[發明專利]一種基于納米二氧化硅與碳纖維的韌性膨脹土路基結構

在審

• 申請號: 202110409608.X
• 申請日: 2021-04-15
• 公開（公告）號: CN113123185A
• 公開（公告）日: 2021-07-16
• 發明（設計）人: 周陽;王璟文;康博;劉貴強;呂曉光;查甫生
• 申請（專利權）人: 安徽省城建基礎工程有限公司
• 主分類號: E01C3/00
• 分類號: E01C3/00;E01C3/04;E02D17/20;C04B28/10;C09K17/02;C09K103/00
• 代理公司: 合肥和瑞知識產權代理事務所(普通合伙) 34118
• 代理人: 王挺

1.一種基于納米二氧化硅與碳纖維的韌性膨脹土路基結構，其特征在于，包括膨脹土填芯(4)、路基頂部包邊層(1)、路基底部包邊層(2)、連接路基頂部包邊層(1)和路基底部包邊層(2)的兩個路基邊坡包邊層(3)，所述膨脹土填芯(4)設置在路基頂部包邊層(1)、路基底部包邊層(2)、兩個路基邊坡包邊層(3)所包圍的封閉空間之中；

所述路基頂部包邊層(1)、路基底部包邊層(2)、路基邊坡包邊層(3)的鋪設材料均為改性膨脹土和碳纖維；將從路基所在場地挖取得到、且滿足預設含水率w的膨脹土記為場地膨脹土，所述改性膨脹土由改性劑、水、場地膨脹土均勻混合而成，其重量組成按前述順序分別為：4.7％～6％、15.9％～18.8％、75.2％～79.4％；將改性劑重量組成記為改性劑摻量A；

所述改性劑為疏水性納米二氧化硅與石灰混合制作而成的柔性鈣基納米二氧化硅改性劑，其中，疏水性納米二氧化硅與石灰的重量比B、改性劑摻量A的選擇如下：

場地膨脹土為弱膨脹土：B＝1∶8～1∶10，A＝6％；

場地膨脹土為中膨脹土：B＝1∶6～1∶7，A＝6％；

場地膨脹土為強膨脹土：B＝1∶4～1∶5，A＝8％；

路基頂部包邊層(1)、路基底部包邊層(2)、路基邊坡包邊層(3)均采用從下而上分層鋪設的方式，且每鋪設完成0.5m時，將碳纖維均勻的撒布于改性膨脹土表面，撒布完成后人工進行壓實，壓實度不低于92％；所述碳纖維與改性膨脹土的重量比為0.5∶99.5～1∶99；

所述膨脹土填芯(4)的鋪設材料為場地膨脹土或改良膨脹土，具體的，當場地膨脹土為弱膨脹土或中膨脹土時，膨脹土填芯(4)的鋪設材料為場地膨脹土；當場地膨脹土為強膨脹土時，膨脹土填芯(4)的鋪設材料為改良膨脹土，所述改良膨脹土由場地膨脹土和石灰均勻混合組成，場地膨脹土、石灰的重量比為97％∶3％；

所述路基頂部包邊層(1)的層厚為1.2m～1.8m，所述路基底部包邊層(2)的層厚為0.3m～0.5m，所述路基邊坡包邊層(3)沿坡面垂直方向的層厚為3m～3.5m。

2.根據權利要求1所述的一種基于納米二氧化硅與碳纖維的韌性膨脹土路基結構，其特征在于，所述弱膨脹土、中膨脹土、強膨脹土的界定如下：

40％≤δ_ef＜60％，弱膨脹土；

60％≤δ_ef＜90％，中膨脹土；

δ_ef≥90％，強膨脹土；

其中，δ_ef為膨脹土的自由膨脹率。

3.根據權利要求1所述的一種基于納米二氧化硅與碳纖維的韌性膨脹土路基結構，其特征在于，所述預設含水率w控制在0.97-1.2w_p范圍內，其中，w_p為場地膨脹土的塑限，具體控制方式為：首先將從路基所在場地挖取得到的膨脹土置于場地附近拌料場，平攤風干后，粉碎并過5mm～10mm的篩；然后進行預設含水率w的檢測，并通過補充灑水或晾曬方式控制預設含水率w為0.97-1.2w_p。

4.根據權利要求1所述的一種基于納米二氧化硅與碳纖維的韌性膨脹土路基結構，其特征在于，所述碳纖維為聚乙烯碳纖維，所述聚乙烯碳纖維的形狀為條狀，長度為5cm～10cm，寬度為1cm～2cm，厚度為3mm～6mm。

5.根據權利要求1所述的一種基于納米二氧化硅與碳纖維的韌性膨脹土路基結構，其特征在于，所述疏水性納米二氧化硅的粒徑為1nm～10nm。

6.根據權利要求1所述的一種基于納米二氧化硅與碳纖維的韌性膨脹土路基結構，其特征在于，所述膨脹土填芯(4)從下而上進行分層鋪設，每鋪設0.5m進行壓實，壓實度不低于92％。

7.根據權利要求1所述的一種基于納米二氧化硅與碳纖維的韌性膨脹土路基結構，其特征在于，所述柔性鈣基納米二氧化硅改性劑的制作如下：

將疏水性納米二氧化硅浸沒在水中，并放置在超聲波振蕩器上充分震蕩1小時～2小時，然后再放置在80℃～150℃的烘箱內進行培養，培養時間為0.5小時～1小時；

將培養后的疏水性納米二氧化硅與石灰按照重量比B混合制作成柔性鈣基納米二氧化硅改性劑。