CN108069642A - 一种废尼龙丝增强再生水稳碎石材料 - Google Patents

一种废尼龙丝增强再生水稳碎石材料 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种废尼龙丝增强再生水稳碎石材料，由建筑垃圾再生粗细骨料、水泥、废尼龙丝及拌合用水四组分组成，各组分含量（质量百分比）为：建筑垃圾再生粗细骨料94%～96%；水泥4%～6%；废尼龙丝掺量为建筑垃圾再生粗细骨料与水泥总重的0.1～0.5%；实际拌合用水量为建筑垃圾再生粗细骨料与水泥总重的5.1～7.1%，强度为4.0～6.0MPa；本发明对废旧建筑垃圾及废弃尼龙丝进行回收利用，为基层建材开辟新资源，可用于高速公路建设中。

Description

一种废尼龙丝增强再生水稳碎石材料
技术领域
本发明属于道路工程水泥稳定土技术领域，尤其涉及道路工程中一种利用废尼龙丝及建筑垃圾再生粗细骨料制作而成、可改善缩裂问题的水稳碎石材料。
背景技术
我国每年有大量的建筑及构筑物进行拆迁，建筑废弃物越来越多，然而对建筑垃圾的传统做法是运往郊外露天堆放和填埋，这种做法不仅占用了大量的土地，造成周边环境的污染，同时因为新材料的使用，天然砂石材料大规模开采，造成资源浪费、水土流失、生态失衡。再生水稳碎石技术就是将建筑垃圾进行破碎再生利用，并根据再生后结构层的结构特征及强度要求，适当加入部分新骨料及其他掺料，并按比例加入适量的水，重新制备筑路材料。
水稳碎石是高等级路面理想的基层材料，但极易产生裂缝。借鉴高抗拉强度、高模量增强纤维应用于水泥混凝土结构及轻型结构的成功经验，在水稳碎石材料中掺入玻璃纤维格栅等增强纤维或铺设土工布，已成为增强水稳碎石路用性能的一种新手段。但常用的增强纤维及土工布因价格昂贵而增加了工程造价，限制了其应用范围。而我国尼龙年产约8万吨，在其合成和抽丝加工过程中，约产生10％的废丝、短丝等，被到处丢弃，造成资源浪费浪费、环境污染。废旧尼龙丝为尼龙在加工与制作过程中的废料与下脚料，依然保有尼龙良好的物理力学性能与热稳定性，可作为增强剂用于橡胶、水泥制品。与无机纤维相比，废旧尼龙丝具有密度小、价格低廉、可回收利用等优点。与有机纤维相比，废旧尼龙丝具有强度高、易分散等优点。因此，将废旧尼龙丝应用于水稳碎石有利于推进废旧尼龙的回收与再利用，促进道路绿色复合材料的发展。
发明内容
本发明的目的是提供一种废尼龙丝增强再生水稳碎石材料，对废旧建筑垃圾及废弃尼龙丝进行回收利用，为基层建材开辟新资源。
本发明的目的是这样实现的：一种废尼龙丝增强再生水稳碎石材料，其特征在于，由建筑垃圾再生粗细骨料、水泥、废尼龙丝及拌合用水四组分组成，各组分含量(质量百分比)为：
建筑垃圾再生粗细骨料94％～96％；
水泥4％～6％；
废尼龙丝掺量为建筑垃圾再生粗细骨料与水泥总重的0.1～0.5％；
实际拌合用水量为建筑垃圾再生粗细骨料与水泥总重的5.1～7.1％。
作为本发明的进一步限定，各组分含量(质量百分比)为：
建筑垃圾再生粗细骨料94％；
水泥6％；
废尼龙丝掺量为建筑垃圾再生粗细骨料与水泥总重的0.2％；
实际拌合用水量为建筑垃圾再生粗细骨料与水泥总重的7.1％。
作为本发明的进一步限定，所述建筑垃圾再生粗细骨料包括建筑垃圾再生粗骨料和建筑垃圾再生细骨料，建筑垃圾再生粗骨料的技术指标为：吸水率≤4.0％、表观密度≥2500kg/m3、压碎指标≤15％、含泥量＜1.5％、针片状颗粒含量＜5％，所述建筑垃圾再生细骨料的技术指标为塑性指数≤17。
作为本发明的进一步限定，所述建筑垃圾再生粗细骨料包括建筑垃圾再生粗骨料和建筑垃圾再生细骨料，所述建筑垃圾再生粗骨料的技术指标为：吸水率＝3.91％、表观密度＝2641kg/m3、压碎指标＝11％、含泥量＝0.6％、针片状颗粒含量＝2.93％。所述建筑垃圾再生细骨料的技术指标为塑性指数＝12。
作为本发明的进一步限定，所述建筑垃圾再生粗细骨料的颗粒粒径≤19mm，级配范围为：
作为本发明的进一步限定，所述建筑垃圾再生粗细骨料的颗粒级配范围为：
作为本发明的进一步限定，所述废尼龙丝长度为10-30mm，抗拉强度≥900MPa。
