專利名稱：高速公路路面基層用粘土固化增強(qiáng)劑及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高速公路路面基層用粘土固化增強(qiáng)劑及其應(yīng)用。
背景技術(shù)：
高速公路的路面基層，傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)有石灰工業(yè)廢渣穩(wěn)定土、水泥穩(wěn)定土、級(jí)配碎石等，近幾年普遍采用的是水泥穩(wěn)定碎石層，俗稱水穩(wěn)層。作為水穩(wěn)層的膠凝固化劑水泥用量比例為4-6％(體積比)，所用碎石須為級(jí)配。就基層應(yīng)力而言，按《公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范》JTJ034-2000的要求，高速公路和一級(jí)公路路面基層混合料7天浸泡無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度要達(dá)到3-5MPa。水穩(wěn)層的施工材料為普通水泥、碎石和石屑，而碎石和石屑依賴于就近的石場(chǎng)，但高速公路沿線有些路段石料缺乏，而且將巖石破碎后遠(yuǎn)距離運(yùn)輸至高速公路施工現(xiàn)場(chǎng)，其生產(chǎn)、運(yùn)輸成本高，且運(yùn)輸途中經(jīng)常造成交通和施工的相互干擾，容易導(dǎo)致施工工期長(zhǎng)，公路工程的單位造價(jià)升高。同時(shí)，在填切不平衡地段時(shí)，土石棄方須作處理，既要增加棄土場(chǎng)地，又要增加挖運(yùn)成本，進(jìn)一步抬漲了公路建設(shè)成本。而且，采石、碎石作業(yè)破壞高速公路沿線的生態(tài)環(huán)境。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服以上缺點(diǎn)，提供一種可以降低高速公路建設(shè)成本，加快施工進(jìn)度，節(jié)約能源，有利保護(hù)環(huán)境的高速公路路面基層用粘土固化增強(qiáng)劑及其應(yīng)用。
本發(fā)明之粘土固化增強(qiáng)劑由母粉和硅酸鹽水泥按二者的重量比為母粉∶硅酸鹽水泥＝10-50∶90-50混合而成，所述母粉包含以下組分及重量比無(wú)定形硅粉(活性硅粉)10-50，水泥膨脹劑5-40，明礬5-35，生石灰或熟石灰5-45，氫氧化鈉或氫氧化鉀0-20，石膏0-20，水泥促硬劑0-5，水泥緩凝劑0-2。
本發(fā)明之粘土固化增強(qiáng)劑與粘土或含有砂石的粘土按粘土固化增強(qiáng)劑∶粘土或含有砂石的粘土＝5-40∶95-60混合，即成為高速公路路面基層粘土基復(fù)合材料。
工程施工方法是，將本發(fā)明之粘土固化增強(qiáng)劑與粘土或含有砂石的粘土按預(yù)定重量配比混合，再根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)粘土含水率的不同加水10-30％，攪拌均勻，通過(guò)碾壓成型，并在常溫下養(yǎng)護(hù)7-14天，即成性能良好的高速公路路面基層粘土基復(fù)合材料。
該復(fù)合材料除用作高速公路路面基層外，還可以用作(1)二級(jí)及以下公路路面基層；(2)一級(jí)及以上公路路面底基層；(3)鄉(xiāng)村公路路面層；(4)其它土建工程。
