公路路基用粉煤灰土复合材料及其制备方法技术

一种公路路基用粉煤灰土复合材料，其特征在于它是由粉煤灰、土、聚丙烯纤维混合组成，工艺方法简单可靠，保证粉煤灰土混合料良好的抗冻性能，掺入了聚丙烯纤维的粉煤灰土的无侧限抗压强度比纯粉煤灰土要高，是其强度的１．２６～１．７４倍。本发明专利技术根据季冻区路基冻害机理和结构形式特点，采用抗冻融性好、强度高、价格低廉、环保的新型材料作为路基填料，不但具有理论指导意义，而且对解决工程难题具有直接的现实意义。

Composite powder coal ash soil composite material for road subgrade and preparation method thereof

Using fly ash composite material for highway subgrade, and is composed of fly ash, soil, polypropylene fiber mixing process, the method is simple and reliable, to ensure good frost resistance of fly ash mixture, mixed with fly ash of polypropylene fiber on unconfined compressive strength is higher than that of pure fly ash the soil, its strength is 1.26 ~ 1.74 times. The present invention according to the roadbed freezing injury mechanism and structure characteristics of the seasonal frozen, with good freeze-thaw resistance, high strength, low price, new materials, environmental protection as the roadbed filler, not only has theoretical significance, but also has direct practical meaning for solving engineering problems.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种季冻区公路路基用粉煤灰土复合材料，是在粉煤 灰土中添加一种补强材料以保证粉煤灰土良好的抗冻融性，提高粉煤 灰土抗液化性的同时增强其抗压强度，。
技术介绍
通过近几年对吉林省的长平、长吉、长营及吉江高速公路和营白 二级公路的野外勘查，以及有关部门对辽宁省的沈大、沈山、沈本高 速公路，黑龙江省的哈大高速公路及哈绥高等级公路进行的冻害调查 报告，发现季冻区道路冻害现象十分严重。冻害状况表现为使用冻 胀性土及水文地质条件不良的路段，在冬季负温作用下，水分连续向 上聚流、冻结成冰，在路基上部形成冰夹层，导致路面不均匀隆起， 使柔性路面开裂、刚性路面错缝或折断等现象，称为冻胀。在春融期 间，土基含水过多、不能及时扩散、强度急剧降低，在行车荷载作用 下，路面发生弹簧、裂缝、鼓包、冒泥等现象，称为翻浆。这给公路 的正常运行造成了安全隐患，也额外增大了公路养护费用。我国季节 性冻土分布广泛，遍及长江以北10余省市，占全国总面积的53.5%， 其冻害给国民经济造成很大损失， 一直是我国季冻区道路建设亟待解 决的问题。冻胀与翻浆主要是由于路基的不稳定性造成的，虽然有一些防治季冻区公路冻害的方法，比如用粉煤灰填筑寒冷地区公路路 基，但是纯粉煤灰易液化，效果不理想。如何更有效、更经济地处置 季冻区路基的稳定性，仍然是目前公路工程设计人员研究的主要内 容。因此，在季冻土地区进行道路建设时，路基设计必须以冻融指标 参数为依据，保证路基在动荷载下具有足够的强度和抗冻融性。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种抗冻融性好、强度高、价 格低廉、环保的新型材料作为路基填料，以克服
技术介绍
存在的缺陷。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种公路路基用粉煤灰土复合 材料，其特征在于它是由下列质量百分比组成的原料制成的-粉煤灰28. 3% 38. 3% 土 61. 7% 71. 7%以干质量百分比计，两者之和为100%;聚丙烯纤维的掺量以粉煤灰土混合料的质量百分比计为0. 5% 4%。本专利技术还提供了公路路基用粉煤灰土复合材料的制备方法，其特 征在于将粉煤灰和经过晾晒、碾碎的土按上述比例混合，然后掺入 粉煤灰土混合料的质量百分比为0.5% 4%的聚丙烯纤维，搅拌均匀， 再加水配制达含水率为18% 23%，在保湿器中静置24小时。本专利技术所采用的土样是季冻区路基易冻胀的粉质黏土，采用的粉 煤灰为硅铝型粉煤灰。聚丙烯纤维为直径在0. 02腿 0. 