專利名稱：：聚丙烯纖維二灰碎石基層材料及其制備方法
技術領域：
：本發明涉及道路半剛性基層材料改善
技術領域：
，旨在發明一種聚丙烯纖維二灰碎石基層材料。
背景技術：
：目前半剛性基層的開裂問題己引起國內外工程界的廣泛關注，國內很多知名科研單位如交通部公路科研所、第一公路勘察設計院、西安公路交通大學、同濟大學等都曾就半剛性基層開裂問題提出了不少改進的措施，取得了一定的成果。具體措施主要集中在以下幾個方面①針對路面結構設計；②針對基層材料本身；③針對半剛性基層和瀝青面層之間的設置及施工工藝；④針對瀝青面層材料本身。從基層材料本身入手，可以通過進行材料的合理組成設計，調整結合料用量與配比，增加粗骨料含量并嚴格設計級配，甚至采用間斷級配，以盡可能減小其收縮系數，提高其強度，增加半剛性基層材料的抗開裂性能。英國就有通過維持良好的集料嵌鎖，將裂縫寬度控制在一定范圍內，使荷載傳遞能力達到最大的所謂開裂控制方法。在國內有很多院校和研究機構對此做了大量的試驗研究。東南大學交通學院和南京機場高速公路管理處根據足夠的強度、良好的抗裂性能的原則進行了南京機場高速公路二灰碎石基層的配合比設計，并采用正交試驗方法，對配合比設計進行了研究。他們研究的基本原則是在保證混合料抗壓強度的前提下，盡可能減少集料中細料的含量。研究認為石灰、粉煤灰和細料對二灰碎石最大干容重、最佳含水量的影響程度依次為粉煤灰最大，石灰次之，細料最小。石灰應采用II級以上，石灰劑量不宜大于5%，集料含量應控制在82%左右，并應嚴格控制二灰碎石中5mm集料含量，尤其是2mm集料含量。長安大學對瀝青路面半剛性基層抗裂性進行了一些研究。該研究分析了半剛性基層集料級配，集料含量，結合料含量及二灰比例對強度、抗裂性、抗沖刷性和抗疲勞性能的影響。提出多種配合比設計方法，包括限制最小粒徑的K法以及通過逐級填充進行配合比設計的方法等。采用抗裂系數S來評價半剛性材料的抗裂性能。提出了抗裂性良好的混合料類型，以及配合比設計流程。其推薦的級配見表l。表1長安大學推薦級配表<table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table>同濟大學和上海滬杭高速公路指揮部對不同級配的二灰碎石材料進行力學性能和干縮性能試驗得出了如下結論(1)混合料中石灰和細集料含量的減少會導致早期抗壓強度的降低。(2)石灰用量的增加，最大干縮應變和最大干縮系數均增大。(3)齡期對干縮特性的影響隨著齡期的增大，干縮應變和干縮系數均減小。推薦級配如下表2。表2同濟大學推薦級配表<table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table>上海城建學院的蔡喜棉認為按連續級配理論的I法組成的級配三渣具有較滿意的力學性能，同時在面層有適當厚度的情況下可減少或延緩反射裂縫的產生。所采用連續級配集料粒徑范圍如下表3。表3上海城建學院推薦級配表<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>蘇州市交通工程質量監督站的潘國進認為，在確保混合料強度和均勻性的前提下，適當增加4.75mm以上粗集料的含量，力求粗集料在混合料中形成骨架;減少4.75mm以下尤其是2.36mm以下細集料的含量，同時控制細集料與石灰、粉煤灰之間的合理配比，可以在總量上降低二灰碎石基層的收縮系數，提高其抗裂性能，同時增加其抗沖刷性能。南京林業大學以馬鞍山鋼渣公司的鋼渣為研究對象，分析研究了在二灰碎石半剛性基層材料中摻入不同粒徑的鋼渣，用鋼渣部分取代粉煤灰和取代相同粒徑的碎石后，混合料無側限抗壓強度、劈裂抗拉強度、抗壓回彈模量以及干燥收縮的變化情況。結果表明①隨著細鋼渣摻量的增加，混合料強度和剛度都呈現先增大后減小的趨勢；②摻入一定比例的細鋼渣后(鋼渣粉煤灰=1:2)，對混合料的干燥收縮減緩效果較為明顯，而摻入粗鋼渣后干燥收縮減緩效果不是很明顯。上海市市政工程研究院的孫家瑛提出在二灰碎石基層中摻加一定量的廢石膏可以有效的提高早期強度并能減小收縮率，從而達到改善上面層反射裂縫的發生。