴后再致密化及热定型，其中配制纺丝原液选用专门的溶剂，利用相似相容原理，有利于降低聚丙烯腈原粉的溶解度，形成均相溶液，减少原粉的损失，有利于提高共聚速度。
3)采用两步过凝固液得方式，其中凝固液I采用氯化1-丁基-3-甲基咪唑水溶液，有利于提高聚丙烯腈的溶解度，促进后续纤维的形成，加入凝固液Ⅱ二甲基亚矾水溶液可以降低凝固浴浓度，保证纤维具有足够的强度，因此严格按照先加入凝固液I再加入凝固液Ⅱ的顺序，保障了制备的纤维有良好的路用性能。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
本发明所采用的市售材料具体来源如下：
石灰岩集料产地为安徽来安，
水泥苏州捷谦宏建材有限公司；
丙烯腈单体，AR，国药集团化学试剂有限公司；
二甲基甲酰胺，RG，上海泰坦科技股份有限公司；
偶氮二异丁腈，RG，上海泰坦科技股份有限公司；
醋酸乙烯酯，RG，上海泰坦科技股份有限公司；
衣康酸，RG，上海泰坦科技股份有限公司。
实施例1
制备本发明的纤维增韧抗裂型水泥稳定碎石，包括如下操作步骤：
按照配比将100质量份集料、0.07体积份纤维、4.5质量份水泥放入拌合锅内拌和10-15s，然后加入相对应的3.5质量份水继续拌和，拌和均匀后得到目标产物。
其中集料包括粒径为20-30mm的1#料、粒径为10-20mm的2#料、粒径为5-10mm的3#料和粒径为0-5mm的4#料，集料经1#料、2#料、3#料和4#料混合后级配满足：通过筛孔尺寸为31.5mm的百分率为100％、通过筛孔尺寸为26.5mm的百分率为95-100％、通过筛孔尺寸为19.0mm的百分率为68-86％、通过筛孔尺寸为9.5mm的百分率为44-62％、通过筛孔尺寸为4.75mm的百分率为27-42％、通过筛孔尺寸为2.36mm的百分率为18-20％、通过筛孔尺寸为0.6mm的百分率为8-15％以及通过筛孔尺寸为0.075mm的百分率为0-5％。
水泥选用P·O42.5缓凝水泥；其中水泥的比表面积≥300m2/kg；水泥的初凝时间≥180min，水泥的终凝时间≥360min；水泥的安定性≤5mm；水泥的3天抗折强度≥3.0MPa；水泥的3天抗压强度≥18.0MPa。
聚丙烯腈纤维为自制材料，制备聚丙烯腈纤维包括如下操作步骤，
(1)将所示聚丙烯腈原粉加入450份二甲基甲酰胺溶剂，经超声震荡分散均匀，得到纺丝原液；聚丙烯腈原粉为93％丙烯腈单体与9％醋酸乙烯酯、0.3％衣康酸、3份引发剂(偶氮二异丁腈)，在反应釜中自由聚合反应制备。
(2)再将纺丝原液通过喷丝头挤出形成细流，通过空气层进入质量浓度27％氯化1-丁基-3-甲基咪唑水溶液凝固液I进行第一次凝固浴，接着进入质量浓度6％二甲基亚矾水溶液凝固液Ⅱ进行第二次凝固浴，致密化及热定型后处理，即得目标产物。
制备的聚丙烯腈纤维直径0.08mm、长度9mm、弹性模量17.5GPa、抗拉强度450MPa的聚丙烯腈纤维。
对比例1
制备常规水泥稳定碎石材料：按照配比将100质量份集料、4.5质量份水泥放入拌合锅内拌和10-15s，然后加入相对应的3.5质量份水继续拌和，拌和均匀后得到目标产物。将制备的水泥稳定碎石进行性能测试，测试结果如表1和2所示。
表1水泥稳定碎石的抗压强度和干缩系数
Figure BDA0002844009910000061
表2水泥稳定碎石的平均温缩系数
温度区间(℃) -15～0 0～15 15～30 30～45 45～60 -15～60
不掺加纤维(με/℃) 264.5 325.1 305.5 291.1 255.5 288.3
0.07％聚丙烯腈纤维(με/℃) 145.1 151.5 161.5 163.4 54.7 135.2
实施例2
制备本发明的纤维增韧抗裂型水泥稳定碎石，包括如下操作步骤：
按照配比将100质量份集料、0.07体积份纤维、4.0质量份水泥放入拌合锅内拌和10-15s，然后加入相对应的5.0质量份水继续拌和，拌和均匀后得到目标产物。
