CN113277812B - 一种盐岩基层混合料、制备方法及应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种盐岩基层混合料的配方、制备方法和应用，盐岩基层混合料由盐岩集料、饱和卤水、聚乙烯醇、碳酸钙微粉、铝酸酯偶联剂、乳液、木质素纤维、熟石灰、碱渣、炉灰渣和矿渣微粉组成，采用该配方制备获得盐岩基层混合料，将制备好的盐岩基层混合料应用于盐岩基层建造，能够显著改善盐岩基层各方面性能，提高基层的稳定性，建造所得的碎石封层盐岩基层具有盐岩碎石层‑黏结层‑碎石层的三层结构，这种结构能在保障盐岩基层强度的同时，有效缓解地表水侵入盐岩基层所造成的结构破坏，该基层的强度高、柔韧性好、抵抗盐胀病害和承受剪切力的能力强且稳定性高。

Description

一种盐岩基层混合料、制备方法及应用
技术领域
本发明属于道路材料领域，涉及盐岩基层混合料，具体涉及一种盐岩基层混合料、制备方法及应用。
背景技术
盐岩是我国新疆、青海、西藏等地区存在的一类特殊性质土，具有密实性好、强度高、板结性强及易溶等特征。在盐岩地区由于传统筑路材料匮乏，当地在新建或改扩建道路施工过程中尝试采用盐岩作为筑路材料，但整体建设水平一般，主要因为盐岩地区大部分公路采用在盐壳基础上填筑盐岩路基而未铺筑路面结构的形式，此结构虽路基顶面强度较高，但遇淡水极易产生较为严重的车辙、松散、坑槽等病害。少部分铺装面层结构的工程多采用水泥稳定砂砾、级配砂砾等基层，此结构虽具有较好的使用效果，但由于材料运距直接提高了工程造价。因此，如何选用经济合理的筑路材料及切实可行的修筑技术从而使工程质量和耐久性满足要求已成为当前亟需解决的问题。
倘若将盐岩地区大量的盐岩用作基层材料可极大程度节约工程建设成本，但盐岩材料存在盐胀及溶蚀特性，导致在使用过程中可能因温度及低矿化度水的侵蚀造成基层的拱胀及溶陷变形严重影响道路的使用品质。若能将盐岩材料及应用方法加以改进，以保障其使用年限内的稳定性及耐久性，对节约工程建设成本、保护生态资源及完善地区交通网络具有重要意义。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于，提供一种盐岩基层混合料、制备方法及应用，解决现有技术中盐岩路基整体稳定性差的技术问题。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案予以实现：
一种盐岩基层混合料，由以下原料制成：盐岩集料、饱和卤水、聚乙烯醇、碳酸钙微粉、铝酸酯偶联剂、乳液、木质素纤维、熟石灰、碱渣、炉灰渣和矿渣微粉。
具体的，以重量份数计，由以下原料制成：盐岩集料为73～77份，饱和卤水为6～8份，聚乙烯醇为1～3份，碳酸钙微粉为1～2份，铝酸酯偶联剂为1～3份，乳液为6～8份，木质素纤维为0.5～1份，熟石灰为1～2份，碱渣为0.5～1.5份，炉灰渣为0.5～1.5份，矿渣微粉为1～2份，原料的重量份数之和为100份。
本发明还具有如下技术特征：
优选的，以重量份数计，由以下原料制成：盐岩集料为75份，饱和卤水为7份，聚乙烯醇为2份，碳酸钙微粉为1.5份，铝酸酯偶联剂为2份，乳液为7份，木质素纤维为0.5份，熟石灰为1.5份，碱渣为1份，炉灰渣为1份，矿渣微粉为1.5份。
优选的，所述的乳液，以重量份数计，由以下原料制成：羟基聚丙烯酸酯为60份，聚氨酯为30份，甲基丙烯酸盐为10份。
本发明还保护一种盐岩基层混合料的制备方法，该方法采用如上所述的盐岩基层混合料的配方，该方法具体包括以下步骤：
步骤一，按照预定的级配，将盐岩集料分为两份，一份为粗颗粒盐岩集料，另一份为细颗粒盐岩集料；
步骤二，将碱渣和熟石灰充分混合后，倒入饱和卤水并均匀拌合，得到混合物A后放至室温备用；
步骤三，将步骤一中的粗颗粒盐岩集料和聚乙烯醇均匀搅拌2～3min后，加入饱和卤水，继续搅拌混合3～5min至粗颗粒盐岩集料表面湿润，得到混合物B；
步骤四，向步骤三所制备的混合物B中加入碳酸钙微粉和铝酸酯偶联剂，均匀搅拌1min后，加入乳液搅拌混合1～2min，随后再加入木质素纤维搅拌混合40s，使得聚乙烯醇和木质素纤维在上述体系中均匀分散，得到混合物C；
步骤五，将步骤一中的细颗粒盐岩集料、矿渣微粉和炉灰渣均匀混合后，得到混合物D；
步骤六，将步骤五所制备的混合物D加入步骤二所制备的混合物A中，搅拌混合后，再加入到步骤四所制备的混合物C中均匀搅拌3～5min，得到盐岩基层混合料。
优选的，所述的粗颗粒盐岩集料的粒径大于4.75mm，所述的细颗粒盐岩集料的粒径小于或等于4.75mm。
本发明还保护一种如上所述的盐岩基层混合料用于建造碎石封层盐岩基层的应用；或如上所述的制备方法制得的盐岩基层混合料用于建造碎石封层盐岩基层的应用。
