一种路基填料及其制备方法技术

本发明专利技术提出了一种路基填料及其制备方法，属于路基技术领域。将粉煤灰和熟石灰混合球磨至纳米级后，经过聚多巴胺改性处理，与黄土混合反应，得到的改性黄土酸化后，进一步与阴离子表面活性剂反应进行疏水化处理，然后得到的疏水化黄土与硫酸盐溶液态混合，干燥，进一步强夯、挤密后，得到路基填料。本发明专利技术制得的路基填料，不仅力学性能佳，强度大，几乎没有震陷性，几乎可以完全消除地基土的液化势，将低成本的黄土改性成为高附加值得路基填料，且制备方法简单，反应条件温和，制得的路基填料应用面广，具有广阔的应用前景。具有广阔的应用前景。具有广阔的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种路基填料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及路基
，具体涉及一种路基填料及其制备方法。

技术介绍

[0002]路基作为整个交通运输系统的重要组成部分，其直接承受上部结构荷载及车辆静动荷载的长期作用，而路基质量的好坏直接影响行车速度与行车安全，因此有必要采用优质的路基填料填筑。然而，不良路基填料膨胀土分布广泛，膨胀土具有明显的胀缩性、超固结性和多裂隙性，给路基施工建设带来了相当大的危害。在膨胀土场地进行道路路基建设时，天然场地的填料不符合高等级公路、铁路路基填筑的基本要求。
[0003]关中地区分布着大量自重湿陷性黄土，这种黄土疏松多孔，强度低，承载力弱，其技术指标不满足路基填料使用要求。因此，可采用化学改良的方式对黄土进行处理，以提高黄土强度，增强稳定性，减少及防止路基病害，以保证道路安全运营。而关中地区属于温带大陆性气候，冬季气温下降，寒冷干燥，路基土体在外界温度的变化下，会受到冻胀、冻融作用的影响，路基填料技术性质难免发生改变，从而影响路基强度与稳定性。因此，结合现场路基所处自然环境，研究化学改良黄土抗冻性能具有重大现实意义。
[0004]张向东等建立了不同聚苯乙烯泡沫(expanded polystyrene，EPS)颗粒掺量的改良土冻胀率与冻融次数的关系式。马冰研究发现冻融循环条件下石灰改良盐渍土粉粒含量明显增多、液塑限略微降低。张淑玲等研究了冻融循环作用后水泥土和粉煤灰土单轴抗压强度的影响因素，得出粉煤灰土抗冻性较优的结论。庞文台等和陈四利等研究了冻融循环作用下水泥土力学性能的变化。李晓媛和吕擎峰等研究发现，黄土中掺入石灰、水泥等改性剂后可降低土体冻胀率、提高抗冻性能。
[0005]由此可知，路基土体结构强度及稳定性与现场自然环境(气候温度、水文条件等)紧密相关。目前，在路基填料选择与设计时较少考虑现场路基土体的实际温度与湿度，导致路基在冻融作用下出现不均匀沉降，使得道路结构发生破坏。另外，含水率是影响路基抗冻性能的重要因素之一，而路基施工含水率与室内最佳含水率存在偏差，对于冬季寒冷的关中地区来说，路基土体易产生不同程度的冻胀。
[0006]天然黄土的微结构试验结果表明，黄土颗粒之间存在团絮状胶结物质，颗粒呈镶嵌分布，镶嵌的颗粒以点接触为主，架空孔隙十分明显，而架空孔隙是造成黄土高压缩性、湿陷性和低强度等不良工程特性的主要原因。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于提出一种路基填料及其制备方法，制得的路基填料，不仅力学性能佳，强度大，几乎没有震陷性，几乎可以完全消除地基土的液化势，将低成本的黄土改性成为高附加值得路基填料，且制备方法简单，反应条件温和，制得的路基填料应用面广，具有广阔的应用前景。
[0008]本专利技术的技术方案是这样实现的：
