[发明专利]一种二灰碎石基层材料及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种二灰碎石基层材料，其特征在于，以质量份数计，其原料包括：石灰5～9份、α型半水石膏12～21份、粉煤灰7～12份、季铵树脂0.03～0.05份、集料80～90份。本发明还提供了上述二灰碎石基层材料的制备方法及其在路面基层中的应用。采用本发明提供的二灰碎石基层材料可以减轻二灰碎石收缩特性以及提高抗弯拉强度，从而避免沥青路面的反射裂缝，提高沥青路面的使用寿命，满足高速行驶的舒适性、安全性和经济性。

技术领域

本发明涉及路面半刚性基层材料改善技术领域，更具体的说，它涉及一种二灰碎石基层材料。

背景技术

为了适应公路建设的需要,半刚性路面基层材料以其优良的工作性能和显著的经济效益在我国公路建设中得到了广泛应用。我国已建成高速公路的路面,95％左右是半刚性基层沥青混凝土路面简称半刚性路面。半刚性材料是指凡是用无机结合料稳定的各种土当其强度符合规定的要求时,统称半刚性材料,它包括水泥稳定土、石灰稳定土、石灰稳定工业废渣和综合稳定土。

石灰粉煤灰稳定碎石也称二灰碎石是一种广泛使用的路面半刚性基层材料。二灰碎石可以看作是由基体相石灰、粉煤灰和分散相集料组成的两相复合材料。粉煤灰是一种火力发电厂的副产物,是一种火山灰材料,其主要成分是氧化硅和氧化铝,次要成分是碳和铁、钙、镁及硫的氧化物。在有石灰和水的条件下,粉煤灰与氢氧化钙反应并能生成有胶凝性的物质,继而把碎石胶结成整体,使其具有较高的强度及稳定性,二灰碎石基层具有明显的水硬性、缓凝性、板体性,但耐磨性较差。其强度形成除了受材料性能和组成比例的影响外,还跟温度和湿度有关。由于粉煤灰颗粒为空心玻璃球体,所以其干缩系数和温度收缩系数比其它半刚性材料小,对减少温缩裂缝和干缩裂缝具有重要意义。二灰碎石成型后,强度较高,水稳性好,用在公路工程建设中,其具有以下优势：a.强度及各方面性能都能保证沥青混凝上面层或水泥混凝土面层的质量要求；b.二灰中粉煤灰的质量容易满足要求；c.施工比较方便,质量较易控制；d.耐久性好、水稳性好、变形小；e.价格相对低廉。由于二灰碎石具有这些优点,所以其应用前景十分广阔。

虽然二灰碎石半刚性基层具有良好的路用性能,但是由于石灰、粉煤灰、碎石和水经拌和、压实后,因蒸发和混合料内部发生水化作用,混合料的水分会不断减少。由于水的减少而发生的毛细管作用、吸附作用、分子间力作用,会引起体积收缩,即干缩。另外组成二灰碎石半刚性材料的三个相,即固相、液相水和气相在降温过程中相互作用的结果,也会产生体积收缩,即温度收缩。由于二灰碎石的强度发展比较慢,在其硬化的初期,当干缩或温缩很大时,铺筑好的半刚性基层很容易产生裂缝,更为严重的是这种裂缝还会促成沥青路面的面层形成反射裂缝,从而导致半刚性基层沥青路面使用性能的降低。另外,二灰碎石混合料的抗弯拉强度明显低于其抗压强度,根据半刚性材料的力学特性和对车轮荷载在路面中的应力分析,当半刚性基层下的底基层强度较小时,半刚性基层的底面往往可能遭受较大的车轮荷载而引起较大的拉应力,从而引起弯拉疲劳破坏,使二灰碎石半刚性基层产生裂缝,进而降低其使用寿命。

目前有不少半刚性路面仅使用1至2年即出现早期路面损害,造成了较大的直接或间接经济损失,其主要原因就在于二灰碎石基层大量裂缝的出现。

所以为了减轻由于二灰碎石半刚性基层的干缩、温缩以及弯拉疲劳破坏造成的沥青路面的反射裂缝,提高沥青路面的使用寿命,满足高速行驶的舒适性、安全性和经济性,就必须改善和减轻二灰碎石的收缩特性以及提高抗弯拉强度,从而提高二灰碎石半刚性基层的使用性能。

发明内容

本发明的目的一在于提供一种二灰碎石基层材料，其减轻二灰碎石收缩特性以及提高抗弯拉强度，从而避免沥青路面的反射裂缝，提高沥青路面的使用寿命，满足高速行驶的舒适性、安全性和经济性。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种二灰碎石基层材料，以质量份数计，其原料包括：石灰5～9份、α型半水石膏12～21份、粉煤灰7～12份、季铵树脂0.03～0.05份、集料80～90份。