具体的，该应用的具体方法包括以下步骤：
步骤一，制备盐岩基层混合料，将制备好的盐岩基层混合料摊铺至路基顶面，进行碾压以建造盐岩基层；
步骤二，在对步骤一中的盐岩基层实施终压前，先进行第一次碎石撒布，随后进行碾压使得碎石嵌入盐岩基层内，获得碎石盐岩基层；
步骤三，在步骤二中的碎石盐岩基层上先洒布水性环氧乳化沥青，再进行第二次碎石撒布；
步骤四，按照步骤三所述完成水性环氧乳化沥青的洒布和碎石的撒布后，进行碾压固化后得到碎石封层盐岩基层，碎石封层盐岩基层具有盐岩碎石层-黏结层-碎石层的三层结构。
优选的，碎石盐岩基层的碎石撒布覆盖率为20～30％，步骤二和步骤三中，撒布的碎石的粒径为9.5～13.2mm。
优选的，步骤三中，水性环氧乳化沥青的洒布量为1.0～2.4kg/m2；步骤四中，碎石封层盐岩基层的碎石撒布覆盖率为60～80％。
本发明与现有技术相比，具有如下技术效果：
(Ⅰ)本发明盐岩基层混合料配方中的多种组分之间协同增效，能够大幅度提高混合料中粗颗粒盐岩集料和其他组分的亲和力，采用该盐岩基层混合料建造的盐岩基层各方面性能优良且基层的稳定性高。
(Ⅱ)本发明中的盐岩基层混合料粗粒料采用聚合物裹覆的形式进行处理，能够有效消除盐岩颗粒微裂纹，待其固化后能起到提高单颗粒强度及粗颗粒整体黏聚性的作用，在保证了粗粒料的嵌挤结构，极大程度上降低由于施工压实对级配产生的影响。
(Ⅲ)本发明中，碎石封层盐岩基层具有盐岩碎石层-黏结层-碎石层的三层结构，这种结构能在保障盐岩基层强度的同时，有效缓解地表水侵入盐岩基层所造成的结构破坏，该基层的强度高、柔韧性好、抵抗盐胀病害和承受剪切力的能力强且稳定性高。
(Ⅳ)本发明中采取双层碎石撒布工艺，能够有效提升面层、封层及基层之间的粘接效果，同时提升了基面层的整体性，有效避免行车荷载对其产生的层间滑移。
(Ⅴ)本发明中将盐岩集料作为道路基层材料的主要材料，不仅节约石料等道路材料运输成本，还充分考虑筑路材料的合理性，实现了盐岩资源及工业废渣的再利用，具有一定的社会效益与经济效益。
附图说明
图1为实施例和对比例的无侧限抗压强度和弯拉强度的测试结果对比图。
图2为实施例和对比例的冻融膨胀率和剪切强度的测试结果对比图。
图中各个标号的含义为：SL1-实施例1，SL2-实施例2，SL3-实施例3，DL1-对比例1，DL2-对比例2，DL3-对比例3，DL4-对比例4，DL5-对比例5，DL6-对比例6，DL7-对比例7，DL8-对比例8，DL9-对比例9，DL10-对比例10。
以下结合附图和实施例对本发明的具体内容作进一步详细解释说明。
具体实施方式
本申请的原料之间的协同作用机理为：
(A)本发明首先将粒径4.75mm以上的粗颗粒盐岩集料与聚乙烯醇均匀裹覆后掺入饱和卤水中，由于聚乙烯醇可溶于水并且粗颗粒盐岩集料具有较强的吸水性，使得聚乙烯醇溶于饱和卤水后被粗颗粒盐岩集料均匀吸附于颗粒表面及内部孔洞，可起到对粗颗粒盐岩集料表面细碎料及内部孔洞修补加固的作用。
(B)本发明加入碳酸钙微粉、铝酸酯偶联剂及乳液搅拌混合后，铝酸酯偶联剂可对碳酸钙微粉进行表面改性，进而促进乳液中的羟基聚丙烯酸酯和聚氨酯的羟基及盐岩表面的盐类化合物发生键合作用；盐岩中的镁离子及钙离子可提高乳液中甲基丙烯酸盐类助交联剂的转化率，在短时间内接枝到羟基聚丙烯酸酯和聚氨酯的大分子链，实现对羟基聚丙烯酸酯和聚氨酯的补强作用，从而改善粗颗粒盐岩集料与羟基聚丙烯酸酯和聚氨酯的亲和性及结合力，提升黏结强度。
(C)本发明乳液配方中的羟基聚丙烯酸酯的固含量相对较低，加入聚氨酯混合后可显著提高乳液的固含量，从而使得固化后形成的聚合物膜交联密度高、耐腐蚀性好、附着力高且力学强度高。
(D)本发明将矿渣微粉与炉灰渣均匀混合后可在饱和饱和卤水中发生水化反应，在反应过程中，由于饱和饱和卤水中已混有的熟石灰与碱渣可为其提供较好的碱性环境，能加速推进水化反应的进程生成较多的胶凝材料，从而在粗细集料间形成更多的网状结构，提升基层早期强度；此外，熟石灰可有效降低盐岩集料潜在的盐胀病害，降低基层的变形程度。
(E)本发明的木质素纤维能提高混合料的黏聚性，起到补强、阻滞裂缝的作用，以提高基层的整体稳定性。
需要说明的是，本发明中所采用的原料如无特殊说明，均采用本领域已知的常规原料。
本发明中，原料的规格要求如下：
盐岩集料为取自盐湖地表以下0～100cm的坚硬盐壳，并且盐岩集料中易溶盐的总量不得低于40％，易溶盐中Cl-/SO42-值宜控制在3.0～25.5之间；
具体的，盐岩集料是将取自盐湖地表的板块状盐岩，通过破碎掺配后达到目标级配，目标级配如下表1所示：
表1盐岩集料目标级配表
Figure BDA0003052063870000071