[0009]本专利技术提供一种路基填料的制备方法，将粉煤灰和熟石灰混合球磨至纳米级后，经过聚多巴胺改性处理，与黄土混合反应，得到的改性黄土酸化后，进一步与阴离子表面活性剂反应进行疏水化处理，然后得到的疏水化黄土与硫酸盐溶液态混合，干燥，进一步强夯、挤密后，得到路基填料。
[0010]作为本专利技术的进一步改进，包括以下步骤：
[0011]S1.混合改性材料的制备：将粉煤灰、熟石灰混合均匀，得到物料，球磨，得到混合改性材料；
[0012]S2.聚多巴胺改性材料的制备：将步骤S1制得的混合改性材料分散在水中，加入多巴胺盐酸盐和催化剂，加热反应，离心，洗涤，干燥，得到聚多巴胺改性材料；
[0013]S3.改性黄土的制备：将黄土分散在水中，加入步骤S2制得的聚多巴胺改性材料混合均匀，加热反应，过滤，干燥，得到改性黄土；
[0014]S4.酸化处理：将步骤S3制得的改性黄土加入酸液中浸泡处理，过滤，洗涤，得到酸化改性黄土；
[0015]S5.疏水化处理：将步骤S4制得的酸化改性黄土分散在水中，加入阴离子表面活性剂，混合均匀，加热反应，得到疏水化改性黄土；
[0016]S6.混合处理：将步骤S5制得的疏水化改性黄土分散在水中，加入硫酸盐，搅拌混合均匀，蒸发除去溶剂，干燥，得到混合料；
[0017]S7.强夯、挤密处理：将步骤S6制得的混合料在一定的压力下进行强夯、挤密处理，制得路基填料。
[0018]作为本专利技术的进一步改进，步骤S1中所述粉煤灰、熟石灰的质量比为7
‑
12:2
‑
5；所述球磨的条件为以玛瑙球为磨球，以乙醇为球磨介质，按物料：玛瑙球：乙醇质量比为1:1
‑
2:1.2
‑
1.7分别称取物料、玛瑙球和乙醇，将物料、玛瑙球和乙醇加入球磨罐中，搅拌，使原料均匀分散于乙醇中，然后将其进行球磨5
‑
7h；步骤S2中所述混合改性材料、多巴胺盐酸盐和催化剂的质量比为20
‑
30:25
‑
32:2
‑
3；所述催化剂为含有3
‑
5wt％钴盐的，pH＝6.5
‑
6.7的Tris
‑
HCl溶液；所述加热反应的温度为40
‑
50℃，时间为2
‑
4h。
[0019]进一步地，所述钴盐选自氯化钴、硫酸钴中的至少一种。
[0020]作为本专利技术的进一步改进，步骤S3中所述黄土、聚多巴胺改性材料的质量比为10
‑
15:5
‑
7；所述加热反应的温度为35
‑
45℃，时间为1
‑
3h；步骤S4中所述酸液为1
‑
3mol/L的盐酸或硫酸溶液；所述浸泡时间为30
‑
50min；所述改性黄土和酸液的固液比为1:3
‑
5g/mL。
[0021]作为本专利技术的进一步改进，步骤S5中所述阴离子表面活性剂选自十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基磺酸钠、十六烷基苯磺酸钠、十六烷基磺酸钠、十六烷基硫酸钠、十八烷基苯磺酸钠、十八烷基磺酸钠、十八烷基硫酸钠中的至少一种；所述酸化改性黄土和阴离子表面活性剂的质量比为10:3
‑
5；所述加热反应的温度为30
‑
40℃，时间为0.5
‑
1.5h。
[0022]作为本专利技术的进一步改进，所述阴离子表面活性剂为十八烷基硫酸钠和十八烷基磺酸钠的复配混合物，质量比为3
‑
5:2。
[0023]十八烷基硫酸钠和十八烷基磺酸钠的疏水烷基链较长，疏水改性后，长链烷基链在外端，具有更好的疏水效果，大大减少了黄土内部的毛细吸水现象，有利于保持黄土内部干燥。同时，经过十八烷基硫酸钠和十八烷基磺酸钠复合改性后，制得的路基填料具有更好
的耐低温性能，冻胀变形较小，冻胀率更低。
[0024]作为本专利技术的进一步改进，步骤S6中所述所述疏水化改性黄土和硫酸盐的质量比为100:3
‑
