CN114457643B - 一种高性能钢纤维级配碎石混合料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高性能钢纤维级配碎石混合料，该混合料的组分为级配碎石、饮用水和钢纤维段，所述钢纤维段表面固化有防腐膜，长度为2.5‑6cm，是级配碎石中最大粒径的1‑2倍，所述钢纤维段在混合料中的质量百分比为1.2‑2.5％。本发明还公开了上述高性能钢纤维级配碎石混合料的制备方法。本发明利用钢纤维优异的抗拉性能和抗腐蚀性能，使级配碎石混合料具有较好的力学性能，进而改善了级配碎石基层的力学性能，并能长时间保持较好的力学性能状态，可减小车辆荷载作用下永久变形，提高半刚性基层沥青路面的抗车辙能力，以及有效避免由于基层开裂引起的反射裂缝，可提高沥青路面的使用寿命，降低道路后期养护费用的投入。
Description
技术领域
本发明属于道路工程材料技术领域，具体涉及一种高性能钢纤维级配碎石混合料及其制备方法。
背景技术
半刚性基层由于强度高，稳定性好等优点而在我国道路建设中被广泛应用。但是半刚性基层同样存在一些严重问题，如温缩、干缩产生裂缝，进而导致路面病害，缩短路面寿命。级配碎石由于其造价低，不易产生反射裂缝而被广泛应用于道路建设中的垫层或底基层。级配碎石层可以有效减少甚至防止半刚性基层的反射裂缝，使得路面结构既发挥了半刚性基层高强度的优点，又克服了半刚性基层沥青路面结构的缺点。但是由于级配碎石强度较低、抗剪切能力不足，在道路基层中易产生塑性变形，会导致沥青路面出现车辙变形，从而影响道路服役性能。
发明内容
本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种高性能钢纤维级配碎石混合料及其制备方法，用于提高级配碎石的抗剪强度和变形刚度，进而有效减小路面变形，延长沥青路面的使用寿命。
本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种高性能钢纤维级配碎石混合料，该混合料的组分为级配碎石、饮用水和钢纤维段，所述钢纤维段表面固化有防腐膜，长度为2.5-6cm，是级配碎石中最大粒径的1-2倍，所述钢纤维段在混合料中的质量百分比为1.2-2.5％。
所述级配碎石在混合料中的质量百分比为90-94.5％。
所述级配碎石采用玄武岩石料。
所述级配碎石具有如下级配范围：
上述高性能钢纤维级配碎石混合料的制备方法，包括以下步骤：
1)将级配碎石拌和均匀，备用；
2)将钢纤维切割成2.5-5cm的段，然后预处理，去除钢纤维段表面油污，清洗至中性；
3)制备防腐处理液，
4)防腐处理，将步骤2)中预处理后的钢纤维段浸入防腐处理液中浸泡，然后取出烘烤，直至防腐液固化形成防腐膜；
5)混合，按照质量百分比1.2-2.5％将经步骤4)处理后的钢纤维段洒入经步骤1)拌合后的级配碎石中，拌合均匀；
6)采用振动压实法确定步骤5)制得混合料的最佳含水率和最大干密度；
7)按照最佳含水率在步骤5)制得的混合料中加入饮用水，拌和均匀，振动压实成型得到高性能钢纤维级配碎石混合料成品。
所述步骤5)，钢纤维段分三次洒入。
所述步骤3)，防腐处理液的组分为：硅烷偶联剂8-15份，甲醇15-22份，去离子水60-80份。
本发明具有的优点和积极效果是：通过加入经过防腐处理的钢纤维段，利用钢纤维优异的抗拉性能和抗腐蚀性能，使级配碎石混合料具有较好的力学性能，且能够长时间保持，使采用振动压实成型所制得的高性能钢纤维级配碎石具有较高的抗剪切能力和承载能力，进而改善了级配碎石基层的力学性能，并能长时间保持较好的力学性能状态，可减小车辆荷载作用下永久变形，提高半刚性基层沥青路面的抗车辙能力，以及有效避免由于基层开裂引起的反射裂缝。可提高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
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，详细说明如下：
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。
实施例1：
一种高性能刚纤维级配碎石混合料，由以下质量百分比的组分构成：
级配碎石：94.3％；
饮用水：4.5％；
钢纤维段：1.2％。