饱和卤水为矿化度大于300g/L的本领域常用的已知饱和卤水；
聚乙烯醇为一种粉末状水溶性高聚物，数均分子量约为90000～140000，性能介于塑料和橡胶之间，具有良好的粘合性能。
碳酸钙微粉细度为400目以上。
铝酸酯偶联剂是一种白色或淡黄色蜡状固体，用于表面活性改造。
矿渣微粉细度均控制在200目以上。
羟基聚丙烯酸酯的数均分子量大于250000。
聚氨酯的数均分子量为约为20000～35000。
甲基丙烯酸盐通常采用甲基丙烯酸钙、甲基丙烯酸镁与甲基丙烯酸钠中的一种或几种。
以下给出本发明的具体实施例，需要说明的是本发明并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本发明的保护范围。
实施例1：
本实施例给出一种盐岩基层混合料，以重量份数计，由以下原料制成：盐岩集料为75份，饱和卤水为7份，聚乙烯醇为2份，碳酸钙微粉为1.5份，铝酸酯偶联剂为2份，乳液为7份，木质素纤维为0.5份，熟石灰为1.5份，碱渣为1份，炉灰渣为1份，矿渣微粉为1.5份。
其中乳液，以重量份数计，由以下原料制成：羟基聚丙烯酸酯为60份，聚氨酯为30份，甲基丙烯酸盐为10份。
本实施例的盐岩基层混合料制备方法，包括以下步骤：
步骤一，按照表1中筛孔尺寸4.75mm的目标级配，将盐岩集料分为两份，一份为粗颗粒盐岩集料，另一份为细颗粒盐岩集料；
步骤二，将碱渣和熟石灰充分混合后，倒入饱和卤水(占总饱和卤水质量的45％)并均匀拌合，得到混合物A后放至室温备用；
步骤三，将步骤一中的粗颗粒盐岩集料和聚乙烯醇均匀搅拌2～3min后，加入饱和卤水(占总饱和卤水质量的55％)，继续搅拌混合3～5min至粗颗粒盐岩集料表面湿润，得到混合物B；
步骤四，向步骤三所制备的混合物B中加入碳酸钙微粉和铝酸酯偶联剂，均匀搅拌1min后，加入乳液搅拌混合1～2min，随后再加入木质素纤维搅拌混合40s，使得聚乙烯醇和木质素纤维在上述体系中均匀分散，得到混合物C；
步骤五，将步骤一中的细颗粒盐岩集料、矿渣微粉和炉灰渣均匀混合后，得到混合物D；
步骤六，将步骤五所制备的混合物D加入步骤二所制备的混合物A中，搅拌混合后，再加入到步骤四所制备的混合物C中，均匀搅拌3～5min，得到盐岩基层混合料。
本实施例的盐岩基层混合料用于建造碎石封层盐岩基层的应用。该应用的具体方法，包括以下步骤：
步骤一，采取本实施中上述配方和制备方法制备盐岩基层混合料，将制备好的盐岩基层混合料摊铺至路基顶面，进行碾压以建造盐岩基层；
步骤二，在对步骤一中的盐岩基层实施终压前，先进行第一次碎石撒布，随后进行碾压使得碎石嵌入盐岩基层内，获得碎石盐岩基层；碎石的粒径为9.5～13.2mm，碎石盐岩基层的碎石撒布覆盖率为25％；
步骤三，在步骤二中建造所得的碎石盐岩基层上，先洒布水性环氧乳化沥青，再进行第二次碎石撒布；碎石的粒径为9.5～13.2mm，水性环氧乳化沥青的洒布量为1.6kg/m2；
步骤四，按照步骤三所述完成水性环氧乳化沥青的洒布和碎石的撒布后，进行碾压固化后得到碎石封层盐岩基层；碎石封层盐岩基层的碎石撒布覆盖率为70％；碎石封层盐岩基层具有盐岩碎石层-黏结层-碎石层的三层结构。
本实施例中，盐岩基层混合料的性能测试按如下步骤进行：
步骤一，弯拉强度测试：
步骤1.1，采用本实施中上述配方和制备方法制备盐岩基层混合料，按照《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》(JTG E51-2009)中的T0844-2009制备梁式试件；
步骤1.2，将步骤1.1所制备好的梁式试件放入标准养护箱内在60℃的环境中养护7d，进行弯拉强度测试，测试过程参照《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》(JTG E51-2009)中的T0851-2009进行；
步骤二，无侧限抗压强度测试：
步骤2.1，用凡士林预先涂抹模具，将上述步骤1.1中的盐岩基层混合料放入模具内，采用压力机静压成型，得到尺寸为100mm×50mm的圆柱形的盐岩试件；
步骤2.2，将步骤2.1所制备好的盐岩试件脱膜取出，放入标准养护箱内在60℃的环境中养护7d，进行无侧限抗压强度测试，测试过程参照《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》(JTG E51-2009)；
步骤三，冻融膨胀率测试：
步骤3.1同上述步骤2.1；
步骤3.2，将步骤3.1所制备好的盐岩试件脱膜取出，放入标准养护箱内在60℃的环境中养护7d，进行冻融膨胀率测试，测试过程参照《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》(JTG E51-2009)；