其中集料包括粒径为20-30mm的1#料、粒径为10-20mm的2#料、粒径为5-10mm的3#料和粒径为0-5mm的4#料，集料经1#料、2#料、3#料和4#料混合后级配满足：通过筛孔尺寸为31.5mm的百分率为100％、通过筛孔尺寸为26.5mm的百分率为95-100％、通过筛孔尺寸为19.0mm的百分率为68-86％、通过筛孔尺寸为9.5mm的百分率为44-62％、通过筛孔尺寸为4.75mm的百分率为27-42％、通过筛孔尺寸为2.36mm的百分率为18-20％、通过筛孔尺寸为0.6mm的百分率为8-15％以及通过筛孔尺寸为0.075mm的百分率为0-5％。
水泥选用P·O42.5缓凝水泥；其中水泥的比表面积≥300m2/kg；水泥的初凝时间≥180min，水泥的终凝时间≥360min；水泥的安定性≤5mm；水泥的3天抗折强度≥3.0MPa；水泥的3天抗压强度≥18.0MPa。
聚丙烯腈纤维为自制材料，制备聚丙烯腈纤维包括如下操作步骤，
(1)将所示聚丙烯腈原粉加入480份二甲基甲酰胺溶剂，经超声震荡分散均匀，得到纺丝原液；聚丙烯腈原粉为89％丙烯腈单体与11％醋酸乙烯酯、1.5％衣康酸、3份引发剂(偶氮二异丁腈)，在反应釜中自由聚合反应制备；
(2)再将纺丝原液通过喷丝头挤出形成细流，通过空气层进入质量浓度27％氯化1-丁基-3-甲基咪唑水溶液凝固液I进行第一次凝固浴，接着进入质量浓度6％二甲基亚矾水溶液凝固液Ⅱ进行第二次凝固浴，致密化及热定型后处理，即得目标产物。
制备的聚丙烯腈纤维直径0.08mm、长度9mm、弹性模量17.9GPa、抗拉强度大于470MPa的聚丙烯腈纤维。
对比例2
制备常规水泥稳定碎石材料：按照配比将100质量份集料、4.0质量份水泥放入拌合锅内拌和10-15s，然后加入相对应的5.0质量份水继续拌和，拌和均匀后得到目标产物。将制备的水泥稳定碎石进行性能测试，测试结果如表3和4所示。
表3稳定碎石的抗压强度和干缩系数
Figure BDA0002844009910000071
表4水泥稳定碎石的平均温缩系数
温度区间(℃) -15～0 0～15 15～30 30～45 45～60 -15～60
不掺加纤维(με/℃) 261.5 322.2 311.5 287.1 256.5 287.76
0.07％聚丙烯腈纤维(με/℃) 142.9 150.1 159.5 161.2 55.7 133.88
实施例3
制备本发明的纤维增韧抗裂型水泥稳定碎石，包括如下操作步骤：
按照配比将100质量份集料、0.7体积份纤维、4质量份水泥放入拌合锅内拌和10-15s，然后加入相对应的4.2质量份水继续拌和，拌和均匀后得到目标产物。
其中集料包括粒径为20-30mm的1#料、粒径为10-20mm的2#料、粒径为5-10mm的3#料和粒径为0-5mm的4#料，集料经1#料、2#料、3#料和4#料混合后级配满足：通过筛孔尺寸为31.5mm的百分率为100％、通过筛孔尺寸为26.5mm的百分率为95-100％、通过筛孔尺寸为19.0mm的百分率为68-86％、通过筛孔尺寸为9.5mm的百分率为44-62％、通过筛孔尺寸为4.75mm的百分率为27-42％、通过筛孔尺寸为2.36mm的百分率为18-20％、通过筛孔尺寸为0.6mm的百分率为8-15％以及通过筛孔尺寸为0.075mm的百分率为0-5％。
水泥选用P·O42.5缓凝水泥；其中水泥的比表面积≥300m2/kg；水泥的初凝时间≥180min，水泥的终凝时间≥360min；水泥的安定性≤5mm；水泥的3天抗折强度≥3.0MPa；水泥的3天抗压强度≥18.0MPa。
聚丙烯腈纤维为自制材料，制备聚丙烯腈纤维包括如下操作步骤，
(1)将所示聚丙烯腈原粉加入490份二甲基甲酰胺溶剂，经超声震荡分散均匀，得到纺丝原液；聚丙烯腈原粉为90％丙烯腈单体与7％醋酸乙烯酯、0.19％衣康酸、3份引发剂(偶氮二异丁腈)，在反应釜中自由聚合反应制备；
(2)再将纺丝原液通过喷丝头挤出形成细流，通过空气层进入质量浓度26％氯化1-丁基-3-甲基咪唑水溶液凝固液I进行第一次凝固浴，接着进入质量浓度6％二甲基亚矾水溶液凝固液Ⅱ进行第二次凝固浴，致密化及热定型后处理，即得目标产物。
制备的聚丙烯腈纤维直径0.08mm、长度10mm、弹性模量17.1GPa、抗拉强度440MPa的聚丙烯腈纤维。
对比例3
制备常规水泥稳定碎石材料：按照配比将100质量份集料、4.0质量份水泥放入拌合锅内拌和10-15s，然后加入相对应的4.2质量份水继续拌和，拌和均匀后得到目标产物。将本发明方法制备的水泥稳定碎石与常规水泥稳定碎石进行性能测试，对比结果如表5和表6所示：
