减振防冻纤维增强矿物基类胶凝强化路基填料及制备方法技术

本发明专利技术公开一种减振防冻纤维增强矿物基类胶凝强化路基填料及制备方法，按重量份计由如下原料组成：路基填料85‑105份，矿物基类胶凝材料1‑4份，辅料9‑15份和抗裂纤维0.5‑8份，所述矿物基类胶凝材料按重量份计由如下原料组成：角闪石5‑10份、钾长石7‑15份、钛铁矿9‑14份、刚玉石4‑8份、高岭石12‑20份、黑云母10‑18份和辉石14‑20份；所述辅料按重量份计由如下原料组成，碱性激发剂85～95份，表面活性剂0.45～0.8份，减水剂2‑8份。本发明专利技术可解决列车动荷载作用下路基振陷、冻融引发冻害等问题。具有极佳的胶凝固化加固与冻害防控效果。

Anti vibration and anti freezing fiber reinforced mineral based cementitious subgrade filler and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
减振防冻纤维增强矿物基类胶凝强化路基填料及制备方法
本专利技术涉及路基复合材料加固领域，具体涉及一种减振防冻纤维增强矿物基类胶凝强化路基填料及制备方法。
技术介绍
铁路的高速化与重载化已成为国内外轨道交通发展的大趋势，同时也对路基工程的质量提出新的挑战。传统水泥、石灰等固化技术虽可提升一定的强度，但同时也存在弊端与诸多问题，如水泥固化土初凝速度慢、固化收缩大、抗稀释性差的缺陷，且易于开裂；石灰、矿渣固化土早期强度差、强度增加缓慢；水泥和石灰加固盐渍土、有机土、高塑性土改良效果差。我国现有与中长期铁路规划，部分线路穿越季节冻土区，引发季节冻融－轨道交通荷载耦合作用下路基病害，同时带来路基病害控制技术国际性难题。
技术实现思路
针对现有技术存在的缺点与不足，本专利技术提供一种减振防冻纤维增强矿物基类胶凝强化路基填料及制备方法，解决了季节冻融－轨道交通荷载耦合作用下路基稳定控制问题，特别是路基稳定控制中水、变形和振动三大问题。本专利技术采用以下技术方案实现：一种减振防冻纤维增强矿物基类胶凝强化路基填料，按重量份计由如下原料组成：路基填料85-105份，矿物基类胶凝材料1-4份，辅料9-15份和抗裂纤维0.5-8份，所述矿物基类胶凝材料按重量份计由如下原料组成：角闪石5-10份、钾长石7-15份、钛铁矿9-14份、刚玉石4-8份、高岭石12-20份、黑云母10-18份和辉石14-20份；所述辅料按重量份计由如下原料组成，碱性激发剂85～95份，表面活性剂0.45～0.8份，减水剂2-8份。本专利技术具有如下技术特征：1、所述的碱性激发剂为水玻璃和氯化钙的混合物，重量比为3:5-10。2、所述的表面活性剂为三乙醇胺。3、所述的分散剂为大豆磷脂分散剂和羧甲基纤维素钠的一种或两种任意比例组合。4、所述的减水剂为聚羧酸类减水剂、脂肪族类减水剂、胺基类减水剂、萘系减水剂中的一种，减水率为25-30％。5、所述的抗裂纤维为聚丙烯纤维、聚乙烯醇纤维、聚酯纤维、聚乙烯纤维、玻璃纤维、粘胶纤维中任意一种或任意几种的任意比例组合，纤维长度为3-50mm。6、所述矿物基类胶凝材料经过高温加热活化处理，碾磨成粉。7、如上所述的强化路基填料的制备方法，包括如下步骤：步骤1，利用传输装置输送矿物基类胶凝材料和辅料到一定高度处的胶凝材料入口，由喷射机按指定压力采用自然强风喷射作业；步骤2，利用传输装置输送路基素填料到一定高度处的路基填料入口，设定指定下料速度，利用路基填料入口下方安装的飞轮叶片高速旋转抛甩作业；步骤3，抗裂纤维以纤维锭形式由吊机提升一定高度放在设有筒子架的密封箱内，位于纤维入口附近，按设计长度等时在纤维入口处裁剪抗裂纤维，由10-20个喷嘴共同喷射抗裂纤维，由喷射机按指定压力采用雾化水强风喷射作业。步骤4，按所需的加固方案设计矿物基类胶凝材料和辅料、路基填料、抗裂纤维三者的作业速度，共同出料一次成型；步骤5，再将加工好的成品立刻运送到施工现场喷洒、分层摊铺、分层碾压、养护成型。本专利技术具有如下有益效果及优点：具有极佳的胶凝固化加固与冻害防控效果，弥补了路基多孔性、散体性、易裂性和易损伤等缺陷，显著提高路基强度、稳定性、抗渗性、抗振性、抗冻性和承载力，有效解决了路基水的问题和结构增强问题。短纤维均匀掺入填料中对路基填料具有很好的改善三维性能作用，特别是显著改良填筑层的三维微结构，有效控制路基侧向和沉降变形。矿物基类胶凝路基填筑材料的初凝时间小于42min，胶凝膨胀率大于1％，胶凝结实率达到100％，抗压强度为6-7MPa，渗透系数小于10-7cm/s，抗冻系数100％。可有效控制复杂环境路基稳定性与防冻害的功效，在复杂冻融环境与列车往复振动作用下依然保持良好的工作性能，满足冻融区铁路路基工程要求，延长路基使用寿命。附图说明图1为一种减振防冻纤维增强矿物基类胶凝强化路基填料的制备方法示意图；图2为矿物基类胶凝材料、纤维单一加固与联合加固动力特性图。图中：1、矿物基类胶凝材料和辅料入口；2、自然强风仪；3、路基素填料入口；4、抗裂纤维入口；5、雾化水强风仪；6、出料口。具体实施方式为了实现本专利技术的目的、技术方案，结合实施例对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。实施例1一种减振防冻纤维增强矿物基类胶凝强化路基填料，按重量份计由如下原料组成：路基填料105份，矿物基类胶凝材料4份，辅料15份和抗裂纤维8份，所述矿物基类胶凝材料按重量份计由如下原料组成：角闪石10份、钾长石15份、钛铁矿14份、刚玉石8份、高岭石20份、黑云母18份和辉石20份；所述辅料按重量份计由如下原料组成，碱性激发剂95份，表面活性剂0.8份，减水剂8份。所述的碱性激发剂为水玻璃和氯化钙的混合物，重量比为3:10。所述的表面活性剂为三乙醇胺。所述的分散剂为大豆磷脂分散剂。所述的减水剂为聚羧酸类减水剂减水率为25-30％。所述的抗裂纤维为聚丙烯纤维、聚乙烯醇纤维，纤维长度为3-50mm。矿物基类胶凝材料加工工艺：经过高温活化处理，再将活化产物进行超细碾磨，制作成活性极大的矿物基类胶凝材料；矿物基类胶凝路基填筑材料的初凝时间小于42min，胶凝膨胀率大于1％，胶凝结实率达到100％，抗压强度为6-7MPa，渗透系数小于10-7cm/s，抗冻系数100％。接着，将配备好的矿物基类胶凝材料和辅料利用传输装置输送到一定高度处的胶凝材料入口，由喷射机按指定压力采用自然强风喷射作业。接着，利用传输装置输送路基素填料到一定高度处的路基填料入口，设定指定下料速度，利用路基填料入口下方安装的飞轮叶片高速旋转抛甩作业。接着，纤维以纤维锭形式由吊机提升一定高度放在设有筒子架的密封箱内，位于纤维入口附近，按设计长度等时在纤维入口处裁剪纤维，一般由10-20个喷嘴共同喷射纤维，由喷射机按指定压力采用雾化水强风喷射作业。其中，抗裂纤维包括聚丙烯纤维、聚乙烯醇纤维、聚酯纤维、聚乙烯纤维、玻璃纤维、粘胶纤维中任意一种或几种的组合，纤维长度为3-50mm。纤维具有较高的抗拉性能，可有效补偿路基收缩开裂，良好的防裂性能，改善变形。接着，按所需的加固方案设计，矿物基类胶凝材料和辅料、路基素填料、纤维材料三者的作业速度，共同出料一次成型。最后，再将加工好的纤维增强矿物基类胶凝路基填料成品立刻运送到施工现场喷洒、分层摊铺、分层碾压、碾压成型、自然养护。在路基加固工程应用中，取得显著的技术、安全、节减等效益。实施例2一种减振－防冻纤维增强矿物基类胶凝强化路基填料，各原料按重量份计由如下原料组成：路基填料85份，矿物基类胶凝材料1份，辅料9份和抗裂纤维0.5份，所述矿物基类胶凝材料按重量份计由如下原料组成：角闪石5份、钾长石7份、钛铁矿9份、刚玉石4份、高岭石12份、黑云母10份和辉石14份；所述辅料按重量份计由如下原料组成，碱性激发本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种减振防冻纤维增强矿物基类胶凝强化路基填料，其特征在于，按重量份计由如下原料组成：路基填料85-105份，矿物基类胶凝材料1-4份，辅料9-15份和抗裂纤维0.5-8份，所述矿物基类胶凝材料按重量份计由如下原料组成：角闪石5-10份、钾长石7-15份、钛铁矿9-14份、刚玉石4-8份、高岭石12-20份、黑云母10-18份和辉石14-20份；所述辅料按重量份计由如下原料组成，碱性激发剂85～95份，表面活性剂0.45～0.8份，减水剂2-8份。/n