步骤四，剪切强度测试：
步骤4.1，同上述步骤2.1；
步骤4.2，在对步骤2.1中的盐岩试件实施终压前，先进行第一次碎石撒布，随后进行碾压使得碎石嵌入盐岩基层内，获得碎石盐岩试件，碎石的粒径为9.5～13.2mm，碎石盐岩基层的碎石撒布覆盖率为25％；随后将碎石盐岩试件脱模，放置标准养护箱在60℃的环境中养护7d；
步骤4.3，在步骤二中建造所得的碎石盐岩试件顶面上涂抹水性环氧乳化沥青，再进行第二次碎石撒布；碎石的粒径为9.5～13.2mm，撒布结束后对试样进行轻压，待其破乳固化；对测试所用模具进行预热，将步骤4.3中涂抹水性环氧乳化沥青的碎石封层盐岩试件放入上述预热过的模具内，向模具顶面填入拌合好的热沥青混合料；水性环氧乳化沥青的洒布量为1.6kg/m2；
步骤4.4，按照步骤4.3所述完成水性环氧乳化沥青的洒布和碎石的撒布后，最后静压成型得到碎石封层盐岩试件；碎石封层盐岩试件的碎石撒布覆盖率为70％；碎石封层盐岩试件具有盐岩碎石层-黏结层-碎石层的三层结构；
步骤4.5，将步骤4.4制备好的碎石封层盐岩试件进行剪切试验，测试过程参照《道桥用防水涂料》(JC/T 975-2005)中的剪切强度测试方法进行。
本实施例中，性能测试的最终结果如下述表2、图1和图2所示。
实施例2：
本实施例给出一种盐岩基层混合料，以重量份数计，由以下原料制成：盐岩集料为73份，饱和卤水为6份，聚乙烯醇为3份，碳酸钙微粉为1份，铝酸酯偶联剂为3份，乳液为8份，木质素纤维为1份，熟石灰为1份，碱渣为0.5份，炉灰渣为1.5份，矿渣微粉为2份。
本实施例中，盐岩基层混合料配方中的乳液和实施例1相同。
本实施例中，盐岩基层混合料的制备方法与实施例1基本相同。
本实施例的盐岩基层混合料用于建造碎石封层盐岩基层的应用。本实施例中，盐岩基层混合料应用的具体方法与实施例1基本相同，区别在于，步骤二中，碎石盐岩基层的碎石撒布覆盖率为20％；步骤三中，水性环氧乳化沥青的洒布量为1.0kg/m2；步骤四中，碎石封层盐岩基层的碎石撒布覆盖率为60％。
本实施例中，盐岩基层混合料的性能测试步骤与实施例1基本相同，区别在于，步骤4.2中，碎石盐岩试件的碎石撒布覆盖率为20％；步骤4.3中，水性环氧乳化沥青的洒布量为1.0kg/m2；步骤4.4中，碎石封层盐岩试件的碎石撒布覆盖率为60％。
本实施例中，性能测试的最终结果如下述表2、图1和图2所示。
实施例3:
本实施例给出一种盐岩基层混合料，以重量份数计，由以下原料制成：盐岩集料为77份，饱和卤水为8份，聚乙烯醇为1份，碳酸钙微粉为2份，铝酸酯偶联剂为1份，乳液为6份，木质素纤维为0.5份，熟石灰为2份，碱渣为1.5份，炉灰渣为0.5份，矿渣微粉为1份。
本实施例中，盐岩基层混合料配方中的乳液和实施例1相同。
本实施例中，盐岩基层混合料的制备方法与实施例1基本相同。
本实施例的盐岩基层混合料用于建造碎石封层盐岩基层的应用。本实施例中，盐岩基层混合料应用的具体方法与实施例1基本相同，区别在于，步骤二中，碎石盐岩基层的碎石撒布覆盖率为30％；步骤三中，水性环氧乳化沥青的洒布量为2.4kg/m2；步骤四中，碎石封层盐岩基层的碎石撒布覆盖率为80％。
本实施例中，盐岩基层混合料的性能测试步骤与实施例1基本相同，区别在于，步骤4.2中，碎石盐岩试件的碎石撒布覆盖率为30％；步骤4.3中，水性环氧乳化沥青的洒布量为2.4kg/m2；步骤4.4中，碎石封层盐岩试件的碎石撒布覆盖率为80％。
本实施例中，性能测试的最终结果如下述表2、图1和图2所示。
对比例1：
本对比例给出一种盐岩基层混合料，与实施例中的盐岩基层混合料基本相同，区别在于，其中乳液，以重量份数计，由以下原料制成：羟基聚丙烯酸酯为60份，聚氨酯为40份。
本对比例中，盐岩基层混合料的制备方法与实施例1相同。
本对比例的盐岩基层混合料用于建造碎石封层盐岩基层的应用。本对比例中，盐岩基层混合料应用的具体方法与实施例1相同。
本对比例中，盐岩基层混合料的性能测试步骤与实施例1基本相同，区别在于，不进行步骤四中的剪切强度测试。
本对比例中，性能测试的最终结果如下述表2、图1和图2所示。
对比例2：
本对比例给出一种盐岩基层混合料，与实施例中的盐岩基层混合料基本相同，区别在于，其中乳液，以重量份数计，由以下原料制成：羟基聚丙烯酸酯为90份，甲基丙烯酸盐为10份。
本对比例中，盐岩基层混合料的制备方法与实施例1相同。
本对比例的盐岩基层混合料用于建造碎石封层盐岩基层的应用。本对比例中，盐岩基层混合料应用的具体方法与实施例1相同。
本对比例中，盐岩基层混合料的性能测试步骤与实施例1基本相同，区别在于，不进行步骤四中的剪切强度测试。
