一种外掺玄武岩纤维的弃渣水稳料配比及其评价方法与流程

    专利2026-08-06  8


    本发明涉及水稳料领域,具体涉及一种外掺玄武岩纤维的弃渣水稳料配比及其评价方法。


    背景技术:

    1、公路路面结构一般由面层、基层、底基层及垫层等组成。其中基层主要分为水泥稳定土、石灰稳定土、水泥石灰综合稳定土及石灰工业弃渣稳定土。在4类稳定土中,水泥稳定土中的水泥稳定碎石因其具有良好的透水性及强度特性被广泛应用,

    2、对于我国公路建设,由于地形地貌影响,大多公路都需要修建隧道,而在隧道掘进过程中,会产生大量弃渣,目前通常将其寻找堆场弃置,这样不但会增加工程建设成本,而且这些弃置弃渣长期堆存还会破坏堆存地生态环境,若遇暴雨,这些弃渣还会成为泥石流物源,易引发泥石流灾害。

    3、利用工程建设过程中产生的可用弃渣来替代部分天然砂石骨料,不仅部分解决了地材缺乏等问题,同时也部分解决了渣场占地等环保问题。但水泥稳定碎石基层在其服役过程中经常因为韧性不足,在湿度和温度变化时,容易产生干缩裂缝和温缩裂缝,进而导致沥青路面产生反射裂缝,严重影响路面使用年限。

    4、并且现有的水稳料评价方法,操作麻烦,效率低下,不适用于实验室快速得到水稳料的性能评价结果。


    技术实现思路

    1、本发明的一个目的在于提供一种外掺玄武岩纤维的弃渣水稳料配比及其评价方法,通过水泥、粗集料、细集料、玄武岩纤维和水,抑制裂缝的产生,提高水稳料的性能。

    2、第一个发明目的,弃渣水稳料包括水泥、粗集料、细集料、玄武岩纤维和水,其中,粗集料为砂石骨料4.75-26.5mm连续级配碎石,4.75-9.5mm、9.5-19mm、19-26.5mm的重量份数比为13-18:30-40:22-26;细集料为隧道弃渣,隧道弃渣包括粗砂和细砂,粗砂、细砂的重量份数比为10-15:12-16。

    3、其中,玄武岩纤维的长度为12 mm。水泥、玄武岩纤维的重量份数比为3-8:0.5-1。粗集料中4.75-9.5mm、9.5-19mm、19-26.5mm的重量份数比为16:34:24。粗砂、细砂的重量份数比为12:14。水泥、玄武岩纤维的重量份数比为5:0.7。

    4、水泥基材料往往脆性较大,其抗压强度远大于抗拉强度,在使用过程中当出现局部受拉时易发生开裂。通过外掺纤维能有效地增强水泥基材料的韧性,抑制材料内部裂纹的产生。

    5、在上述水稳料的基础上,一种外掺玄武岩纤维的弃渣水稳料的评价方法,水稳料的评价方法包括以下步骤:

    6、步骤1,对水稳料试样进行单轴压缩试验,得到水稳料试样的应力应变曲线;

    7、步骤2,根据应力应变曲线对水稳料试样单轴抗压强度进行计算,获得水稳料试样平均强度;

    8、步骤3,对水稳料试样进行劈裂测试,对水稳料试样养护180 d,在测试前一天将其从养护箱中取出,并泡在水中,测试前擦干表面水分,测量试件高度;将水稳料试样放在压力机压头中心进行测试,加载速度为1 mm/min,获取水稳料试样的间接抗拉强度。

    9、步骤4,根据平均强度和间接抗拉强度获取水稳料试样的评价结论。

    10、其中,将水稳料试样放入恒温恒湿养护箱中养护,养护180 d后,将其取出准确称取其质量、高度及直径,后将其浸泡在水中,浸泡24 h后,将其从水中取出,擦干表面水分,称取其质量及高度;

    11、将水稳料试样放入冻融试验箱,冻结温度为-18℃,冻结时间为16 h;冻结结束后,将试样取出,称取其质量及高度后立即放入20℃的恒温水槽中进行融化,融化时间为8h,融化结束后将试样取出,擦干表面水分,再称取质量及高度;

