一种基于粉细砂基质的人工粗粒料的制备方法技术

本发明专利技术公开了基于粉细砂基质的人工粗粒料的制备方法，包括以下步骤：确定在建铁路工程的线路级别；根据所述线路级别确定对应的铁路路基填料等级；确定与铁路路基填料等级适应的人工粗粒料强度控制指标；水泥与水混合拌匀，形成水泥浆，所述水泥浆的水灰质量比为0.4‑1.0，再将水泥浆和粉细砂颗粒拌合均匀，形成成团的水泥砂浆；成团的水泥砂浆，将其破碎后筛选出粒径大于60mm的颗粒进行再次破碎，得到粒径小于60mm的人工粗粒料。本发明专利技术的有益效果是提升粉细砂路基填料级别，充分利用铁路沿线地区的路基填料调配，变废为宝，有效改善填料的承载性能和压实性能，降低铁路工程造价。

【技术实现步骤摘要】
一种基于粉细砂基质的人工粗粒料的制备方法
本专利技术属于铁路工程不良路基填料加固改良
，具体涉及一种基于粉细砂基质的人工粗粒料的制备方法。
技术介绍
截止至2016年底，我国铁路运营总里程达到12万公里，这也标志着我国铁路工程建设和运营达到了一个全新阶段，已基本实现对我国中东部大部分地区的高密度覆盖。与此同时，我国西北地区及东北的内蒙古、辽宁地区存在较大面积的沙漠，如何在沙漠地区修建高等级铁路，解决路基填料的选材和填料质量控制问题，始终是制约沙漠地区铁路修建和运营安全性的核心问题。不同于我国东部沿海和中部人口密集区，沙漠地区自然条件恶劣，建筑材料稀少，基本需要全部外运，这也导致沙漠地区修建高等级铁路的成本相对高昂。由于不同地质成因，不同地区沙漠中的砂颗粒级配存在较大差别，西北地区在强烈风蚀作用下，沙漠颗粒中具有较大粒径的砾石颗粒，经过适当的级配调整就可以作为路基填料。但是，我国甘肃、内蒙古以及辽宁部分地区的沙漠，其颗粒组成以粉细砂颗粒为主，根据《铁路路基设计规范》，粉细砂路基填料的分组仅为C2和C3组水平，而我国对铁路路基基床填料的要求规定，基床表层不允许采用粉细砂路基填料。因此，粉细砂填料在铁路工程路基填料应用中存在严格限制，应用范围十分有限，工程应用中一般通过土质改良方法，在粉细砂路基填料中掺拌水泥，形成水泥基质固化粉细砂路基。对于水泥基质固化的粉细砂铁路路基，只有当掺灰量达到5％以上，改良后的水泥质粉细砂路基才能满足路基填料的压实和承载力要求。但是，水泥掺量过高情形下，由于填料中的黏粒和大粒径砾石颗粒均不足，会导致水泥固化后的粉细砂路基出现严重开裂，严重影响铁路路基费安全性。因此，铁路工程对粉细砂路基填料的掺灰量有严格限制，掺灰量过少，改良后的粉细砂路基不宜压实，承载力不足；掺灰量过大则会引起粉细砂路基的严重开裂。粉细砂路基填料产生和出现上述问题的根本原因在于粉细砂填料级配不良，缺少大粒径砂石颗粒和黏粒，掺拌水泥压实方法虽然可以补充部分胶凝填充料，但由于掺灰量小，养护不充分，产生的胶凝填充物不足，导致水泥改良后的粉细砂路基出现严重干裂。按照《铁路路基设计规范》中对铁路路基基床填料要求的规定，基床表层不允许采用粉细砂路基填料，为减少建造成本，工程中采用就近取土。由于粉细砂路基填料中缺少黏粒和大粒径砂石颗粒，在工程应用中通过在粉细砂中掺拌水泥，形成水泥基质固化粉细砂路基，以满足路基填料的施工标准。铁路工程对水泥基质固化的粉细砂路基填料的掺灰量有严格要求，当掺灰量达到5％以上，改良后的水泥质粉细砂路基才能满足路基填料的压实和承载力要求。但是，掺灰量不好控制，当掺灰量过多，水泥固化后的粉细砂路基出现开裂，严重影响铁路路基费安全性，当掺灰量过少，改良后的粉细砂路基不宜压实，承载力不足。因此，需要采用一种能够改善粉细砂填料的颗粒级配，调整路基填料的最终颗粒级配，有效改善粉细砂填料路基的承载性能和压实性能，防治水泥改良后的铁路路基开裂的方法，实现对粉细砂填料的优化改良和工程化利用的目的。
技术实现思路
本专利技术针对我国铁路路基工程中粉细砂作为路基填料中存在的填料级别低、改良效果差的问题，专利技术了一种快速、经济、高效，提升粉细砂路基填料级别的基于粉细砂基质的人工粗粒料的制备方法。为此，本专利技术的技术方案如下：一种基于粉细砂基质的人工粗粒料的制备方法，包括以下步骤：S1.确定在建铁路工程的线路级别；S2.根据所述线路级别确定对应的铁路路基填料等级；S3.确定与铁路路基填料等级适应的人工粗粒料强度控制指标；S4.水泥与水混合拌匀，形成水泥浆，其中所述水泥浆的水灰质量比为0.4-1.0；再将所述水泥浆和粉细砂颗粒拌合均匀，形成成团的水泥砂浆；S5.取步骤S4中成团的水泥砂浆，将其破碎，筛选出粒径大于60mm的颗粒进行再次破碎，得到粒径小于60mm的不同粒径的人工粗粒料。进一步，所述步骤S5中的水泥砂浆和粉细砂颗粒采用拌合抱团方法成团，然后将成团的水泥砂浆遮阴洒水养护一天后，经机械破碎形成不同粒径的人工粗粒料，得出的人工粗粒粒料继续养护至设计强度再进行筛分。进一步，继续养护的时间为28天，养护后的强度至少为20MPa。