本对比例中，性能测试的最终结果如下述表2、图1和图2所示。
对比例3：
本对比例给出一种盐岩基层混合料，与实施例1基本相同，区别在于，配方中不包括聚乙烯醇，盐岩集料为77份。
本对比例中，盐岩基层混合料的制备方法与实施例1基本相同，区别在于，步骤三中不加入聚乙烯醇。
本对比例的盐岩基层混合料用于建造碎石封层盐岩基层的应用。本对比例中，盐岩基层混合料应用的具体方法与实施例1相同。
本对比例中，盐岩基层混合料的性能测试步骤与实施例1基本相同，区别在于，不进行步骤四中的剪切强度测试。
本对比例中，性能测试的最终结果如下述表2、图1和图2所示。
对比例4：
本对比例给出一种盐岩基层混合料，与实施例1基本相同，区别在于，配方中不包括碳酸钙微粉和铝酸酯偶联剂，盐岩集料为78.5份。
本对比例中，盐岩基层混合料的制备方法与实施例1基本相同，区别在于，步骤四中不加入碳酸钙微粉和铝酸酯偶联剂。
本对比例的盐岩基层混合料用于建造碎石封层盐岩基层的应用。本对比例中，盐岩基层混合料应用的具体方法与实施例1相同。
本对比例中，盐岩基层混合料的性能测试步骤与实施例1基本相同，区别在于，不进行步骤四中的剪切强度测试。
本对比例中，性能测试的最终结果如下述表2、图1和图2所示。
对比例5：
本对比例给出一种盐岩基层混合料，与实施例1基本相同，区别在于，配方中不包括碳酸钙微粉、铝酸酯偶联剂和乳液，盐岩集料为78.5份，额外加入饱和卤水为7份。
本对比例中，盐岩基层混合料的制备方法与实施例1基本相同，区别在于，步骤四中不加入碳酸钙微粉、铝酸酯偶联剂和乳液，额外加入饱和卤水为7份。
本对比例的盐岩基层混合料用于建造碎石封层盐岩基层的应用。本对比例中，盐岩基层混合料应用的具体方法与实施例1相同。
本对比例中，盐岩基层混合料的性能测试步骤与实施例1基本相同，区别在于，不进行步骤四中的剪切强度测试。
本对比例中，性能测试的最终结果如下述表2、图1和图2所示。
对比例6：
本对比例给出一种盐岩基层混合料，与实施例1基本相同，区别在于，配方中不包括熟石灰和碱渣，盐岩集料为77.5份。
本对比例中，盐岩基层混合料的制备方法与实施例1基本相同，区别在于，步骤二中不加入熟石灰和碱渣。
本对比例的盐岩基层混合料用于建造碎石封层盐岩基层的应用。本对比例中，盐岩基层混合料应用的具体方法与实施例1相同。
本对比例中，盐岩基层混合料的性能测试步骤与实施例1基本相同，区别在于，不进行步骤四中的剪切强度测试。
本对比例中，性能测试的最终结果如下述表2、图1和图2所示。
对比例7：
本对比例给出一种盐岩基层混合料，与实施例1基本相同，区别在于，配方中不包括熟石灰、碱渣、炉灰渣和矿渣微粉，盐岩集料为80份。
本对比例中，盐岩基层混合料的制备方法与实施例1基本相同，区别在于，步骤二中不加入熟石灰和碱渣，步骤五中不加入炉灰渣和矿渣微粉。
本对比例的盐岩基层混合料用于建造碎石封层盐岩基层的应用。本对比例中，盐岩基层混合料应用的具体方法与实施例1相同。
本对比例中，盐岩基层混合料的性能测试步骤与实施例1基本相同，区别在于，不进行步骤四中的剪切强度测试。
本对比例中，性能测试的最终结果如下述表2、图1和图2所示。
对比例8：
本对比例给出一种盐岩基层混合料，以重量份数计，由以下原料制成：盐岩集料为90份，饱和卤水为10份。
本对比例中，盐岩基层混合料的制备方法为，将盐岩集料与饱和卤水均匀拌合3～5min。
本对比例的盐岩基层混合料用于建造碎石封层盐岩基层的应用。本对比例中，盐岩基层混合料应用的具体方法与实施例1相同。
本对比例中，盐岩基层混合料的性能测试步骤与实施例1基本相同，区别在于，不进行步骤四中的剪切强度测试。
本对比例中，性能测试的最终结果如下述表2、图1和图2所示。
对比例9：
本对比例给出一种盐岩基层混合料，以重量份数计，由以下原料制成：盐岩集料为80份，饱和卤水为8份，熟石灰为4份，碱渣为2份，炉灰渣为3份，矿渣微粉为3份。
本对比例中，盐岩基层混合料的制备方法包括以下步骤：
步骤一，将碱渣和熟石灰充分混合后，倒入饱和卤水中均匀拌合，得到混合物A后放至室温备用；
步骤二，将盐岩集料、矿渣微粉和炉灰渣均匀混合后，得到混合物D'；
步骤三，将步骤一所制备的混合物A和步骤二所制备的混合物D'混合后，均匀搅拌3～5min，得到盐岩基层混合料。
本对比例中，盐岩基层混合料应用的具体方法包括如下步骤：
步骤一与实施例1的步骤一基本相同，区别在于，采取本对比例中上述的配方和制备方法制备盐岩基层混合料；
步骤二与实施例1的步骤三基本相同，区别在于，在步骤一建造所得的盐岩基层上依次洒布水性环氧乳化沥青和撒布碎石；