上述钢纤维段的长度为2.5-6cm，是级配碎石最大粒径的1-2倍，钢纤维段在加入混合料前需要进行预处理，预处理时，去除钢纤维段表面油污，清洗至中性；预处理后将钢纤维段浸入防腐处理液中浸泡5分钟，随后取出在100℃中烘烤2h，直至防腐液固化形成防腐膜。
上述级配碎石具有以下级配：
上述高性能钢纤维级配碎石混合料的制备方法，包括以下步骤：
1)原材料选择：
选有武岩石料，将所用的玄武岩石料按照全筛孔从0.15-31.5mm逐级筛分，将集料从大到小分为单档粒径石料，采用具有以上级配的级配碎石。
2)将上述级配碎石拌和均匀；
3)将钢纤维切割成2.5-6cm的段，预处理去除钢纤维段表面油污，清洗至中性；
4)制备防腐处理液，在本实施例中，防腐处理液的组成为：硅烷偶联剂14份，甲醇22份，去离子水64份；
5)将预处理后的钢纤维浸入防腐处理液中浸泡5分钟，随后取出在100℃中烘烤2h，直至防腐液固化形成防腐膜。
6)向拌和均匀的级配碎石中分三次洒入质量百分比为1.2％的钢纤维段，并逐次拌和均匀；
7)采用振动压实法分别确定钢纤维级配碎石的最佳含水率和最大干密度；
8)加入最佳含水率的水量，拌和均匀，振动压实成型得到高性能钢纤维级配碎石成品。
对高性能钢纤维级配碎石和普通级配碎石进行力学性能试验，包括劈裂强度和抗剪强度。试验结果如下表：
试验结果表明：本发明的高性能钢纤维级配碎石，由粗集料间形成骨架，细集料填充于骨架空隙之中，形成骨架密实结构，再加上钢纤维在混合料中起到了加筋加强的作用，使得混合料的抗剪强度和劈裂强度显著提高。
实施例2：
一种高性能刚纤维级配碎石混合料，由以下质量百分比的组分构成：
级配碎石：94.1％；
饮用水：4.2％；
钢纤维：1.7％。
上述钢纤维段的长度为2.5-6cm，是级配碎石最大粒径的1-2倍，钢纤维段在加入混合料前需要进行预处理，预处理时，去除钢纤维段表面油污，清洗至中性；预处理后将钢纤维段浸入防腐处理液中浸泡5分钟，随后取出在100℃中烘烤2h，直至防腐液固化形成防腐膜。
上述级配碎石具有以下级配：
上述高性能钢纤维级配碎石混合料的制备方法，包括以下步骤：
1)原材料选择：
选有武岩石料，将所用的玄武岩石料按照全筛孔从0.15-31.5mm逐级筛分，将集料从大到小分为单档粒径石料，采用具有以上级配的级配碎石。
2)将上述级配碎石拌和均匀；
3)将钢纤维切割成2.5-6cm的段，预处理去除钢纤维段表面油污，清洗至中性；
4)制备防腐处理液，在本实施例中，防腐处理液的组成为：硅烷偶联剂10份，甲醇18份，去离子水72份；
5)将预处理后的钢纤维浸入防腐处理液中浸泡5分钟，随后取出在100℃中烘烤2h，直至防腐液固化形成防腐膜。
6)向拌和均匀的级配碎石中分三次洒入质量百分比为1.7％的钢纤维段，并逐次拌和均匀；
7)采用振动压实法分别确定钢纤维级配碎石的最佳含水率和最大干密度；
8)加入最佳含水率的水量，拌和均匀，振动压实成型得到高性能钢纤维级配碎石成品。
对高性能钢纤维级配碎石和普通级配碎石进行力学性能试验，包括劈裂强度和抗剪强度。试验结果如下表：
试验结果表明：本发明的高性能钢纤维级配碎石，由粗集料间形成骨架，细集料填充于骨架空隙之中，形成骨架密实结构，再加上钢纤维在混合料中起到了加筋加强的作用，使得混合料的抗剪强度和劈裂强度显著提高。
实施例3：
一种高性能刚纤维级配碎石混合料，由以下质量百分比的组分构成：
级配碎石：93.4％；
饮用水：4.1％；
钢纤维段：2.5％。
上述钢纤维段的长度为2.5-6cm，是级配碎石最大粒径的1-2倍，钢纤维段在加入混合料前需要进行预处理，预处理时，去除钢纤维段表面油污，清洗至中性；预处理后将钢纤维段浸入防腐处理液中浸泡5分钟，随后取出在100℃中烘烤2h，直至防腐液固化形成防腐膜。
上述级配碎石具有以下级配：
上述高性能钢纤维级配碎石混合料的制备方法，包括以下步骤：
1)原材料选择：
选有武岩石料，将所用的玄武岩石料按照全筛孔从0.15-31.5mm逐级筛分，将集料从大到小分为单档粒径石料，采用具有以上级配的级配碎石。
2)将上述级配碎石拌和均匀；
3)将钢纤维切割成2.5-6cm的段，预处理去除钢纤维段表面油污，清洗至中性；
4)制备防腐处理液，在本实施例中，防腐处理液的组成为：硅烷偶联剂13份，甲醇20份，去离子水67份；
5)将预处理后的钢纤维浸入防腐处理液中浸泡5分钟，随后取出在100℃中烘烤2h，直至防腐液固化形成防腐膜。
6)向拌和均匀的级配碎石中分三次洒入质量百分比为2.5％的钢纤维段，并逐次拌和均匀；
7)采用振动压实法分别确定钢纤维级配碎石的最佳含水率和最大干密度；