进一步，所述步骤S5中的水泥浆和粉细砂颗粒采用机械压制成团的方法成团，然后直接压制成不同粒径的人工粗粒料。进一步，所述步骤S4中的水泥为标号不小于42.5的普通硅酸盐水泥。本专利技术具有的优点和积极效果(1)以沙漠地区的粉细砂为主要原料，通过水泥浆拌合方法，将小粒径的粉细砂颗粒粘结成整体，养护后破碎形成不同粒径的符合设计强度的人工粗粒料，解决了沙漠地区高等级路基填料必须外运的问题，降低了铁路工程路基填筑的整体造价。与此同时，沙漠地区存在大量的粉细砂，如果能将粉细砂作为路基填料，不仅可以变废为宝，还可以充分利用铁路沿线地区的路基填料进行调配，降低铁路工程造价。(2)采用水泥浆拌合或机械压制成型方法，适用于各种类型的粉细砂填料，现场拌制、就地取材，并通过人工养护，使得制得的人工粗粒料强度不低于20MPa，满足铁路工程路基填料的强度要求，有效解决了由于人工粗粒料强度不足引起的路基填料压实过程中的颗粒破碎问题，工程化应用前景广阔。(3)采用颗粒级配配比方法，将人工粗粒料与粉细砂以一定比例混合，使得混合后的人工粗粒料与粉细砂的混合填料具有良好的颗粒级配，既满足了路基填料压实的要求还有效降低粉细砂填料改良中的水泥用量，节约工程造价。(4)人工粗粒料与粉细砂拌合形成的路基填料经填筑压实后，仍以颗粒形式存在，将原有的粉细砂填料从C级填料水平提升至B级填料水平，使得作为铁路路基填料的应用范围更为宽泛，压实后的路基粗细颗粒分布均匀，有效防止水泥固化粉细砂路基运营过程中的路基开裂问题，提高了路基的整体耐久性和稳定性。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术的基于粉细砂基质的人工粗粒料的制作方法进行详细说明。实施例一：基于粉细砂基质的人工粗粒料的制备方法主要包括以下几步：1.线路等级确定：根据铁路设计要求确定铁路线路等级，修筑的铁路为时速250公里并预留300公里提速条件的高速铁路。2.路基填料适用类别确定：根据《铁路路基设计规范》(TB10001-2016)，高速铁路基床底层填料可选填料类别为砂石类、砂类土中的A、B组填料或化学改良土，粒径限值不超过60mm，压实系数不小于0.95，地基系数K30大于130MPa/m，明确适用的铁路路基填料级别。3.人工粗粒料强度等级及级配要求：根据明确的铁路路基填料级别，从而确定对应的人工粗粒料颗粒强度要求和级配要求。4.配置水泥砂浆：选用标号为42.5的普通硅酸盐水泥与水混合，水灰质量比为0.5拌合配置水泥浆，制成的水泥浆与就地选取的粉细砂颗粒拌合均匀，制成水泥砂浆。5.人工粗粒料制作：采用水泥浆拌合抱团方法制作人工粗粒料，将拌合抱团的水泥砂浆遮阴洒水养护1天后，采用破碎机械将凝固养护后的水泥砂浆破团，形成具有不同粒径的人工粗粒料，得出的人工粗粒料继续养护28天，养护强度至设计强度，筛出粒径大于60mm的颗粒并对其进行再次破碎，通过筛分法的不同标准尺寸的筛孔来测试人工粗粒料的粒径，利用筛分法测得出标准人工粗粒料，从而得出相应的人工粗粒料级配。施工前，根据测定的人工粗粒料级配和粉细砂颗粒级配，按本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于粉细砂基质的人工粗粒料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：S1.确定在建铁路工程的线路级别；S2.根据所述线路级别确定对应的铁路路基填料等级；S3.确定与铁路路基填料等级适应的人工粗粒料强度控制指标；S4.水泥与水混合拌匀，形成水泥浆，其中所述水泥浆的水灰质量比为0.4‑1.0；再将所述水泥浆和粉细砂颗粒拌合均匀，形成成团的水泥砂浆；S5.取步骤S4中成团的水泥砂浆，将其破碎，筛选出粒径大于60mm的颗粒进行再次破碎，得到粒径小于60mm的不同粒径的人工粗粒料。

【技术特征摘要】
1.一种基于粉细砂基质的人工粗粒料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：S1.确定在建铁路工程的线路级别；S2.根据所述线路级别确定对应的铁路路基填料等级；S3.确定与铁路路基填料等级适应的人工粗粒料强度控制指标；S4.水泥与水混合拌匀，形成水泥浆，其中所述水泥浆的水灰质量比为0.4-1.0；再将所述水泥浆和粉细砂颗粒拌合均匀，形成成团的水泥砂浆；S5.取步骤S4中成团的水泥砂浆，将其破碎，筛选出粒径大于60mm的颗粒进行再次破碎，得到粒径小于60mm的不同粒径的人工粗粒料。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤S...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋绪国，王召祜，郭帅杰，陈洪运，
申请(专利权)人：中国铁路设计集团有限公司，
类型：发明
国别省市：天津,12