作为本发明的进一步限定，所述废尼龙丝长度为20mm，抗拉强度＝986.0MPa。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于，本发明采用建筑垃圾再生骨料替代天然骨料用于水泥稳定土基层施工，为基层材料开辟新资源，以解决天然砂石材料大规模开采造成的资源浪费、水土流失、生态失衡等问题；同时考虑废尼龙丝在水泥基材料中的粘附、剪滞、桥联以及对水稳碎石缩裂扩展的阻滞效应，添加废弃尼龙丝改善水稳碎石抗裂性能，并为废尼龙丝回收利用开辟新的途径；本发明能够帮助解决当前天然砂石材料开采带来的环境污染、成本高等问题，有效改善水稳碎石干缩及温缩问题。
附图说明
图1为本发明水稳碎石材料结构的模型图。
图2为本发明的水稳碎石最佳含水量示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步说明。
通过以下方法获得实施例并对其性能进行检测，制备方法如下：
1、试料准备
试料准备包括再生骨料的烘干、过筛、按配合比称取并浸润备用；由于再生骨料的性能测定可知再生骨料吸水率比较大，故浸润的目的是为了使再生骨料充分吸水，从而保证最佳含水率的准确；对于再生骨料的性能，本发明主要对建筑垃圾再生骨料的吸水率、表观密度、压碎指标、含泥量和针片状颗粒含量进行了检测。
2、配合比的确定：
(1)骨料的颗粒级配：根据规范(JTG/T F20-2015)规定经试算法确定水泥稳定土的级配组成范围。
(2)废尼龙丝尺寸及掺量：
①废尼龙丝尺寸：考虑废尼龙丝尺寸分布与骨料间距分布相匹配增强水稳碎石材料结构和性能的特点，根据骨料粒径选取10-30mm的废尼龙丝；
②废尼龙丝掺量：设计多个不同掺量，制备相应试块，检测7d无侧限抗压强度，并观察缩裂情况，确定水稳碎石材料表现出较强强度及抗缩裂性能时废尼龙丝的掺量，主要原因在于废尼龙丝掺量适中时，废尼龙丝、骨料与水泥浆之间形成空间网状结构，当外力作用时，废尼龙丝有效阻止了骨料间的相对位移及裂纹扩展。
(3)最佳含水量：通过击实实验确定最佳含水率和最大干密度：首先查找相关资料对最佳含水率范围的预测，然后对不同含水率用同一种土样分别进行击实实验。由击实筒的体积和筒内击实土的总重，根据公式：计算出湿密度ρ，再根据测定含水率ω，即可计算每组不同含水量的干密度即可绘制一条击实曲线，击实曲线的极值为最大干密度ρdmax，相应的含水量为最佳含水量ω0。
(4)水泥剂量：根据规范建议的水泥剂量范围值，确定不同水泥剂量，通过7d无侧限抗压强度实验最终确定满足设计强度要求的水泥剂量。
按照上述实施方法获得以下三个实施例。
实施例1
一种废尼龙丝增强再生水稳碎石材料，由建筑垃圾再生粗细骨料、水泥、废尼龙丝及拌合用水四组分组成，各组分含量(质量百分比)为：建筑垃圾再生粗细骨料94％；水泥6％；废尼龙丝掺量为建筑垃圾再生粗细骨料与水泥总重的0.2％；实际拌合用水量为建筑垃圾再生粗细骨料与水泥总重的7.1％，所述建筑垃圾再生粗骨料的技术指标为：吸水率＝3.91％、表观密度＝2641kg/m3、压碎指标＝11％、含泥量＝0.6％、针片状颗粒含量＝2.93％，所述建筑垃圾再生细骨料的技术指标为塑性指数＝12，所述建筑垃圾再生粗细骨料的颗粒粒径≤19mm，级配范围为：
，所述废尼龙丝长度为10mm，抗拉强度＝986MPa。
实施例2
一种废尼龙丝增强再生水稳碎石材料，由建筑垃圾再生粗细骨料、水泥、废尼龙丝及拌合用水四组分组成，各组分含量(质量百分比)为：建筑垃圾再生粗细骨料95％；水泥5％；废尼龙丝掺量为建筑垃圾再生粗细骨料与水泥总重的0.1％；实际拌合用水量为建筑垃圾再生粗细骨料与水泥总重的6.2％，所述建筑垃圾再生粗骨料的技术指标为：吸水率＝3.91％、表观密度＝2641kg/m3、压碎指标＝11％、含泥量＝0.6％、针片状颗粒含量＝2.93％，所述建筑垃圾再生细骨料的技术指标为塑性指数＝12，所述建筑垃圾再生粗细骨料的颗粒粒径≤19mm，级配范围为：
，所述废尼龙丝长度为10-30mm，抗拉强度＝986MPa。
实施例3