本發(fā)明之粘土固化增強(qiáng)劑的固化增強(qiáng)化學(xué)反應(yīng)機(jī)理是粘土固化增強(qiáng)劑與粘土復(fù)合后，使粘土中的氧化硅、氧化鋁、氧化鐵顆粒表面活性增加，并發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成水硬性水化硅酸鈣、水化鋁酸鈣和其它水硬性材料，將粘土顆粒粘結(jié)起來(lái)。水化硅酸鈣、水化鋁酸鈣和其它水硬性材料與粘土構(gòu)成互穿網(wǎng)絡(luò)粘土基復(fù)合材料，使粘土的強(qiáng)度和水穩(wěn)定性提高。
本發(fā)明之高速公路路面基層用粘土固化增強(qiáng)劑從制備到應(yīng)用，無(wú)須燒結(jié)，工藝簡(jiǎn)單，節(jié)能，環(huán)保，無(wú)“三廢”排放；施工應(yīng)用時(shí)，路面基層主要原材料粘土可就地取材，地殼原材料豐富，成本低，免去了采石、碎石和運(yùn)石工序，可以降低高速公路建設(shè)成本，加快施工進(jìn)度，縮短施工工期，這種粘土基復(fù)合材料使用壽命理論上無(wú)終止期，可大規(guī)模推廣應(yīng)用。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，但這些實(shí)施例不得用于解釋對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制。
實(shí)施例1(1)稱取無(wú)定形硅粉45kg，水泥膨脹劑22kg，明礬12kg，氫氧化鈉5kg，石膏6kg，生石灰10kg，在環(huán)境溫度20℃下混合，配制成母粉100kg；(2)稱取32.5號(hào)硅酸鹽水泥900kg，與第(1)步制得的母粉混合，即成粘土固化增強(qiáng)劑，密封包裝，在干燥環(huán)境下保存。
用于高速公路路面基層粘土基復(fù)合材料配制在模擬高速公路路面基層施工工地用本實(shí)施例之粘土固化增強(qiáng)劑100kg，與新鮮粘土900kg混合均勻，另加水120kg，攪拌均勻，通過(guò)碾壓成型，在環(huán)境溫度下養(yǎng)護(hù)7天，取樣并在室溫下水中浸泡7天，檢測(cè)其抗壓強(qiáng)度為3.0MPa，符合高速公路路面基層要求。
實(shí)施例2(1)稱取硅灰50kg，水泥膨脹劑20kg，明礬10kg，氫氧化鈉5kg，石膏5kg，熟石灰10kg，在環(huán)境溫度40℃下，混合，配制成母粉100kg；(2)稱取32.5號(hào)硅酸鹽水泥600kg，與第(1)步制得的母粉混合，即成粘土固化增強(qiáng)劑，密封包裝，在干燥環(huán)境下保存。
用于高速公路路面基層粘土基復(fù)合材料配制在模擬高速公路路面基層施工工地用本實(shí)施例之粘土固化增強(qiáng)劑120kg，與含砂粒20％的新鮮粘土880kg混合均勻，另加水180kg，攪拌均勻，通過(guò)碾壓成型，在環(huán)境溫度下養(yǎng)護(hù)7天，取樣并在室溫下水中浸泡7天，檢測(cè)其抗壓強(qiáng)度為3.9MPa，符合高速公路路面基層要求。
實(shí)施例3(1)稱取稻殼灰40kg，水泥膨脹劑25kg，明礬10kg，氫氧化鈉5kg，石膏5kg，熟石灰15kg，在環(huán)境溫度5℃下混合，配制成母粉100kg；
(2)稱取42.5號(hào)硅酸鹽水泥400kg，與第(1)步制得的母粉混合，即成粘土固化增強(qiáng)劑，密封包裝，在干燥環(huán)境下保存。