表5水泥稳定碎石的抗压强度和干缩系数
Figure BDA0002844009910000081
表6水泥稳定碎石的平均温缩系数
温度区间(℃) -15～0 0～15 15～30 30～45 45～60 -15～60
不掺加纤维(με/℃) 254.5 327.3 303.0 290.9 245.5 284.2
0.07％聚丙烯腈纤维(με/℃) 142.4 154.5 160.6 160.6 54.5 134.5
通过上述实施例1-3以及对比例1-3的实验数据可以看出，采用本发明方法添加了自制的纤维，能够显著提升水泥稳定碎石的抗压强度，降低其干缩系数和温缩系数，能够保证其在使用过程中更好的适应环境、温度的变化，进而提高路面的耐久性。
具体应用
将采用上述方法制备的纤维增韧抗裂型水泥稳定碎石，用于施工的方法，包括如下操作步骤：
摊铺：摊铺前应将底基层洒水湿润；对于下基层表面，应喷洒水泥净浆，按水泥质量计，宜不少于(1.0～1.5)kg/m2，水泥净浆稠度以洒布均匀为度，洒布长度以不大于摊铺机前30m～40m为宜；摊铺机宜连续摊铺，如拌和机生产能力较小，应采用最低速度摊铺，禁止摊铺机停机待料，摊铺机的摊铺速度一般宜在1m/min左右；
碾压：分为初压、复压、终压；先采用效果等同于双钢轮压路机的碾压设备对路面进行2-3个来回的静压，即初压；再用激振力大于35t的重型震动碾压设备、18-21t三轮压路设备或25t以上的轮胎压路设备继续碾压密实，即复压；最后再采用效果等同于双钢轮压路设备进行终压；
养生：应将麻布或透水无纺土工布湿润，然后人工覆盖在碾压完成的基层顶面，覆盖2小时后，再用洒水车洒水，28天内正常养护，养生结束后，应将覆盖物清除干净，用洒水车洒水养生时，洒水车的喷头要用喷雾式，不得用高压式喷管，以免破坏基层结构，每天洒水次数应视气候而定，整个养生期间应始终保持水泥稳定碎石层表面湿润。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例展示如上，但并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种纤维增韧抗裂型水泥稳定碎石，其特征在于：按重量份数计包括如下各组分，集料100份、水泥3.0-5.0份、水3.5-5.5份；纤维体积掺量0.05-0.18份。
2.根据权利要求1所述的纤维增韧抗裂型水泥稳定碎石，其特征在于：所述集料包括粒径为20-30mm的1#料、粒径为10-20mm的2#料、粒径为5-10mm的3#料和粒径为0-5mm的4#料。
3.根据权利要求2所述的纤维增韧抗裂型水泥稳定碎石，其特征在于：所述集料经所述1#料、2#料、3#料和4#料混合后级配满足：通过筛孔尺寸为31.5mm的百分率为100%、通过筛孔尺寸为26.5mm的百分率为95-100%、通过筛孔尺寸为19.0mm的百分率为68-86%、通过筛孔尺寸为9.5mm的百分率为44-62%、通过筛孔尺寸为4.75mm的百分率为27-42%、通过筛孔尺寸为2.36mm的百分率为18-20%、通过筛孔尺寸为0.6mm的百分率为8-15%以及通过筛孔尺寸为0.075mm的百分率为0-5%。
4.根据权利要求1-3任一项所述的纤维增韧抗裂型水泥稳定碎石，其特征在于：所述纤维为聚丙烯腈纤维，所述聚丙烯腈纤维为聚丙烯腈原粉溶于溶剂中，经喷丝挤出，两次凝固浴成形，致密化及热定型操作制备。
5.根据权利要求4所述的纤维增韧抗裂型水泥稳定碎石，其特征在于：制备所述聚丙烯腈纤维包括如下操作步骤，
（1）将所示聚丙烯腈原粉加入400-550份溶剂，经超声震荡分散均匀，得到纺丝原液；
（2）再将纺丝原液通过喷丝头挤出形成细流，通过空气层进入凝固液I进行第一次凝固浴，接着进入凝固液Ⅱ进行第二次凝固浴，致密化及热定型后处理，即得目标产物。
6.根据权利要求5所述的纤维增韧抗裂型水泥稳定碎石，其特征在于：所述步骤（1）中聚丙烯腈原粉为87~97%丙烯腈单体与3~13%醋酸乙烯酯、0.01%~2%衣康酸、2-5份引发剂，在反应釜中自由聚合反应制备。