步骤三与实施例1的步骤四基本相同，区别在于，碎石封层盐岩基层具有盐岩层-黏结层-碎石层的三层结构。
本对比例中，盐岩基层混合料的性能测试包括如下步骤：
步骤一与实施例1的步骤4.1相同；
步骤二与实施例1的步骤4.3基本相同，区别在于，在步骤一建造所得的盐岩试件上顶面上涂抹水性环氧乳化沥青和撒布碎石；
步骤三与实施例1的步骤4.4基本相同，区别在于，碎石封层盐岩试件具有盐岩层-黏结层-碎石层的三层结构；
步骤四与实施例1的步骤4.5相同。
本对比例中，性能测试的最终结果如下述表2、图1和图2所示。
对比例10：
本对比例给出一种盐岩基层混合料，以重量份数计，由以下原料制成：盐岩集料为90份，饱和饱和卤水为10份。
本对比例中，盐岩基层混合料的制备方法为，将盐岩集料倒入饱和卤水中，均匀搅拌3～5min，得到盐岩基层混合料。
本对比例中，盐岩基层混合料应用的具体方法包括如下步骤：
步骤一与实施例1的步骤一基本相同，区别在于，采取本对比例中上述的配方和制备方法制备盐岩基层混合料；
步骤二，在步骤一建造所得的盐岩基层上洒布水性环氧乳化沥青，水性环氧乳化沥青的洒布量为1.6kg/m2；
步骤三，按照步骤二所述完成水性环氧乳化沥青的洒布后，进行碾压固化后得到封层盐岩基层；封层盐岩基层具有盐岩层-黏结层的两层结构。
本对比例中，盐岩基层混合料的性能测试包括如下步骤：
步骤一与实施例1的步骤4.1相同；
步骤二，在步骤一建造所得的盐岩试件上洒布水性环氧乳化沥青，水性环氧乳化沥青的洒布量为1.6kg/m2；
步骤三，按照步骤二所述完成水性环氧乳化沥青的洒布后，最后静压成型得到封层盐岩试件；封层盐岩试件具有盐岩层-黏结层的两层结构。
步骤四与实施例1的步骤4.5基本相同，区别在于，进行剪切试验的试件为步骤三所制备的封层盐岩试件。
本对比例中，性能测试的最终结果如下述表2、图1和图2所示。
表2实施例1～3和对比例1～10的性能测试结果
Figure BDA0003052063870000181
表2“-”代表在对应的对比例中，测试试件不需要用该测试参数表示。
由表2、图1和图2可得出如下结论：
(A)实施例1～3的无侧限抗压强度分别为13.7MPa、12.2MPa和12.7MPa，高于对比例1～8的11.7MPa、10.3MPa、11.1MPa、10.9MPa、8.6MPa、10.5MPa、10.1MPa和6.2MPa，说明实施例1～3的盐岩试件整体强度高；实施例1～3的弯拉强度分别为2.1MPa、1.9MPa和1.7MPa，高于对比例1～8的1.5MPa、1.4MPa、1.6MPa、1.5MPa、1.0MPa、1.3MPa、1.2MPa、和0.6MPa，说明实施例1～3的梁式试件的柔韧性及抗裂性均有所提升。
实施例1～3的冻融膨胀率分别为1.2％、1.6％和1.2％，低于对比例1～8的1.7％、2.0％、1.7％、1.9％、2.7％、2.3％、2.5％和4.6％，说明实施例1～3的盐岩试件抵抗盐胀病害的能力强；实施例1～3的剪切强度分别为0.43MPa、0.35MPa和0.39MPa，高于对比例9和10的0.29MPa和0.23MPa，说明实施例1～3的碎石封层盐岩试件承受剪切力的能力强。
由上述分析可知，实施例1～3相较于对比例1～10，测试试样的各项性能都更为优良。
(B)实施例1与对比例1相比，区别在于乳液中包括甲基丙烯酸盐；实施例1的无侧限抗压强度相较于对比例1的无侧限抗压强度提高了17.09％，实施例1的弯拉强度为相较于对比例1的弯拉强度提高了40.00％，说明乳液中加入甲基丙烯酸盐能够大幅度提高梁式试件的整体强度和盐岩试件的柔韧性；实施例1的冻融膨胀率相较于对比例1的冻融膨胀率降低了41.67％，说明乳液中加入甲基丙烯酸盐能够大幅度提高盐岩试件的抵抗盐胀病害的能力。
实施例1和对比例2相比，主要区别在于乳液中包括聚氨酯；实施例1的无侧限抗压强度相较于对比例2的无侧限抗压强度提高了33.01％，实施例1的弯拉强度为相较于对比例2的弯拉强度提高了50.00％，说明乳液中加入聚氨酯能够大幅度提高梁式试件的整体强度和盐岩试件的柔韧性；实施例1的冻融膨胀率相较于对比例2的冻融膨胀率降低了66.67％，说明乳液中加入聚氨酯能够大幅度提高盐岩试件的抵抗盐胀病害的能力。
实施例1和对比例3相比，主要区别在于盐岩基层混合料配方中包括聚乙烯醇；实施例1的无侧限抗压强度相较于对比例3的无侧限抗压强度提高了23.42％，实施例1的弯拉强度为相较于对比例3的弯拉强度提高了31.25％，说明盐岩基层混合料配方中加入聚乙烯醇能够大幅度提高梁式试件的整体强度和盐岩试件的柔韧性；实施例1的冻融膨胀率相较于对比例3的冻融膨胀率降低了41.67％，说明盐岩基层混合料配方中加入聚乙烯醇能够大幅度提高盐岩试件的抵抗盐胀病害的能力。