【技术特征摘要】
1.一种减振防冻纤维增强矿物基类胶凝强化路基填料，其特征在于，按重量份计由如下原料组成：路基填料85-105份，矿物基类胶凝材料1-4份，辅料9-15份和抗裂纤维0.5-8份，所述矿物基类胶凝材料按重量份计由如下原料组成：角闪石5-10份、钾长石7-15份、钛铁矿9-14份、刚玉石4-8份、高岭石12-20份、黑云母10-18份和辉石14-20份；所述辅料按重量份计由如下原料组成，碱性激发剂85～95份，表面活性剂0.45～0.8份，减水剂2-8份。


2.根据权利要求1所述的一种减振防冻纤维增强矿物基类胶凝强化路基填料，其特征在于，所述的碱性激发剂为水玻璃和氯化钙的混合物，重量比为3:5-10。


3.根据权利要求1所述的一种减振防冻纤维增强矿物基类胶凝强化路基填料，其特征在于，所述的表面活性剂为三乙醇胺。


4.根据权利要求1所述的一种减振防冻纤维增强矿物基类胶凝强化路基填料，其特征在于，所述的分散剂为大豆磷脂分散剂和羧甲基纤维素钠的一种或两种任意比例组合。


5.根据权利要求1所述的一种减振防冻纤维增强矿物基类胶凝强化路基填料，其特征在于，所述的减水剂为聚羧酸类减水剂、脂肪族类减水剂、胺基类减水剂、萘系减水剂中的一种，减水率为25-30％。


6.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐亮，凌贤长，赵莹莹，罗军，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23