試驗結果表明廢石膏的最佳慘量為35%，廢石膏改性后的二灰碎石的7天強度達到攤鋪瀝青面層的技術要求，且收縮率僅為普通二灰碎石的60%。國內對二灰碎石路用性能的研究可分為兩種途徑，一種是通過集料的級酉己、混合料的配合比調整等手段來改善其路用性能；另外一種是通過摻加其它材料來達到改性的目的。目前，聚丙烯纖維較多的應用在水泥混凝土中，在較低的摻量下雖不能提高強度，卻能阻止溫度變化產生的裂縫和塑性收縮裂縫；當摻量較高時，不僅能減少復合材料的脆性，而且能增加基體的強度。另外，有研究表明，聚丙烯纖維對水泥基體的裂縫有搭接作用，纖維對分離的水泥塊有牽制作用。因此可以預見，如果在二灰碎石混合料中摻入一定量的聚丙烯纖維，可以提高其彎拉強度，減少收縮增強其抗裂性能，從而改善二灰碎石半剛性基層的路用品質并延長其使用壽命。
發明內容本發明的目的是提供一種具有良好抗開裂性的聚丙烯纖維二灰碎石材料及其制備方法。聚丙烯纖維二灰碎石基層材料，包括石灰、粉煤灰、集料、水和聚丙烯纖維。其中，聚丙烯纖維與石灰、粉煤灰總重量的o.10.15:ioo。上述聚丙烯纖維二灰碎石基層材料的制備方法是先將聚丙烯纖維預分散在石灰和粉煤灰中，然后再與集料和水攪拌混合。另，將聚丙烯纖維分45批次預分散在石灰和粉煤灰中。目的是起到實質混合均勻，不產生成團現象。本發明結合了聚丙烯纖維所具有的優點及二灰碎石目前所具有的抗開裂性能較差的缺點，選用在水泥混凝土改性中已取得較大進展的聚丙烯纖維作為改性劑，采用本發明能獲得性能優良的聚丙烯纖維二灰碎石材料，可使所形成的二灰碎石材料性能達到交通部《公路基層施工技術規范》技術要求，其路用性能優良，各項技術指標均優于現有二灰碎石基層材料，特別是其抗開裂性能，其抗彎拉、間接抗拉、溫度收縮、干燥收縮、水穩定性等性能相比較二灰碎石材料都有較大幅度的提高。具體實施例方式1、備料分別稱取石灰和粉煤灰100kg(其中，石灰可為28.6kg、粉煤灰可為71.4kg)、集料471.4kg、水45.8kg、聚丙烯纖維0.10.15kg。并將聚丙烯纖維分為5等份。2、制備方法步驟先將聚丙烯纖維分5批次預分散在石灰和粉煤灰中，每摻加一次進行機械攪拌。然后二灰(石灰和粉煤灰)和纖維的混合物與集料和水進行普通機械拌和，制備成摻聚丙烯纖維的二灰碎石基層材料。3、應用將制成的摻聚丙烯纖維的二灰碎石基層材料輔設在基層上，在標準條件下進行養護。4、檢測指標及效果:<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>通過分析整理，總結摻加聚丙烯纖維后效果如下①摻加聚丙烯纖維后，增加了二灰碎石材料的劈裂強度；②摻加聚丙烯纖維后，提高了二灰碎石材料的抗凍性能；③摻加聚丙烯纖維后，使二灰碎石材料抗壓回彈模量降低，抗彎拉強度增加，抗彎拉回彈模量降低；④摻加聚丙烯纖維對二灰碎石材料失水率有很積極的影響，水穩定系數提高較大；⑤摻加聚丙烯纖維后，沖刷率和壓折比有所降低，干縮系數下降很大。結論綜合考慮摻加聚丙烯纖維后二灰碎石材料的各方面性能，聚丙烯纖維摻加到二灰碎石中的作用還是比較明顯的。權利要求1、聚丙烯纖維二灰碎石基層材料，包括石灰、粉煤灰、集料和水，其特征在于還包括聚丙烯纖維。2、根據要求1所述聚丙烯纖維二灰碎石基層材料，其特征在于所述聚丙烯纖維與石灰、粉煤灰總重量的0.10.15:100。3、一種如權利要求1所述聚丙烯纖維二灰碎石基層材料的制備方法，其特征在于先將聚丙烯纖維預分散在石灰和粉煤灰中，然后再與集料和水攪拌混合。4、根據權利要求1所述聚丙烯纖維二灰碎石基層材料的制備方法，其特征在于將聚丙烯纖維分45批次預分散在石灰和粉煤灰中。全文摘要聚丙烯纖維二灰碎石基層材料及其制備方法，涉及道路半剛性基層材料改善
技術領域：
，先將聚丙烯纖維預分散在石灰和粉煤灰中，然后再與集料和水攪拌混合，形成聚丙烯纖維二灰碎石基層材料。優于現有二灰碎石基層材料，特別是其抗開裂性能，其抗彎拉、間接抗拉、溫度收縮、干燥收縮、水穩定性等性能相比較二灰碎石材料都有較大幅度的提高。文檔編號C04B16/06GK101386484SQ20081015555公開日2009年3月18日申請日期2008年10月9日優先權日2008年10月9日發明者吳正光,偉孫,鵬肖申請人:揚州大學