用于高速公路路面基層粘土基復(fù)合材料配制在模擬高速公路路面基層施工工地用本實(shí)施例之粘土固化增強(qiáng)劑200kg，與含砂粒20％的新鮮粘土800kg混合均勻，另加水200kg，攪拌均勻，通過(guò)碾壓成型，在環(huán)境溫度下養(yǎng)護(hù)7天，取樣并在室溫下水中浸泡7天，檢測(cè)其抗壓強(qiáng)度為5.2MPa，符合高速公路路面基層要求。
實(shí)施例4(1)稱取無(wú)定形硅粉30kg，水泥膨脹劑30kg，明礬5kg，氫氧化鈉10kg，石膏5kg，生石灰20kg，在環(huán)境溫度20℃下混合，配制成母粉100kg；(2)稱取32.5號(hào)硅酸鹽水泥230kg，與第(1)步制得的母粉混合，即成粘土固化增強(qiáng)劑，密封包裝，在干燥環(huán)境下保存。
用于高速公路路面基層粘土基復(fù)合材料配制在模擬高速公路路面基層施工工地用本實(shí)施例之粘土固化增強(qiáng)劑180kg，與含砂粒10％的新鮮粘土820kg混合均勻，另加水160kg，攪拌均勻，通過(guò)碾壓成型，在環(huán)境溫度下養(yǎng)護(hù)7天，取樣并在室溫下水中浸泡7天，檢測(cè)其抗壓強(qiáng)度為4.7MPa，符合高速公路路面基層要求。
實(shí)施例5(1)稱取無(wú)定形硅粉10kg，水泥膨脹劑30kg，明礬10kg，氫氧化鈉0kg，石膏5kg，熟石灰45kg，在環(huán)境溫度25℃下混合，配制成母粉100kg；(2)稱取32.5號(hào)硅酸鹽水泥400kg，與第(1)步制得的母粉混合，即成粘土固化增強(qiáng)劑，密封包裝，在干燥環(huán)境下保存。
用于高速公路路面基層粘土基復(fù)合材料配制在模擬高速公路路面基層施工工地用本實(shí)施例之粘土固化增強(qiáng)劑200kg，與含砂粒15％的新鮮粘土800kg混合均勻，另加水200kg，攪拌均勻，通過(guò)碾壓成型，在環(huán)境溫度下養(yǎng)護(hù)7天，取樣并在室溫下水中浸泡7天，檢測(cè)其抗壓強(qiáng)度為4.3MPa，符合高速公路路面基層要求。
實(shí)施例6(1)稱取無(wú)定形硅粉20kg，水泥膨脹劑20kg，明礬25kg，氫氧化鈉20kg，石膏10kg，生石灰5kg，在環(huán)境溫度35℃下混合，配制成母粉100kg；(2)稱取32.5號(hào)硅酸鹽水泥570kg，與第(1)步制得的母粉混合，即成粘土固化增強(qiáng)劑，密封包裝，在干燥環(huán)境下保存。
用于高速公路路面基層粘土基復(fù)合材料配制在模擬高速公路路面基層施工工地用本實(shí)施例之粘土固化增強(qiáng)劑150kg，與含砂粒10％的新鮮粘土850kg混合均勻，另加水170kg，攪拌均勻，通過(guò)碾壓成型，在環(huán)境溫度下養(yǎng)護(hù)7天，取樣并在室溫下水中浸泡7天，檢測(cè)其抗壓強(qiáng)度為3.8MPa，符合高速公路路面基層要求。
實(shí)施例7(1)稱取無(wú)定形硅粉25kg，水泥膨脹劑38kg，明礬9kg，氫氧化鈉10kg，石膏10kg，生石灰5kg，水泥促硬劑2kg，水泥緩凝劑1kg在環(huán)境溫度10℃下混合，配制成母粉100kg；(2)稱取32.5號(hào)硅酸鹽水泥230kg，與第(1)步制得的母粉混合，即成粘土固化增強(qiáng)劑，密封包裝，在干燥環(huán)境下保存。
用于高速公路路面基層粘土基復(fù)合材料配制在模擬高速公路路面基層施工工地用本實(shí)施例之粘土固化增強(qiáng)劑300kg，與含砂粒10％的新鮮粘土700kg混合均勻，另加水200kg，攪拌均勻，通過(guò)碾壓成型，在環(huán)境溫度下養(yǎng)護(hù)7天，取樣并在室溫下水中浸泡7天，檢測(cè)其抗壓強(qiáng)度為4.8MPa，符合高速公路路面基層要求。