04 mm之间，长度为6 mm,且纤维表面光滑。本专利技术抗冻融性好、强度高、抗液化性好、价格低廉，保证了季 冻区路基的稳定性，制备工艺简单、可靠。而且较少环境污染，具有 明显的社会和经济效益。下面通过试验例进一步说明本专利技术的效果试验例l:将粉煤灰和经过烘干、碾碎、过筛的土样按干质量h 2混合，把混合后的粉煤灰土在击实筒内分层击实成型。使用产自曰本东京的DTC-306型多功能电液伺服动态三轴仪粉煤灰土在常温情况不同围压下动强度为围压^二100尺Pa， =10时的，为168/Ci^， 为336X尸a;围压0"3 =200i^a ， 二 10时的,为 212尺&， ^为424K尸fl;围压^二300i^a， TV, = 10时的,为 246夂& ， <jd为492尺/^ 。动模量为^二116. 3 MPa试验例2:将粉煤灰和经过烘干、碾碎、过筛的土样按干质量l: 2混合，把混合后的粉煤灰土掺入1%聚丙烯纤维在击实筒内分层击实 成型。使用产自日本东京的DTC-306型多功能电液伺服动态三轴仪处 理后粉煤灰土在常温情况不同围压下动强度为围压 =100^>", 7V, = 10时的,为215《Pfl， a^为430AT a;围压0"3 =200 APa ， iV,= 10时的，为278X尸a， c^为556KP";围压0"3=300尺&， 7V,二10时的^为310《Pa， 为620/^"。动模量为￡,141.84 MPa2试验例3:将粉煤灰和经过烘干、碾碎、过筛的土样按干质量l: 2混合，把粉煤灰土掺入1%的聚丙烯纤维后在击实筒内分层击实成 型。将处理后的粉煤灰土试样冻结温度为-5°C;冻结方式封闭条件下快速三向冻结；融化温度为7'C;冻融循环次数达到8次。使用产 自日本东京的DTC-306型多功能电液伺服动态三轴仪分别测出1 8 次冻融循环处理后粉煤灰土动强度、动模量列于下表处理后粉煤灰土在破坏10周的动剪强度和冻融循环次数关系<table>table see original document page 6</column></row><table>处理后粉煤灰土冻融循环与动弹性模量关系表<table>table see original document page 6</column></row><table>从上述试验情况表明，经冻融循环后可导致粉煤灰土和处理后粉煤灰土的动强度下降，在围压300i^"时，粉煤灰土和处理后的粉煤 灰土动强度好于其他两种情况，此时稳定性最好。但处理后的粉煤灰 土动强度高于未处理的粉煤灰土。经过1 3次冻融循环后粉煤灰土 动模量有些波动，在经过4 8次冻融循环后动模量随应变的变化趋 于稳定，聚丙烯纤维处理后的粉煤灰土的动模量高于未处理粉煤灰土 的动模量。具体实施方式实施例h将28. 3%的粉煤灰和经过烘干、碾碎、过筛的71.7% 的土混合，在混合后的粉煤灰土中掺入其质量百分比为0.5%的聚丙 烯纤维，将纤维与粉煤灰土搅拌均匀，再加水配制达含水率为18%， 制成试件，在保湿器中静置24小时。测其无侧限抗压强度为0. 34MPa。实施例2:将38. 3%的粉煤灰和经过烘干、碾碎、.过筛的61. 7% 的土混合，在混合后的粉煤灰土中掺入其质量百分比为1%的聚丙烯 纤维，将纤维与粉煤灰土搅拌均匀，再加水配制达含水率为23%，制 成试件，在保湿器中静置24小时。测其无侧限抗压强度为0.47MPa。实施例3:将33. 3%的粉煤灰和经过烘干、碾碎、过筛的66.7% 的土混合，在混合后的粉煤灰土中掺入其质量百分比为2%的聚丙烯 纤维，将纤维与粉煤灰土搅拌均匀，再加水配制达含水率为22%,制 成试件，在保湿器中静置24小时。测其无侧限抗压强度为0.35MPa。实施例4:将31.5%的粉煤灰和经过烘干、碾碎、过筛的68.5% 的土混合，在混合后的粉煤灰土中掺入其质量百分比为1%的聚丙烯 纤维，将纤维与粉煤灰土搅拌均匀，再加水配制达含水率为21%，制 成试件，在保湿器中静置24小时。测其无侧限抗压强度为0.41MPa。实施例5:将33. 3%的粉煤灰和经过烘干、碾碎、过筛的66.7% 的土混合，在混合后的粉煤灰土中掺入其质量百分比为1%的聚丙烯 纤维，将纤维与粉煤灰土搅拌均匀，再加水配制达含水率为20%，制 成试件，在保湿器中静置24小时。测其无侧限抗压强度为0.37MPa。实施例6:将粉煤灰和经过烘干、碾碎、过筛的土样按干质量l: 2混合，再加水配制达含水率20%，制成试件，在保湿器中静置24小时。测其无侧限抗压强度为0.27MPa。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种公路路基用粉煤灰土复合材料，其特征在于它是由下列质量百分比组成的原料制成的：粉煤灰２８．３％～３８．３％土６１．７％～７１．７％以干质量百分比计，两者之和为１００％；聚丙烯纤维的掺量以粉煤灰土混合料的质量百分比计为０．５％～４％。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘寒冰，魏海斌，程永春，李长雨，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：82[]