本發(fā)明屬于路基材料領(lǐng)域，尤其涉及一種基于銑刨料改性的土工格室填料及綜合性能評價方法。

背景技術(shù)：

1、截至2023年，我國公路核心網(wǎng)絡(luò)已基本形成，路網(wǎng)規(guī)模已位居世界前列，高速公路里程位居世界第一。同時，部分道路存在老化狀況，在大中型修繕項目以及改擴建工程在施工時，破損的瀝青路面、水泥路面面層經(jīng)銑刨處理，會隨之產(chǎn)生大量銑刨料。

2、現(xiàn)階段，銑刨料回收利用率處于較低水平，市場消化能力不足，絕大部分未能利用的銑刨料，僅以露天堆放或填埋方式處置。其主要應(yīng)用場景集中于技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求相對偏低的碎石道路鋪設(shè)工程，以及碎石鋪面場地的構(gòu)建項目。在實際施工進(jìn)程里，由于銑刨料顆粒特性及現(xiàn)場施工工藝局限，物料裝卸、攤鋪等操作易引發(fā)揚塵現(xiàn)象，同時還會造成土壤、水體污染，對周邊生態(tài)環(huán)境形成多重負(fù)面效應(yīng)。伴隨著社會的進(jìn)步，其利用需求持續(xù)攀升，已不適用于原來的場景，對再利用技術(shù)產(chǎn)生了新的要求，必須探尋全新的應(yīng)用領(lǐng)域。

3、在路基回填作業(yè)中，膨脹土具有高液限、粒徑小、透水性差的工程特性，其承載力較小，穩(wěn)定性較差，抗剪強度在干濕循環(huán)過程中會顯著降低，有較強的脹縮特性和裂隙性，將其直接用于填筑路基工程中，會產(chǎn)生不均勻沉降等一系列危害，難以滿足工程施工技術(shù)需求。

4、目前在土工格室填料研究中，頻繁以砂礫或碎石以及水泥等作為主要的填筑材料，其力學(xué)性能和工作性能較為良好，但經(jīng)濟效益低。并且隨著我國環(huán)保力度地不斷加強，砂石的開挖不斷減少，需要尋找新的材料來進(jìn)行替換。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種基于銑刨料改性的土工格室填料，包括以下組分：膨脹土100份，銑刨料25～47份，堿激發(fā)聚合物8～16份，水14～26份。

2、優(yōu)選地，所述膨脹土的粒徑尺寸≤2.5mm。

3、優(yōu)選地，所述銑刨料的粒徑尺寸≤4.5mm。

4、優(yōu)選地，所述堿激發(fā)聚合物按照質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計，包括以下組分：40％～60％的礦粉，35％～55％的粉煤灰，5％的固體硅酸鈉。

5、優(yōu)選地，所述礦粉粒徑尺寸≤0.045mm，28天活性指數(shù)≥95％。

6、優(yōu)選地，所述粉煤灰粒徑尺寸≤0.1mm。

7、另一方面，本發(fā)明還提供了一種基于銑刨料改性的土工格室填料的制備方法，包括以下步驟：

8、對所述膨脹土進(jìn)行烘干和篩分，獲得篩分膨脹土，使用破碎機械對所述銑刨料進(jìn)行破碎并進(jìn)行篩分，獲得篩分銑刨料；

9、將固體硅酸鈉與水按1:2的質(zhì)量比混合配制硅酸鈉溶液，將礦粉、粉煤灰、硅酸鈉溶液混合攪拌均勻，制備所述堿激發(fā)聚合物；

10、將所述篩分膨脹土、所述篩分銑刨料、所述堿激發(fā)聚合物和水混合，攪拌15～30min至均勻狀態(tài)，獲得混合物；

11、將所述混合物鋪設(shè)在土工格室中，壓實填料并進(jìn)行養(yǎng)護，獲得所述土工格室填料。

12、另一方面，本發(fā)明還提供了一種基于銑刨料改性的土工格室填料的綜合性能評價方法，包括以下步驟：

13、基于加工標(biāo)準(zhǔn)將所述基于銑刨料改性的土工格室填料加工為力學(xué)試件；

14、對所述力學(xué)試件進(jìn)行固結(jié)排水試驗cd，測算抗剪強度標(biāo)準(zhǔn)值；

15、對所述力學(xué)試件進(jìn)行無側(cè)限抗壓強度試驗，測算無側(cè)限抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值；

16、將所述抗剪強度標(biāo)準(zhǔn)值和所述無側(cè)限抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值和現(xiàn)場施工路段抗剪強度設(shè)計值與無側(cè)限抗壓強度設(shè)計值進(jìn)行對比；

17、若所述抗剪強度標(biāo)準(zhǔn)值和所述無側(cè)限抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值小于現(xiàn)場施工路段抗剪強度設(shè)計值與無側(cè)限抗壓強度設(shè)計值，則力學(xué)性能不滿足要求，需增大銑刨料的摻量進(jìn)行改善，再次進(jìn)行力學(xué)性能評價；