實(shí)施例8(1)稱取無(wú)定形硅粉20kg，水泥膨脹劑5kg，明礬17kg，氫氧化鈉8kg，石膏20kg，熟石灰30kg，在環(huán)境溫度35℃下混合，配制成母粉100kg；(2)稱取32.5號(hào)硅酸鹽水泥400kg，與第(1)步制得的母粉混合，即成粘土固化增強(qiáng)劑，密封包裝，在干燥環(huán)境下保存。
用于高速公路路面基層粘土基復(fù)合材料配制在模擬高速公路路面基層施工工地用本實(shí)施例之粘土固化增強(qiáng)劑150kg，與含砂粒10％的新鮮粘土850kg混合均勻，另加水160kg，攪拌均勻，通過(guò)碾壓成型，在環(huán)境溫度下養(yǎng)護(hù)7天，取樣并在室溫下水中浸泡7天，檢測(cè)其抗壓強(qiáng)度為3.6MPa，符合高速公路路面基層要求。
實(shí)施例9(1)稱取無(wú)定形硅粉30kg，水泥膨脹劑15kg，明礬35kg，氫氧化鉀5kg，石膏0kg，生石灰15kg，在環(huán)境溫度25℃下混合，配制成母粉100kg；(2)稱取32.5號(hào)硅酸鹽水泥230kg，與第(1)步制得的母粉混合，即成粘土固化增強(qiáng)劑，密封包裝，在干燥環(huán)境下保存。
用于高速公路路面基層粘土基復(fù)合材料配制在模擬高速公路路面基層施工工地用本實(shí)施例之粘土固化增強(qiáng)劑200kg，與含砂粒20％的新鮮粘土800kg混合均勻，另加水200kg，攪拌均勻，通過(guò)碾壓成型，在環(huán)境溫度下養(yǎng)護(hù)7天，取樣并在室溫下水中浸泡7天，檢測(cè)其抗壓強(qiáng)度為4.1MPa，符合高速公路路面基層要求。
實(shí)施例10(1)稱取無(wú)定形硅粉30kg，水泥膨脹劑25kg，明礬10kg，氫氧化鈉6kg，石膏5kg，熟石灰24kg，在環(huán)境溫度25℃下混合，配制成母粉100kg；(2)稱取32.5號(hào)硅酸鹽水泥150kg，與第(1)步制得的母粉混合，即成粘土固化增強(qiáng)劑，密封包裝，在干燥環(huán)境下保存。
用于二級(jí)及以下公路路面基層粘土基復(fù)合材料配制在模擬二級(jí)公路路面基層施工工地用本實(shí)施例之粘土固化增強(qiáng)劑50kg，與含砂粒20％的新鮮粘土950kg混合均勻，另加水120kg，攪拌均勻，通過(guò)碾壓成型，在環(huán)境溫度下養(yǎng)護(hù)7天，取樣并在室溫下水中浸泡7天，檢測(cè)其抗壓強(qiáng)度為1.6MPa，符合二級(jí)及以下公路路面基層要求。
實(shí)施例11(1)稱取無(wú)定形硅粉40kg，水泥膨脹劑25kg，明礬10kg，氫氧化鈉6kg，石膏5kg，石灰14kg，在環(huán)境溫度25℃下混合，配制成母粉100kg；(2)稱取42.5號(hào)硅酸鹽水泥100kg，與第(1)步制得的母粉混合，即成粘土固化增強(qiáng)劑，密封包裝，在干燥環(huán)境下保存。
用于一級(jí)及以上公路路面底基層粘土基復(fù)合材料配制在模擬一級(jí)公路路面底基層施工工地用本實(shí)施例之粘土固化增強(qiáng)劑70kg，與含砂粒20％的新鮮粘土930kg混合均勻，另加水130kg，攪拌均勻，通過(guò)碾壓成型，在環(huán)境溫度下養(yǎng)護(hù)7天，取樣并在室溫下水中浸泡7天，檢測(cè)其抗壓強(qiáng)度為2.3MPa，符合一級(jí)及以上公路路面底基層要求。