    12、重复上述操作10次,获取10次冻融循环后试件质量变化率;

    13、对冻融完成后的水稳料试样进行单轴压缩试验,获取冻融后水稳料试样的应力应变曲线;

    14、获取冻融后水稳料试样的单轴抗压强度,得到冻融完成后的水稳料试样平均强度;

    15、根据步骤2中未冻融的水稳料试样的单轴抗压强度,计算冻融后试样的抗压强度损失;

    16、通过对比冻融前后水稳料试样的平均强度、冻融后试样抗压强度损失获取水稳料的评价结论。

    17、本发明与现有技术相比,具有如下的优点和有益效果:

    18、本发明一种外掺玄武岩纤维的弃渣水稳料配比及其评价方法,通过添加纤维、改变水泥掺量可以抑制裂缝的产生,本发明以弃渣水稳料为研究对象,通过劈裂试验及对试样抗冻性能的研究,探究纤维对水稳料耐久性能的影响,快速得到水稳料的评价结果。



    技术特征:

    1.一种外掺玄武岩纤维的弃渣水稳料配比,其特征在于,包括水泥、粗集料、细集料、玄武岩纤维和水,其中,粗集料为砂石骨料4.75-26.5mm连续级配碎石,4.75-9.5mm、9.5-19mm、19-26.5mm的重量份数比为13-18:30-40:22-26;细集料为隧道弃渣,隧道弃渣包括粗砂和细砂,粗砂、细砂的重量份数比为10-15:12-16。

    2.根据权利要求1所述的一种外掺玄武岩纤维的弃渣水稳料配比,其特征在于,玄武岩纤维的长度为12 mm。

    3.根据权利要求1所述的一种外掺玄武岩纤维的弃渣水稳料配比,其特征在于,水泥、玄武岩纤维的重量份数比为3-8:0.5-1。

    4.根据权利要求1所述的一种外掺玄武岩纤维的弃渣水稳料配比,其特征在于,粗集料中4.75-9.5mm、9.5-19mm、19-26.5mm的重量份数比为16:34:24。

    5.根据权利要求1所述的一种外掺玄武岩纤维的弃渣水稳料配比,其特征在于,粗砂、细砂的重量份数比为12:14。

    6.根据权利要求3所述的一种外掺玄武岩纤维的弃渣水稳料配比,其特征在于,水泥、玄武岩纤维的重量份数比为5:0.7。

    7.一种外掺玄武岩纤维的弃渣水稳料的评价方法,其特征在于,包括权利要求1-6所述的水稳料配比的水稳料,水稳料的评价方法包括以下步骤:

    8.根据权利要求7所述的一种外掺玄武岩纤维的弃渣水稳料的评价方法,其特征在于,还包括:

    9.根据权利要求8所述的一种外掺玄武岩纤维的弃渣水稳料的评价方法,其特征在于,还包括:

    10.根据权利要求7所述的一种外掺玄武岩纤维的弃渣水稳料的评价方法,其特征在于,


    技术总结
    本发明公开了一种外掺玄武岩纤维的弃渣水稳料配比及其评价方法,涉及水稳料领域,包括水泥、粗集料、细集料、玄武岩纤维和水,其中,粗集料为砂石骨料4.75‑26.5mm连续级配碎石,4.75‑9.5mm、9.5‑19mm、19‑26.5mm的重量份数比为13‑18:30‑40:22‑26;细集料为隧道弃渣,隧道弃渣包括粗砂和细砂,粗砂、细砂的重量份数比为10‑15:12‑16。通过添加纤维、改变水泥掺量可以抑制裂缝的产生,本发明以弃渣水稳料为研究对象,通过劈裂试验及对试样抗冻性能的研究,探究纤维对水稳料耐久性能的影响,快速得到水稳料的评价结果。

    技术研发人员:张洪波,王义春,申瑞灿,黄河,何明静,刘延龙,张星,聂健行,张兆敏,张重阳,丁浩楠
    受保护的技术使用者:中铁二十三局集团有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/4/29
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