18、對制備的基于銑刨料改性的土工格室填料按照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行試驗，測算其含水率、壓實度、塑性指數(shù)以及承載比cbr，同時按照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行動態(tài)回彈模量試驗，測算動態(tài)回彈模量；

19、測量基于銑刨料改性的土工格室填料的試驗路段的彎沉度；

20、依據(jù)所述含水率、壓實度、塑性指數(shù)、cbr值及彎沉度為自變量，以試驗測算得到的動態(tài)回彈模量為因變量，進(jìn)行多元非線性回歸分析，展開構(gòu)建一種基于銑刨料改性的土工格室填料的動態(tài)回彈模量預(yù)估模型；

21、測量實際工程中檢測評價路段所使用的工作狀態(tài)下土工格室填料的含水率、壓實度、塑性指數(shù)、cbr值及彎沉度，帶入上述動態(tài)回彈模量預(yù)估模型，得到預(yù)估動態(tài)回彈模量，對比所需評估路段動態(tài)回彈模量設(shè)計值，對所述基于銑刨料改性的土工格室填料進(jìn)行工作性能評價；

22、若所述基于銑刨料改性的土工格室填料的預(yù)估動態(tài)回彈模量小于所需評估路段動態(tài)回彈模量設(shè)計值，則工作性能不滿足要求，需增加銑刨料和堿激發(fā)聚合物的摻量進(jìn)行改善，再次進(jìn)行工作性能評價。

23、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點和技術(shù)效果：

24、(1)本發(fā)明采用銑刨料來制備土工格室填料，用銑刨料代替了砂礫或碎石的使用，減輕了廢棄物處置壓力，降低了對天然集料的開采需求，減少了污染，減少了材料成本與運輸成本，環(huán)保效益和經(jīng)濟效益突出，對推動構(gòu)建資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會具有重要意義。

25、(2)本發(fā)明將銑刨料改性材料與土工格室協(xié)同應(yīng)用于路基回填中。銑刨料良好的顆粒級配特性與土工格室協(xié)同作用，使得性能更加卓越，具備強大的抗拉、抗剪和抗壓性能，有效改善了不均勻沉降問題，提升了整個結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與承載能力，進(jìn)而延長了道路的使用壽命。此外，本發(fā)明所提供的基于銑刨料改性的土工格室填料制備方法簡便快捷，在常溫狀態(tài)下即可進(jìn)行拌合使用。

26、(3)本發(fā)明通過測定其抗剪強度和無側(cè)限抗壓強度來評價基于銑刨料改性的土工格室填料的力學(xué)性能，同時建立動態(tài)回彈模量預(yù)估模型，對該填料進(jìn)行了工作性能評價。通過對填料的綜合性能進(jìn)行全面評估，有力地驗證了該填料在實際工程應(yīng)用中的可靠性。本發(fā)明為基于銑刨料改性的土工格室填料綜合性能評價提供了堅實支撐，為這種填料在工程中的大規(guī)模推廣應(yīng)用創(chuàng)造了技術(shù)條件。

技術(shù)特征：

1.一種基于銑刨料改性的土工格室填料，其特征在于，包括以下組分：膨脹土100份，銑刨料25～47份，堿激發(fā)聚合物8～16份，水14～26份。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的填料，其特征在于，所述膨脹土的粒徑尺寸≤2.5mm。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的填料，其特征在于，所述銑刨料的粒徑尺寸≤4.5mm。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的填料，其特征在于，所述堿激發(fā)聚合物按照質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計，包括以下組分：40％～60％的礦粉，35％～55％的粉煤灰，5％的固體硅酸鈉。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的填料，其特征在于，所述礦粉粒徑尺寸≤0.045mm，28天活性指數(shù)≥95％。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的填料，其特征在于，所述粉煤灰粒徑尺寸≤0.1mm。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的填料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的填料的綜合性能評價方法，其特征在于，包括以下步驟：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種基于銑刨料改性的土工格室填料及綜合性能評價方法，所屬領(lǐng)域為路基材料領(lǐng)域，包括：膨脹土100份，銑刨料25～47份，堿激發(fā)聚合物8～16份，水14～26份，通過測定其抗剪強度和無側(cè)限抗壓強度來評價基于銑刨料改性的土工格室填料的力學(xué)性能，同時建立動態(tài)回彈模量預(yù)估模型，對該填料進(jìn)行了工作性能評價，本發(fā)明采用銑刨料來制備土工格室填料，用銑刨料代替了砂礫或碎石的使用，減輕了廢棄物處置壓力，降低了對天然集料的開采需求，減少了污染，減少了材料成本與運輸成本。

技術(shù)研發(fā)人員：魏小兵,蔡裕,王朝南,陳毛毛,張小毛,曹曉冬,李曉靜,楊為民,李召峰
受保護的技術(shù)使用者：中鐵十八局集團有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15