專利名稱：：公路路基用粉煤灰土復合材料及其制備方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及一種季凍區(qū)公路路基用粉煤灰土復合材料，是在粉煤灰土中添加一種補強材料以保證粉煤灰土良好的抗凍融性，提高粉煤灰土抗液化性的同時增強其抗壓強度，。
背景技術：
：通過近幾年對吉林省的長平、長吉、長營及吉江高速公路和營白二級公路的野外勘查，以及有關部門對遼寧省的沈大、沈山、沈本高速公路，黑龍江省的哈大高速公路及哈綏高等級公路進行的凍害調查報告，發(fā)現(xiàn)季凍區(qū)道路凍害現(xiàn)象十分嚴重。凍害狀況表現(xiàn)為使用凍脹性土及水文地質條件不良的路段，在冬季負溫作用下，水分連續(xù)向上聚流、凍結成冰，在路基上部形成冰夾層，導致路面不均勻隆起，使柔性路面開裂、剛性路面錯縫或折斷等現(xiàn)象，稱為凍脹。在春融期間，土基含水過多、不能及時擴散、強度急劇降低，在行車荷載作用下，路面發(fā)生彈簧、裂縫、鼓包、冒泥等現(xiàn)象，稱為翻漿。這給公路的正常運行造成了安全隱患，也額外增大了公路養(yǎng)護費用。我國季節(jié)性凍土分布廣泛，遍及長江以北10余省市，占全國總面積的53.5%，其凍害給國民經濟造成很大損失，一直是我國季凍區(qū)道路建設亟待解決的問題。凍脹與翻漿主要是由于路基的不穩(wěn)定性造成的，雖然有一些防治季凍區(qū)公路凍害的方法，比如用粉煤灰填筑寒冷地區(qū)公路路基，但是純粉煤灰易液化，效果不理想。如何更有效、更經濟地處置季凍區(qū)路基的穩(wěn)定性，仍然是目前公路工程設計人員研究的主要內容。因此，在季凍土地區(qū)進行道路建設時，路基設計必須以凍融指標參數為依據，保證路基在動荷載下具有足夠的強度和抗凍融性。
發(fā)明內容本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種抗凍融性好、強度高、價格低廉、環(huán)保的新型材料作為路基填料，以克服
背景技術：
存在的缺陷。為解決上述技術問題，本發(fā)明提供一種公路路基用粉煤灰土復合材料，其特征在于它是由下列質量百分比組成的原料制成的-粉煤灰28.3%38.3%土61.7%71.7%以干質量百分比計，兩者之和為100%;聚丙烯纖維的摻量以粉煤灰土混合料的質量百分比計為0.5%4%。本發(fā)明還提供了公路路基用粉煤灰土復合材料的制備方法，其特征在于將粉煤灰和經過晾曬、碾碎的土按上述比例混合，然后摻入粉煤灰土混合料的質量百分比為0.5%4%的聚丙烯纖維，攪拌均勻，再加水配制達含水率為18%23%，在保濕器中靜置24小時。本發(fā)明所采用的土樣是季凍區(qū)路基易凍脹的粉質黏土，采用的粉煤灰為硅鋁型粉煤灰。聚丙烯纖維為直徑在0.02腿0.04mm之間，長度為6mm,且纖維表面光滑。本發(fā)明抗凍融性好、強度高、抗液化性好、價格低廉，保證了季凍區(qū)路基的穩(wěn)定性，制備工藝簡單、可靠。而且較少環(huán)境污染，具有明顯的社會和經濟效益。下面通過試驗例進一步說明本發(fā)明的效果試驗例l:將粉煤灰和經過烘干、碾碎、過篩的土樣按干質量h2混合，把混合后的粉煤灰土在擊實筒內分層擊實成型。使用產自曰本東京的DTC-306型多功能電液伺服動態(tài)三軸儀粉煤灰土在常溫情況不同圍壓下動強度為圍壓^二100尺Pa，=10時的，為168/Ci^，為336X尸a;圍壓0"3=200i^a，二10時的,為212尺&，^為424K尸fl;圍壓^二300i^a，TV,=10時的,為246夂&，<jd為492尺/^。動模量為^二116.3MPa試驗例2:將粉煤灰和經過烘干、碾碎、過篩的土樣按干質量l:2混合，把混合后的粉煤灰土摻入1%聚丙烯纖維在擊實筒內分層擊實成型。使用產自日本東京的DTC-306型多功能電液伺服動態(tài)三軸儀處理后粉煤灰土在常溫情況不同圍壓下動強度為圍壓=100^>",7V,=10時的,為215《Pfl，a^為430ATa;圍壓0"3=200APa，iV,=10時的，為278X尸a，c^為556KP";圍壓0"3=300尺&，7V,二10時的^為310《Pa，為620/^"。動模量為￡,141.84MPa2試驗例3:將粉煤灰和經過烘干、碾碎、過篩的土樣按干質量l:2混合，把粉煤灰土摻入1%的聚丙烯纖維后在擊實筒內分層擊實成型。將處理后的粉煤灰土試樣凍結溫度為-5°C;凍結方式封閉條件下快速三向凍結；融化溫度為7'C;凍融循環(huán)次數達到8次。