[發(fā)明專利]一種關(guān)于高鐵路基用水泥級配碎石的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410401926.1
• 申請日: 2014-08-14
• 公開（公告）號: CN104193259A
• 公開（公告）日: 2014-12-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 蔣金洋;趙國堂;佘偉;潘利
• 申請（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號: C04B28/04
• 分類號: C04B28/04
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 沈振濤

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及高速鐵路路基用水泥級配碎石施工領(lǐng)域，提供一種關(guān)于高鐵路基用水泥級配碎石的制備方法。

背景技術(shù)

隨著我國改革開發(fā)步伐的不斷加快以及經(jīng)濟(jì)和科技的跨越，我國的鐵路技術(shù)，尤其是高鐵技術(shù)持續(xù)快速發(fā)展，集中體現(xiàn)了我國鐵路交通實現(xiàn)跨越式發(fā)展的進(jìn)程，使中國鐵路基礎(chǔ)設(shè)施總體水平實現(xiàn)歷史跨越。高速鐵路路基是承受軌道結(jié)構(gòu)和列車荷載的基礎(chǔ)，是鐵路工程的重要組成部分，除應(yīng)具備基本功能外，還應(yīng)額外滿足列車高速運行時沖擊荷載的要求：具有足夠的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性和耐久性，能夠承受正常施工和使用時可能出現(xiàn)的各種情況。

目前，最廣泛使用的高速鐵路路基材料是水泥穩(wěn)定碎石，其是一種半剛性的基層材料。水泥穩(wěn)定碎石是以級配碎石作骨料，采用一定數(shù)量的膠凝材料和足夠的灰漿體積填充骨料的空隙，按嵌擠作用原理攤鋪充分壓實，強(qiáng)度主要依靠碎石間的嵌擠鎖結(jié)作用原理，同時有足夠的灰漿體積來填充骨料的空隙，形成較高的密實度。水泥硬化后形成板狀半剛性體，可以提高路基的承載力，具有較高的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，同時抗?jié)B度和抗凍性效果較好。

水泥穩(wěn)定碎石作為半剛性材料基層，其強(qiáng)度、回彈模量等力學(xué)指標(biāo)由于環(huán)境原因和反復(fù)循環(huán)載荷而出現(xiàn)逐漸衰減，也有可能由于施工質(zhì)量等因素使得基層材料較早達(dá)到設(shè)計疲勞壽命而出現(xiàn)整體結(jié)構(gòu)性破壞。現(xiàn)有的評價基層材料指標(biāo)有基層層底拉壓力和彎沉指標(biāo)等；以基層層底拉壓力作為驗算路基結(jié)構(gòu)設(shè)計基層材料的指標(biāo)將會不可避免地發(fā)生疲勞性破壞，對后期的改擴(kuò)建以及重建工作來說中斷交通、開挖基層并且重新設(shè)計構(gòu)造是巨大的經(jīng)濟(jì)和人力損失，并且對社會也造成連鎖影響；而彎沉指標(biāo)是否合格與早期的結(jié)構(gòu)破壞沒有很大的相關(guān)性，彎沉小也很有可能在早期發(fā)生路基疲勞破壞。有資料表明在對路基表面進(jìn)行封冰處理后，彎沉反而減低了達(dá)到了正常水平。因而彎沉指標(biāo)無法表征路基結(jié)構(gòu)以及材料的耐久性、抗裂、水穩(wěn)定性等基本性能，因此以它作為路基設(shè)計和施工質(zhì)量考量的標(biāo)準(zhǔn)是缺乏合理性的。

本發(fā)明系統(tǒng)地研究了膠結(jié)水泥水化動力學(xué)反應(yīng)過程和物相組成，級配碎石在壓實過程中的連接、嵌擠、鎖結(jié)原理，揭示水泥在級配碎石中的作用；以服役性能和耐久性為導(dǎo)向，進(jìn)行材料優(yōu)選、配合比優(yōu)化，開發(fā)出具有優(yōu)異力學(xué)性能、抗收縮、抗疲勞荷載、耐久性能的高鐵地基用水泥穩(wěn)定級配碎石復(fù)合材料的設(shè)計方法和制備技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種抗收縮、抗疲勞荷載、耐久性等性能優(yōu)異的高鐵路基用水泥級配碎石的制備方法。

技術(shù)方案：本發(fā)明提供的一種關(guān)于高鐵路基用水泥級配碎石的制備方法，包括以下步驟：

(1)確定級配碎石粗細(xì)集料比例，稱取級配碎石：4.75mm以上為粗集料，采用單粒徑集料逐級填充的方式，并分別進(jìn)行力學(xué)性能測試CBR值的方法，觀察CBR值變化規(guī)律，確定最終各粒徑集料的級配；4.75mm以下為細(xì)集料，采用最大密度曲線理論的K值法理論計算細(xì)集料的級配；通過按質(zhì)量梯度遞增的方式測量CBR值的方法，確定粗細(xì)集料比例；稱取各粒徑的碎石并混合；

(2)以水泥作為膠凝材料，級配碎石作為骨料，將步驟(1)的級配碎石與水泥、水?dāng)嚢璨簩嵆尚停B(yǎng)護(hù)，即得。

步驟(1)中，粗集料中各粒徑集料的級配為：粒徑4.75mm20.0％，粒徑9.5mm16.0％，粒徑13.2mm12.4％，粒徑16mm15.4％，粒徑19mm21.4％，26.5mm14.8％；細(xì)集料中各粒徑集料的級配為：粒徑0.075mm4.4％，粒徑0.15mm10.8％，粒徑0.3mm24.0％，粒徑0.6mm14.5％，粒徑1.18mm19.7％，粒徑2.36mm26.6％；粗集料和細(xì)集料的比例為74.1：25.9。本發(fā)明采用的碎石級配范圍在0.075mm—31.5mm連續(xù)級配，碎石應(yīng)滿足《高速鐵路路基工程施工質(zhì)量驗收標(biāo)準(zhǔn)》的要求。

步驟(2)中，級配碎石、水泥和水的質(zhì)量比為(85～95)：(3～7)：(5～7)。

步驟(2)中，水泥為P.Ⅱ52.5標(biāo)號的水泥，水為自來水。

步驟(2)中，養(yǎng)護(hù)溫度為20±2℃，養(yǎng)護(hù)濕度90％以上，養(yǎng)護(hù)時間為7-28天。

有益效果：本發(fā)明提供的高鐵路基用水泥級配碎石的制備方法與現(xiàn)有方法相比，路基用碎石級配更加合理，力學(xué)性能提高，同時提高了抗收縮、抗疲勞荷載、耐久性等性能。