(C)实施例1和对比例4相比，主要区别在于盐岩基层混合料配方中包括碳酸钙微粉和铝酸酯偶联剂，对比例4和对比例5相比，主要区别在于盐岩基层混合料配方中包括乳液，实施例1和对比例5相比，主要区别在于盐岩基层混合料配方中包括碳酸钙微粉、铝酸酯偶联剂和乳液；
实施例1的无侧限抗压强度相较于对比例4的无侧限抗压强度提高了25.69％，对比例4的无侧限抗压强度相较于对比例5的无侧限抗压强度提高了26.74％，实施例1的无侧限抗压强度相较于对比例5的无侧限抗压强度提高了59.30％，25.69％+26.74％＝52.43％，52.43％＜59.30％；
实施例1的弯拉强度为相较于对比例4的弯拉强度提高了40.00％，对比例4的弯拉强度为相较于对比例5的弯拉强度提高了50.00％，实施例1的弯拉强度为相较于对比例5的弯拉强度提高了110.00％，40.00％+50.00％＝90.00％，90.00％＜110.00％；
实施例1的冻融膨胀率相较于对比例4的冻融膨胀率降低了58.33％，对比例4的冻融膨胀率相较于对比例5的冻融膨胀率降低了42.11％，实施例1的冻融膨胀率相较于对比例5的冻融膨胀率降低了125.00％，58.33％+42.11％＝100.44％，100.44％＜125.00％；
由上述分析可知，盐岩基层混合料配方中的碳酸钙微粉和铝酸酯偶联剂与乳液之间存在协同增效作用。
(D)实施例1和对比例6相比，主要区别在于盐岩基层混合料配方中包括熟石灰和碱渣，对比例6和对比例7相比，主要区别在于盐岩基层混合料配方中包括炉灰渣和矿渣微粉，实施例1和对比例7相比，主要区别在于盐岩基层混合料配方中包括熟石灰、碱渣、炉灰渣和矿渣微粉；
实施例1的无侧限抗压强度相较于对比例6的无侧限抗压强度提高了30.48％，对比例6的无侧限抗压强度相较于对比例7的无侧限抗压强度提高了3.96％，实施例1的无侧限抗压强度相较于对比例7的无侧限抗压强度提高了35.64％，30.48％+3.96％＝34.44％，34.44％＜35.64％；
实施例1的弯拉强度为相较于对比例6的弯拉强度提高了61.54％，对比例6的弯拉强度为相较于对比例7的弯拉强度提高了8.33％，实施例1的弯拉强度为相较于对比例7的弯拉强度提高了75.00％，61.54％+8.33％＝69.78％，69.78％＜75.00％；
实施例1的冻融膨胀率相较于对比例6的冻融膨胀率降低了91.67％，对比例6的冻融膨胀率相较于对比例7的冻融膨胀率降低了8.70％，实施例1的冻融膨胀率相较于对比例7的冻融膨胀率降低了108.33％，91.67％+8.70％＝100.37％，100.37％＜108.33％；
由上述分析可知，盐岩基层混合料配方中的熟石灰和碱渣与炉灰渣和矿渣微粉之间存在协同增效作用。
(E)实施例1和对比例3相比，主要区别在于盐岩基层混合料配方中包括聚乙烯醇，实施例1和对比例5相比，主要区别在于盐岩基层混合料配方中包括碳酸钙微粉、铝酸酯偶联剂和乳液，实施例1和对比例7相比，主要区别在于盐岩基层混合料配方中包括熟石灰、碱渣、炉灰渣和矿渣微粉，对比例8和实施例1相比，主要区别在于盐岩基层混合料由盐岩集料和饱和卤水组成；
实施例1的无侧限抗压强度相较于对比例3的无侧限抗压强度提高了23.42％，实施例1的无侧限抗压强度相较于对比例5的无侧限抗压强度提高了59.30％，实施例1的无侧限抗压强度相较于对比例7的无侧限抗压强度提高了35.64％，实施例1的无侧限抗压强度相较于对比例8的无侧限抗压强度提高了120.97％，23.42％+59.30％+35.64％＝118.36％，118.36％＜120.97％；
实施例1的弯拉强度为相较于对比例3的弯拉强度提高了31.25％，实施例1的弯拉强度为相较于对比例5的弯拉强度提高了110.00％，实施例1的弯拉强度为相较于对比例7的弯拉强度提高了75.00％，实施例1的弯拉强度为相较于对比例8的弯拉强度提高了250.00％，31.25％+110.00％+75.00％＝216.25％，216.25％＜250.00％；
实施例1的冻融膨胀率相较于对比例3的冻融膨胀率降低了41.67％，实施例1的冻融膨胀率相较于对比例5的冻融膨胀率降低了125.00％，实施例1的冻融膨胀率相较于对比例7的冻融膨胀率降低了108.33％，实施例1的冻融膨胀率相较于对比例8的冻融膨胀率降低了283.33％，41.67％+125.00％+108.33％＝275.00％，275.00％＜283.33％；
由上述分析可知，盐岩基层混合料配方中的聚乙烯醇、碳酸钙微粉、铝酸酯偶联剂、乳液、熟石灰、碱渣、炉灰渣和矿渣微粉各组分之间具有协同增效作用。
