[发明专利]一种纤维增韧抗裂型水泥稳定碎石、制备方法和施工方法

说明书

本发明涉及一种纤维增韧抗裂型水泥稳定碎石、制备方法和施工方法，按重量份数计包括如下各组分，集料100份、水泥3.0‑5.0份、水3.5‑5.5份；纤维体积掺量0.05‑0.18份。本发明提出的纤维增韧抗裂型水泥稳定碎石及其制备和施工方法。通过在水泥稳定碎石中添加自制的纤维，形成加筋体水泥稳定碎石材料，增强材料内部的极限拉应变，阻止或延缓材料内部裂缝的产生，提高材料的抗裂性能，延长道路的使用寿命。

技术领域

本发明属于一种路基路面用水泥稳定碎石，尤其涉及一种纤维增韧抗裂型水泥稳定碎石、制备方法和施工方法。

背景技术

现阶段我国高等级公路路面结构多选用半刚性基层沥青路面结构，高速公路的结构性能要求更高，多选用水泥稳定碎石作为半刚性基层材料，具有强度较高，且强度会随龄期不断增长，板体性好，弯沉较小和荷载扩散能力较强等有点。同时水泥稳定碎石具有良好的水稳定性和抗冻性，其承载能力受水的作用和在多次冻融循环作用影响不大。

但是，水泥稳定碎石以其优越的工程特性广泛用作高速公路路面基层材料，但随着高速公路通车使用后，水泥稳定碎石的缺点与不足也逐渐暴露，其中以裂缝病害最为严重，并已成为影响路面结构最常见的病害。水泥稳定碎石因其自身的特殊性，对温度和湿度比较敏感，会因结构内温度及水分的降低产生收缩现象，一旦材料自身的收缩应变超过材料极限拉应变，材料将被拉裂而出现裂缝。最关键的是，基层的裂缝会在温度、水分和超载的综合影响下，逐渐向上扩展直至面层顶面，形成一道贯穿于整体路面的裂缝，严重影响路面耐久性。

有鉴于上述现有水泥稳定碎石存在的缺陷，本发明人基于从事此类材料多年丰富经验及专业知识，配合理论分析，加以研究创新，以期开发一种抗裂型水泥稳定碎石，提高其路用性能。

发明内容

本发明的第一个目的是提供一种纤维增韧抗裂型水泥稳定碎石，通过配方的优化，提高水泥稳定碎石抗裂性能。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

本发明提出的纤维增韧抗裂型水泥稳定碎石，按重量份数计包括如下各组分，集料100份、水泥3.0-5.0份、水3.5-5.5份；纤维体积掺量0.05-0.18份。

作为优选的，其中集料包括粒径为20-30mm的1#料、粒径为10-20mm的2#料、粒径为5-10mm的3#料和粒径为0-5mm的4#料。

作为优选的，其中集料经1#料、2#料、3#料和4#料混合后级配满足：通过筛孔尺寸为31.5mm的百分率为100％、通过筛孔尺寸为26.5mm的百分率为95-100％、通过筛孔尺寸为19.0mm的百分率为68-86％、通过筛孔尺寸为9.5mm的百分率为44-62％、通过筛孔尺寸为4.75mm的百分率为27-42％、通过筛孔尺寸为2.36mm的百分率为18-20％、通过筛孔尺寸为0.6mm的百分率为8-15％以及通过筛孔尺寸为0.075mm的百分率为0-5％；采用该类级配，为骨架密实结构类型的混合料，能够使粗集料之间的嵌挤作用发挥出来，且粘结材料的作用也能突出，因而有利于提升混合料各方面的综合性能。

作为优选的，使用的纤维为聚丙烯腈纤维，聚丙烯腈纤维为聚丙烯腈原粉溶于溶剂中，经喷丝挤出，两次凝固浴成形，致密化及热定型操作制备。

作为优选的，其中纤维的直径范围为0.07～0.12mm、长度范围为6～11mm、弹性模量大于17GPa、抗拉强度大于420MPa的聚丙烯腈纤维。

作为优选的，水泥选用P·O42.5缓凝水泥；其中水泥的比表面积≥300m²/kg；水泥的初凝时间≥180min，水泥的终凝时间≥360min；水泥的安定性≤5mm；水泥的3天抗折强度≥3.0MPa；水泥的3天抗压强度≥18.0MPa；如果水泥凝结时间过低，施工过程中水泥的凝结，不利于后续操作；若水泥强度过低则影响最终水泥稳定碎石的成型强度，因此，本发明技术方案对选用的水泥性能有较高的要求。