5；所述硫酸盐选自硫酸钠、硫本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种路基填料的制备方法，其特征在于，将粉煤灰和熟石灰混合球磨至纳米级后，经过聚多巴胺改性处理，与黄土混合反应，得到的改性黄土酸化后，进一步与阴离子表面活性剂反应进行疏水化处理，然后得到的疏水化黄土与硫酸盐溶液态混合，干燥，进一步强夯、挤密后，得到路基填料。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.混合改性材料的制备：将粉煤灰、熟石灰混合均匀，得到物料，球磨，得到混合改性材料；S2.聚多巴胺改性材料的制备：将步骤S1制得的混合改性材料分散在水中，加入多巴胺盐酸盐和催化剂，加热反应，离心，洗涤，干燥，得到聚多巴胺改性材料；S3.改性黄土的制备：将黄土分散在水中，加入步骤S2制得的聚多巴胺改性材料混合均匀，加热反应，过滤，干燥，得到改性黄土；S4.酸化处理：将步骤S3制得的改性黄土加入酸液中浸泡处理，过滤，洗涤，得到酸化改性黄土；S5.疏水化处理：将步骤S4制得的酸化改性黄土分散在水中，加入阴离子表面活性剂，混合均匀，加热反应，得到疏水化改性黄土；S6.混合处理：将步骤S5制得的疏水化改性黄土分散在水中，加入硫酸盐，搅拌混合均匀，蒸发除去溶剂，干燥，得到混合料；S7.强夯、挤密处理：将步骤S6制得的混合料在一定的压力下进行强夯、挤密处理，制得路基填料。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中所述粉煤灰、熟石灰的质量比为7
‑
12:2
‑
5；所述球磨的条件为以玛瑙球为磨球，以乙醇为球磨介质，按物料：玛瑙球：乙醇质量比为1:1
‑
2:1.2
‑
1.7分别称取物料、玛瑙球和乙醇，将物料、玛瑙球和乙醇加入球磨罐中，搅拌，使原料均匀分散于乙醇中，然后将其进行球磨5
‑
7h；步骤S2中所述混合改性材料、多巴胺盐酸盐和催化剂的质量比为20
‑
30:25
‑
32:2
‑
3；所述催化剂为含有3
‑
5wt％钴盐的，pH＝6.5
‑
6.7的Tris
‑
HCl溶液；所述加热反应的温度为40
‑
50℃，时间为2
‑
4h。4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤S3中所述黄土、聚多巴胺改性材料的质量比为10
‑
15:5
‑
7；所述加热反应的温度为35
‑
45℃，时间为1
‑
3h；步骤S4中所述酸液为1
‑
3mol/L的盐酸或硫酸溶液；所述浸泡时间为30
‑
50min；所述改性黄土和酸液的固液比为1:3
‑
5g/mL。5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤S5中所述阴离子表面活性剂选自十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基磺酸钠、十六烷基苯磺酸钠、十六烷基磺酸钠、十六烷基硫酸钠、十八烷基苯磺酸钠、十八烷基磺酸钠、十八烷基硫酸钠中的至少一种；所述酸化改性黄土和阴离子表面活性剂的质量比为10:3
‑
5；所述加热反应的温度为30
‑
40℃，时间为0.5
‑
1.5h。6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述阴离子表面活性剂为十八烷基硫酸钠和十八烷基...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘卫星，刘建武，石晓建，毛军喜，刘圣东，刘义，蔡坤坤，陈都，耿毅，邹斌，王海飞，樊正，刘海洋，
申请(专利权)人：中交第三航务工程局有限公司，
类型：发明
国别省市：