8)加入最佳含水率的水量，拌和均匀，振动压实成型得到高性能钢纤维级配碎石成品。
对高性能钢纤维级配碎石和普通级配碎石进行力学性能试验，包括劈裂强度和抗剪强度。试验结果如下表：
试验结果表明：本发明的高性能钢纤维级配碎石，由粗集料间形成骨架，细集料填充于骨架空隙之中，形成骨架密实结构，再加上钢纤维在混合料中起到了加筋加强的作用，使得混合料的抗剪强度和劈裂强度显著提高。
以上所述的实施例仅用于说明本发明的技术思想及特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够理解本发明的内容并据以实施，不能仅以本实施例来限定本发明的专利范围，即凡本发明所揭示的精神所作的同等变化或修饰，仍落在本发明的专利范围内。
Claims (7)
1.一种高性能钢纤维级配碎石混合料，其特征在于，该混合料的组分为级配碎石、饮用水和钢纤维段，所述钢纤维段表面固化有防腐膜，长度为2.5-6cm，是级配碎石中最大粒径的1-2倍，所述钢纤维段在混合料中的质量百分比为1.2-2.5％；
该混合料的制备方法采用以下步骤：
1)将级配碎石拌和均匀，备用；
2)将钢纤维切割成2.5-5cm的段，然后预处理，去除钢纤维段表面油污，清洗至中性；
3)制备防腐处理液，
4)防腐处理，将步骤2)中预处理后的钢纤维段浸入防腐处理液中浸泡，然后取出烘烤，直至防腐液固化形成防腐膜；
5)混合，按照质量百分比1.2-2.5％将经步骤4)处理后的钢纤维段洒入经步骤1)拌合后的级配碎石中，拌合均匀；
6)采用振动压实法确定步骤5)制得混合料的最佳含水率和最大干密度；
7)按照最佳含水率在步骤5)制得的混合料中加入饮用水，拌和均匀，振动压实成型得到高性能钢纤维级配碎石混合料成品。
2.根据权利要求1所述的高性能钢纤维级配碎石混合料，其特征在于，所述级配碎石在混合料中的质量百分比为90-94.5％。
3.根据权利要求1所述的高性能钢纤维级配碎石混合料，其特征在于，所述级配碎石采用玄武岩石料。
4.根据权利要求1所述的高性能钢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：
通过直径为31.5mm筛孔尺寸的质量百分比为100％；
通过直径为26.5mm筛孔尺寸的质量百分比为94％～100％；
通过直径为19mm筛孔尺寸的质量百分比为86％～93％；
通过直径为16mm筛孔尺寸的质量百分比为76％～84％；
通过直径为13.2mm筛孔尺寸的质量百分比为62％～73％；
通过直径为9.5mm筛孔尺寸的质量百分比为48％～59％；
通过直径为4.75mm筛孔尺寸的质量百分比为32％～45％；
通过直径为2.36mm筛孔尺寸的质量百分比为20％～32％；
通过直径为1.18mm筛孔尺寸的质量百分比为12％～22％；
通过直径为0.6mm筛孔尺寸的质量百分比为6％～14％；
通过直径为0.3mm筛孔尺寸的质量百分比为2％～8％；
通过直径为0.15mm筛孔尺寸的质量百分比为0％～4％。
5.根据如权利要求1所述高性能钢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)将级配碎石拌和均匀，备用；
2)将钢纤维切割成2.5-5cm的段，然后预处理，去除钢纤维段表面油污，清洗至中性；
3)制备防腐处理液，
4)防腐处理，将步骤2)中预处理后的钢纤维段浸入防腐处理液中浸泡，然后取出烘烤，直至防腐液固化形成防腐膜；
5)混合，按照质量百分比1.2-2.5％将经步骤4)处理后的钢纤维段洒入经步骤1)拌合后的级配碎石中，拌合均匀；
6)采用振动压实法确定步骤5)制得混合料的最佳含水率和最大干密度；
7)按照最佳含水率在步骤5)制得的混合料中加入饮用水，拌和均匀，振动压实成型得到高性能钢纤维级配碎石混合料成品。
6.根据权利要求5所述的高性能钢纤维级配碎石混合料制备方法，其特征在于，所述步骤5)，钢纤维段分三次洒入。
7.根据权利要求5所述的高性能钢纤维级配碎石混合料制备方法，其特征在于，所述步骤3)，防腐处理液的组分为：硅烷偶联剂8-15份，甲醇15-22份，去离子水60-80份。
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| CN114457643A (zh) | 2022-05-10 |
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