一种废尼龙丝增强再生水稳碎石材料，由建筑垃圾再生粗细骨料、水泥、废尼龙丝及拌合用水四组分组成，各组分含量(质量百分比)为：建筑垃圾再生粗细骨料96％；水泥4％；废尼龙丝掺量为建筑垃圾再生粗细骨料与水泥总重的0.5％；实际拌合用水量为建筑垃圾再生粗细骨料与水泥总重的5.1％，所述建筑垃圾再生粗骨料的技术指标为：吸水率＝3.91％、表观密度＝2641kg/m3、压碎指标＝11％、含泥量＝0.6％、针片状颗粒含量＝2.93％，所述建筑垃圾再生细骨料的技术指标为塑性指数＝12，所述建筑垃圾再生粗细骨料的颗粒粒径≤19mm，级配范围为：
，所述废尼龙丝长度为30mm，抗拉强度＝986MPa。
检测方法如下：
依据击实实验确定的最佳含水率和最大干密度，确定各组单个试件的成型质量；对于骨料粒径≤19mm的无机结合料稳定中粒土，每组需要制相同状态的试件数量(即平行试验的数量)至少9个。用反力框架和液压千斤顶制件；试件从试模内脱出并称量后，应立即放到密封湿气箱和恒温室内进行保温保湿养生。养生期的第七天即最后一天，应该将试件浸泡在水中，水的深度应使水面在试件顶上约2.5cm。将试件放到路面材料强度试验仪的升降台上(台上先放一扁球座)，进行抗压试验。试验过程中，应使试件的形变等速增加，并保持速率约为lmm/min；记录试件破坏时的最大压力P(N)；三个实施例的试验记录表分别为表1、表2、表3。
表1
表2
表3
与现行规范《公路路面基层施工技术细则》JTG/T F20-2015中关于水泥稳定材料的7d龄期无侧限抗压强度标准相比，本发明采用建筑垃圾再生骨料制备水泥稳定材料(实施例1-3)，能够符合高速公路和一级公路重交通用基层材料的要求，同时通过非尼龙丝的添加，有效改善了抗缩裂性能。
水泥稳定材料的7d龄期无侧限抗压强度标准Rd(MPa)
本发明并不局限于上述实施例，在本发明公开的技术方案的基础上，本领域的技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中的一些技术特征作出一些替换和变形，这些替换和变形均在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种废尼龙丝增强再生水稳碎石材料，其特征在于，由建筑垃圾再生粗细骨料、水泥、废尼龙丝及拌合用水四组分组成，各组分含量(质量百分比)为：
建筑垃圾再生粗细骨料94％～96％；
水泥4％～6％；
废尼龙丝掺量为建筑垃圾再生粗细骨料与水泥总重的0.1～0.5％；
实际拌合用水量为建筑垃圾再生粗细骨料与水泥总重的5.1～7.1％。
2.根据权利要求1所述的一种废尼龙丝增强再生水稳碎石材料，其特征在于，由建筑垃圾再生粗细骨料、水泥、废尼龙丝及拌合用水四组分组成，各组分含量(质量百分比)为：
建筑垃圾再生粗细骨料94％；
水泥6％；
废尼龙丝掺量为建筑垃圾再生粗细骨料与水泥总重的0.2％；
实际拌合用水量为建筑垃圾再生粗细骨料与水泥总重的7.1％。
3.根据权利要求1或2所述的一种废尼龙丝增强再生水稳碎石材料，其特征在于，所述建筑垃圾再生粗细骨料包括建筑垃圾再生粗骨料和建筑垃圾再生细骨料，建筑垃圾再生粗骨料的技术指标为：吸水率≤4.0％、表观密度≥2500kg/m3、压碎指标≤15％、含泥量＜1.5％、针片状颗粒含量＜5％，所述建筑垃圾再生细骨料的技术指标为塑性指数≤17。
4.根据权利要求3所述的一种废尼龙丝增强再生水稳碎石材料，其特征在于，所述建筑垃圾再生粗细骨料包括建筑垃圾再生粗骨料和建筑垃圾再生细骨料，所述建筑垃圾再生粗骨料的技术指标为：吸水率＝3.91％、表观密度＝2641kg/m3、压碎指标＝11％、含泥量＝0.6％、针片状颗粒含量＝2.93％。所述建筑垃圾再生细骨料的技术指标为塑性指数＝12。
5.根据权利要求1或2所述的一种废尼龙丝增强再生水稳碎石材料，其特征在于，所述建筑垃圾再生粗细骨料的颗粒粒径≤19mm，级配范围为：
6.根据权利要求5所述的一种废尼龙丝增强再生水稳碎石材料，其特征在于，所述建筑垃圾再生粗细骨料的颗粒级配范围为：
7.根据权利要求1或2所述的一种废尼龙丝增强再生水稳碎石材料，其特征在于，所述废尼龙丝长度为10-30mm，抗拉强度≥900MPa。
8.根据权利要求7所述的一种废尼龙丝增强再生水稳碎石材料，其特征在于，所述废尼龙丝长度为20mm，抗拉强度＝986.0MPa。
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