7.根据权利要求5所述的纤维增韧抗裂型水泥稳定碎石，其特征在于：所述步骤（1）中溶剂为二甲基甲酰胺、硫氰酸钠、碳酸乙烯酯或氧化锌中的一种或任意两种及以上的混合物。
8.根据权利要求5-7任一项所述的纤维增韧抗裂型水泥稳定碎石，其特征在于：所述凝固液I为质量浓度25~30%氯化1-丁基-3-甲基咪唑水溶液，所述凝固液Ⅱ为质量浓度5～8%二甲基亚矾水溶液。
9.制备前述权利要求所述的纤维增韧抗裂型水泥稳定碎石，其特征在于：包括如下操作步骤，按照配比将集料、纤维、水泥放入拌合锅内拌和10-15s，然后加入相对应的水继续拌和，拌和均匀后得到目标产物。
10.前述权利要求制备的纤维增韧抗裂型水泥稳定碎石施工的方法，包括摊铺、碾压和养生操作。
CN202011502965.2A 2020-12-17 2020-12-17 一种纤维增韧抗裂型水泥稳定碎石、制备方法和施工方法 Pending CN112645653A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011502965.2A CN112645653A (zh) 2020-12-17 2020-12-17 一种纤维增韧抗裂型水泥稳定碎石、制备方法和施工方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011502965.2A CN112645653A (zh) 2020-12-17 2020-12-17 一种纤维增韧抗裂型水泥稳定碎石、制备方法和施工方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN112645653A true CN112645653A (zh) 2021-04-13

Family

ID=75355246

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011502965.2A Pending CN112645653A (zh) 2020-12-17 2020-12-17 一种纤维增韧抗裂型水泥稳定碎石、制备方法和施工方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112645653A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114409333A (zh) * 2022-01-12 2022-04-29 东南大学 一种钢纤维轻骨料水泥稳定碎石及制备工艺

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3121765A (en) * 1960-09-24 1964-02-18 Toho Rayon Kk Process for the manufacture of acrylic synthetic fiber
CN100999890A (zh) * 2006-12-30 2007-07-18 马银华 柔性纤维乳化沥青稳定集料作为基层的路面结构及施工方法
CN102503312A (zh) * 2011-11-10 2012-06-20 安徽省交通规划设计研究院 聚乙烯醇纤维增强水泥稳定碎石路面基层材料
CN102503258A (zh) * 2011-10-15 2012-06-20 交通运输部公路科学研究所 一种高强度、低裂度水泥稳定级配碎石及其制备方法
CN111394828A (zh) * 2020-04-29 2020-07-10 廖国庆 一种聚丙烯腈纤维的纺丝方法
CN111499318A (zh) * 2020-03-25 2020-08-07 山东大学 一种半刚性建筑固废自养护路基及其制备方法和应用

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3121765A (en) * 1960-09-24 1964-02-18 Toho Rayon Kk Process for the manufacture of acrylic synthetic fiber
CN100999890A (zh) * 2006-12-30 2007-07-18 马银华 柔性纤维乳化沥青稳定集料作为基层的路面结构及施工方法