(F)对比例9和实施例1相比，区别在于，盐岩基层盐岩基层混合料的配方中不包括聚乙烯醇、碳酸钙微粉、铝酸酯偶联剂、乳液和木质素纤维；碎石封层盐岩基层和进行剪切强度测试的碎石封层盐岩试件的结构为盐岩层-黏结层-碎石层的三层结构。实施例1的剪切强度为0.43MPa，相对于对比例1的0.29MPa提高了48.28％。
由上述分析可以看出，实施例1中的盐岩基层混合料配方中的聚乙烯醇、碳酸钙微粉、铝酸酯偶联剂、乳液和木质素纤维能显著提高碎石封层盐岩试件的抗剪切能力；相对于对比例1的盐岩层-黏结层-碎石层的三层结构，实施例1中碎石封层盐岩试件的盐岩碎石层-黏结层-碎石层的三层结构的形式层间抗剪切能力更强。
(G)对比例10和实施例1相比，区别在于，盐岩基层混合料由盐岩集料和饱和卤水组成；封层盐岩基层和进行剪切强度测试的封层盐岩试件具有盐岩层-黏结层的两层结构。实施例1的剪切强度为0.43MPa，相对于对比例2的0.23MPa提高了87.0％。
由上述分析可以看出，实施例1中的盐岩基层混合料配方中的聚乙烯醇、碳酸钙微粉、铝酸酯偶联剂、乳液、木质素纤维、熟石灰、碱渣、炉灰渣和矿渣微粉能显著提高碎石封层盐岩试件的抗剪切能力；相对于对比例1的盐岩层-黏结层的两层结构，实施例1中碎石封层盐岩试件的盐岩碎石层-黏结层-碎石层的三层结构的形式层间抗剪切能力更强。

Claims (8)

1.一种盐岩基层混合料，其特征在于，以重量份数计，由以下原料制成：盐岩集料为73～77份，饱和卤水为6～8份，聚乙烯醇为1～3份，碳酸钙微粉为1～2份，铝酸酯偶联剂为1～3份，乳液为6～8份，木质素纤维为0.5～1份，熟石灰为1～2份，碱渣为0.5～1.5份，炉灰渣为0.5～1.5份，矿渣微粉为1～2份，原料的重量份数之和为100份；
所述的乳液，以重量份数计，由以下原料制成：羟基聚丙烯酸酯为60份，聚氨酯为30份，甲基丙烯酸盐为10份。
2.如权利要求1所述的盐岩基层混合料，其特征在于，以重量份数计，由以下原料制成：盐岩集料为75份，饱和卤水为7份，聚乙烯醇为2份，碳酸钙微粉为1.5份，铝酸酯偶联剂为2份，乳液为7份，木质素纤维为0.5份，熟石灰为1.5份，碱渣为1份，炉灰渣为1份，矿渣微粉为1.5份。
3.一种盐岩基层混合料的制备方法，其特征在于，该方法采用如权利要求1或2所述的盐岩基层混合料，该方法具体包括以下步骤：
步骤一，按照预定的级配，将盐岩集料分为两份，一份为粗颗粒盐岩集料，另一份为细颗粒盐岩集料；
步骤二，将碱渣和熟石灰充分混合后，倒入饱和卤水并均匀拌合，得到混合物A后放至室温备用；
步骤三，将步骤一中的粗颗粒盐岩集料和聚乙烯醇均匀搅拌2～3min后，加入饱和卤水，继续搅拌混合3～5min至粗颗粒盐岩集料表面湿润，得到混合物B；
步骤四，向步骤三所制备的混合物B中加入碳酸钙微粉和铝酸酯偶联剂，均匀搅拌1min后，加入乳液搅拌混合1～2min，随后再加入木质素纤维搅拌混合40s，使得聚乙烯醇和木质素纤维在上述体系中均匀分散，得到混合物C；
步骤五，将步骤一中的细颗粒盐岩集料、矿渣微粉和炉灰渣均匀混合后，得到混合物D；
步骤六，将步骤五所制备的混合物D加入步骤二所制备的混合物A中，搅拌混合后，再加入到步骤四所制备的混合物C中均匀搅拌3～5min，得到盐岩基层混合料。
4.如权利要求3所述的盐岩基层混合料的制备方法，其特征在于，所述的粗颗粒盐岩集料的粒径大于4.75mm，所述的细颗粒盐岩集料的粒径小于或等于4.75mm。
5.如权利要求1或2所述的盐岩基层混合料用于建造碎石封层盐岩基层的应用；或如权利要求3或4所述的制备方法制得的盐岩基层混合料用于建造碎石封层盐岩基层的应用。
6.如权利要求5所述的应用，其特征在于，该应用的具体方法包括以下步骤：
步骤一，制备盐岩基层混合料，将制备好的盐岩基层混合料摊铺至路基顶面，进行碾压以建造盐岩基层；
步骤二，在对步骤一中的盐岩基层实施终压前，先进行第一次碎石撒布，随后进行碾压使得碎石嵌入盐岩基层内，获得碎石盐岩基层；
步骤三，在步骤二中的碎石盐岩基层上先洒布水性环氧乳化沥青，再进行第二次碎石撒布；
步骤四，按照步骤三所述完成水性环氧乳化沥青的洒布和碎石的撒布后，进行碾压固化后得到碎石封层盐岩基层，碎石封层盐岩基层具有盐岩碎石层-黏结层-碎石层的三层结构。
7.如权利要求6所述的应用，其特征在于，步骤二中，碎石盐岩基层的碎石撒布覆盖率为20～30％，步骤二和步骤三中，撒布的碎石的粒径为9.5～13.2mm。
8.如权利要求6所述的应用，其特征在于，步骤三中，水性环氧乳化沥青的洒布量为1.0～2.4kg/m2；步骤四中，碎石封层盐岩基层的碎石撒布覆盖率为60～80％。
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