實(shí)施例12(1)稱取無(wú)定形硅粉30kg，水泥膨脹劑25kg，明礬10kg，氫氧化鈉5kg，石膏8kg，石灰22kg，在環(huán)境溫度25℃下混合，配制成母粉100kg；(2)稱取32.5號(hào)硅酸鹽水泥100kg，與第(1)步制得的母粉混合，即成粘土固化增強(qiáng)劑，密封包裝，在干燥環(huán)境下保存。
用于鄉(xiāng)村公路路面層粘土基復(fù)合材料配制在模擬鄉(xiāng)村公路路面層施工工地用本實(shí)施例之粘土固化增強(qiáng)劑200kg，與含砂粒10％的新鮮粘土300kg混合均勻，另加水150kg，攪拌均勻，通過(guò)碾壓成型，在環(huán)境溫度下養(yǎng)護(hù)7天，取樣并在室溫下水中浸泡7天，檢測(cè)其抗壓強(qiáng)度為25.6MPa，符合鄉(xiāng)村公路路面層要求。
權(quán)利要求
1.一種高速公路路面基層用粘土固化增強(qiáng)劑，其特征在于，由母粉和硅酸鹽水泥按二者的重量比為母粉∶硅酸鹽水泥＝10-50∶90-50混合而成，所述母粉包含以下組分及重量比無(wú)定形硅粉10-50，水泥膨脹劑5-40，明礬5-35，生石灰或熟石灰5-45，氫氧化鈉或氫氧化鉀0-20，石膏0-20，水泥促硬劑0-5，緩凝劑0-2。
2.權(quán)利要求1所述的粘土固化增強(qiáng)劑的應(yīng)用，其特征在于，所述粘土固化增強(qiáng)劑與粘土或含有砂石的粘土按粘土固化增強(qiáng)劑∶粘土或含有砂石的粘土重量比＝5-40∶95-60混合，即成為高速公路路面基層粘土基復(fù)合材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的粘土固化增強(qiáng)劑的應(yīng)用，其特征在于，工程施工方法是，將所述粘土固化增強(qiáng)劑與粘土或含有砂石的粘土按預(yù)定重量配比混合，再根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)粘土含水率加水10-30％，攪拌均勻，通過(guò)碾壓成型，并在常溫下養(yǎng)護(hù)7-14天。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高速公路路面基層用粘土固化增強(qiáng)劑及其應(yīng)用。所述粘土固化增強(qiáng)劑是由母粉和硅酸鹽水泥按二者的重量比為母粉∶硅酸鹽水泥＝10－50∶90－50混合而成，所述母粉包含以下組分及重量比無(wú)定形硅粉(活性硅粉)10－50，水泥膨脹劑5－40，明礬5－35，生石灰或熟石灰5－45，氫氧化鈉或氫氧化鉀0－20，石膏0－20，水泥促硬劑0－5，水泥緩凝劑0－2。將粘土固化增強(qiáng)劑與粘土或含有砂石的粘土按預(yù)定重量配比混合，再加水10－30％，攪拌均勻，通過(guò)碾壓成型，在常溫下養(yǎng)護(hù)7－14天，即成為高速公路路面基層粘土基復(fù)合材料。本發(fā)明粘土固化增強(qiáng)劑從制備到應(yīng)用，無(wú)須燒結(jié)，工藝簡(jiǎn)單，節(jié)能，環(huán)保；施工應(yīng)用時(shí)，粘土可就地取材，免去了采石、碎石和運(yùn)石工序，可以降低高速公路建設(shè)成本，加快施工進(jìn)度。
文檔編號(hào)C04B103/12GK101041569SQ20071003480
公開日2007年9月26日 申請(qǐng)日期2007年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月25日
發(fā)明者劉文偉, 石宗利, 朱桂華 申請(qǐng)人:劉文偉, 石宗利, 朱桂華, 秦仕兵