CN102503258A (zh) * 2011-10-15 2012-06-20 交通运输部公路科学研究所 一种高强度、低裂度水泥稳定级配碎石及其制备方法
CN102503312A (zh) * 2011-11-10 2012-06-20 安徽省交通规划设计研究院 聚乙烯醇纤维增强水泥稳定碎石路面基层材料
CN111499318A (zh) * 2020-03-25 2020-08-07 山东大学 一种半刚性建筑固废自养护路基及其制备方法和应用
CN111394828A (zh) * 2020-04-29 2020-07-10 廖国庆 一种聚丙烯腈纤维的纺丝方法

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
庄传仪等: "《公路工程施工新理念与新技术》", 31 January 2014, 中国矿业大学出版社 *
柴春鹏等: "《高分子合成材料学》", 31 January 2019, 北京理工大学出版社 *
汪魁峰等: "《长距离引输水工程混凝土配合比设计要点》", 31 December 2016, 黄河水利出版社 *
邢凤兰等: "《印染助剂》", 31 August 2002, 化学工业出版社 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114409333A (zh) * 2022-01-12 2022-04-29 东南大学 一种钢纤维轻骨料水泥稳定碎石及制备工艺

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108529968A (zh) 一种用于3d打印的纤维混凝土材料及其制备方法
CN107805024B (zh) 一种c25级抗冻融透水混凝土
CN112537932B (zh) 一种透水混凝土及其施工方法
CN112645653A (zh) 一种纤维增韧抗裂型水泥稳定碎石、制备方法和施工方法
CN107721287B (zh) 一种硅藻土改性混凝土及其制备方法
CN114409307A (zh) 一种高强高韧的聚氨酯混凝土及制备方法和应用
CN114180896B (zh) 一种水泥稳定碎石基层组合物及其制备和施工工艺
CN108101432A (zh) 一种结构梯度型水泥基透水路面砖及其制备方法
CN113831077A (zh) 一种用于透水铺装材料的粘接剂及其应用
CN112745062A (zh) 一种性能优异的复合纤维改性沥青混合料及其制备方法
CN112830747A (zh) 一种环保抗冻型混凝土及其制备方法
CN108439913A (zh) 一种低收缩高韧性建筑材料及其制备方法
CN111575010A (zh) 一种能提高加固土干燥收缩性能的土壤固化剂及其制备方法
CN115466089A (zh) 一种高强度透水混凝土及其制备方法
CN110698153A (zh) 一种路面抗裂混凝土及其在园林建设中的应用
CN110194620A (zh) 一种透水混凝土柱及其制备方法
CN114075061B (zh) 一种高效特种纤维抗裂剂及其制备方法
KR20030070251A (ko) 섬유보강 투수성 콘크리트 블록 및 그의 제조 방법
CN111116121A (zh) 一种环保型透水混凝土及其制备方法
KR102278207B1 (ko) 개질유황 나노수용액을 함유한 속경성 시멘트 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 도로포장 보수 시공방법
CN117658547B (zh) 一种高强度的透水混凝土及其制备方法
CN115057665A (zh) 一种透水混凝土及其生产工艺
CN112851401B (zh) 一种应用于路基的聚丙烯腈纤维泡沫轻质土及其制备方法
CN112012418B (zh) 一种防空鼓的室内石材铺贴的施工方法
CN116947419B (zh) 水泥稳定碎石基层及其施工方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20210413