使用產自日本東京的DTC-306型多功能電液伺服動態(tài)三軸儀分別測出18次凍融循環(huán)處理后粉煤灰土動強度、動模量列于下表處理后粉煤灰土在破壞10周的動剪強度和凍融循環(huán)次數關系<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>處理后粉煤灰土凍融循環(huán)與動彈性模量關系表<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>從上述試驗情況表明，經凍融循環(huán)后可導致粉煤灰土和處理后粉煤灰土的動強度下降，在圍壓300i^"時，粉煤灰土和處理后的粉煤灰土動強度好于其他兩種情況，此時穩(wěn)定性最好。但處理后的粉煤灰土動強度高于未處理的粉煤灰土。經過13次凍融循環(huán)后粉煤灰土動模量有些波動，在經過48次凍融循環(huán)后動模量隨應變的變化趨于穩(wěn)定，聚丙烯纖維處理后的粉煤灰土的動模量高于未處理粉煤灰土的動模量。具體實施方式實施例h將28.3%的粉煤灰和經過烘干、碾碎、過篩的71.7%的土混合，在混合后的粉煤灰土中摻入其質量百分比為0.5%的聚丙烯纖維，將纖維與粉煤灰土攪拌均勻，再加水配制達含水率為18%，制成試件，在保濕器中靜置24小時。測其無側限抗壓強度為0.34MPa。實施例2:將38.3%的粉煤灰和經過烘干、碾碎、.過篩的61.7%的土混合，在混合后的粉煤灰土中摻入其質量百分比為1%的聚丙烯纖維，將纖維與粉煤灰土攪拌均勻，再加水配制達含水率為23%，制成試件，在保濕器中靜置24小時。測其無側限抗壓強度為0.47MPa。實施例3:將33.3%的粉煤灰和經過烘干、碾碎、過篩的66.7%的土混合，在混合后的粉煤灰土中摻入其質量百分比為2%的聚丙烯纖維，將纖維與粉煤灰土攪拌均勻，再加水配制達含水率為22%,制成試件，在保濕器中靜置24小時。測其無側限抗壓強度為0.35MPa。實施例4:將31.5%的粉煤灰和經過烘干、碾碎、過篩的68.5%的土混合，在混合后的粉煤灰土中摻入其質量百分比為1%的聚丙烯纖維，將纖維與粉煤灰土攪拌均勻，再加水配制達含水率為21%，制成試件，在保濕器中靜置24小時。測其無側限抗壓強度為0.41MPa。實施例5:將33.3%的粉煤灰和經過烘干、碾碎、過篩的66.7%的土混合，在混合后的粉煤灰土中摻入其質量百分比為1%的聚丙烯纖維，將纖維與粉煤灰土攪拌均勻，再加水配制達含水率為20%，制成試件，在保濕器中靜置24小時。測其無側限抗壓強度為0.37MPa。實施例6:將粉煤灰和經過烘干、碾碎、過篩的土樣按干質量l:2混合，再加水配制達含水率20%，制成試件，在保濕器中靜置24小時。測其無側限抗壓強度為0.27MPa。對比上述無側限抗壓強度值可以看出，摻入了聚丙烯纖維的粉煤灰土的無側限抗壓強度比純粉煤灰土要高，是其強度的1.26-1.74倍。當纖維摻量為0.5%時，強度值提高26%;當纖維摻量為1%時，強度值提高74%。初期，粉煤灰土的強度隨纖維摻量的增加呈遞增趨勢，當纖維摻量為1%時達到峰值。隨后，纖維摻量再增加，改良粉煤灰土強度開始逐漸降低。權利要求1、一種公路路基用粉煤灰土復合材料，其特征在于它是由下列質量百分比組成的原料制成的粉煤灰28.3％～38.3％土61.7％～71.7％以干質量百分比計，兩者之和為100％；聚丙烯纖維的摻量以粉煤灰土混合料的質量百分比計為0.5％～4％。2、根據權利要求1所述的公路路基用粉煤灰土復合材料的制備方法，其特征在于將經過晾曬、碾碎的土和粉煤灰按上述比例混合，然后摻入粉煤灰土混合料的質量百分比為0.5%4%的聚丙烯纖維，混合攪拌均勻，再加水配制達含水率為18%23%，制備成型靜置24小時。3、根據權利要求1所述的公路路基用粉煤灰土復合材料，其特征在于聚丙烯纖維直徑為0.02mm0.04mra，長度為6mm，且纖維表面光滑。4、根據權利要求1所述的公路路基用粉煤灰土復合材料，其特征在于土是季凍區(qū)路基易凍脹的粉質黏土，粉煤灰為硅鋁型粉煤灰。全文摘要一種公路路基用粉煤灰土復合材料，其特征在于它是由粉煤灰、土、聚丙烯纖維混合組成，工藝方法簡單可靠，保證粉煤灰土混合料良好的抗凍性能，摻入了聚丙烯纖維的粉煤灰土的無側限抗壓強度比純粉煤灰土要高，是其強度的1.26～1.74倍。本發(fā)明根據季凍區(qū)路基凍害機理和結構形式特點，采用抗凍融性好、強度高、價格低廉、環(huán)保的新型材料作為路基填料，不但具有理論指導意義，而且對解決工程難題具有直接的現(xiàn)實意義。文檔編號C04B18/08GK101293750SQ200810050870公開日2008年10月29日申請日期2008年6月25日優(yōu)先權日2008年6月25日發(fā)明者劉寒冰,李長雨,程永春,魏海斌申請人:吉林大學