一种应用秸秆纤维的泥岩固废改良的路基填料及其制备方法

本发明属于建筑材料，涉及一种应用秸秆纤维的泥岩固废改良的路基填料及其制备方法。

背景技术：

1、由于城市基坑开挖和地铁隧道开挖，地层中的泥岩和粉质黏土混合堆积，形成了独特的泥岩混合土。泥岩颗粒遇水后会发生软化，导致强度大幅度下降和变形量增大；且对于季冻区的地区而言，当泥岩混合土应用于路基填料中时，泥岩混合土在频繁的冻结和融化循环过程中，会发生显著的水分迁移，从而改变路基填土的湿度分布和孔隙结构，进而导致路基承载力的严重下降，使得路基发生严重的沉降变形，给道路安全造成严重的隐患，这导致其难以应用于工程建设之中。同时，玉米等主要农作物在出产粮食的同时，也会带来大量的秸秆，如果进行秸秆还田，则会使土壤过于松软，影响下一茬农作物的种植，而如果进行焚烧处理，则会对环境造成严重污染。

技术实现思路

1、为实现上述目的，本发明提供一种应用秸秆纤维的泥岩固废改良的路基填料及其制备方法，解决了泥岩混合土这类稳定性差、工程应用价值低的建筑固废资源化利用的难题，显著提升了泥岩混合土路基抵抗冻融循环效应的能力。

2、本发明所采用的技术方案是，一种应用秸秆纤维的泥岩固废改良的路基填料，包括以下原料：泥岩混合土、玉米秸秆、纯净水以及憎水剂。

3、进一步地，按质量份数计，所述泥岩混合土92~97份、所述玉米秸秆3~8份、所述纯净水15~20份、所述憎水剂20~25份。

4、进一步地，所述憎水剂为聚硅氧烷粉末。

5、本发明还提供了一种应用秸秆纤维的泥岩固废改良的路基填料的制备方法，包括以下步骤：

6、步骤s1、按照质量份数称取92~97份的泥岩混合土，3~8份的玉米秸秆；15~20份的纯净水；20~25份的憎水剂；

7、步骤s2、将步骤s1中的泥岩混合土研磨为均匀的颗粒；

8、步骤s3、将步骤s1中的玉米秸秆进行秆瓤分离，将杆皮中残留的瓤剥离，保持杆皮的干燥洁净；

9、步骤s4、将步骤s3分离出来的玉米秸秆杆皮进行裁剪预处理；

10、步骤s5、使用破碎机对步骤s4预处理后的玉米秸秆杆皮进行初步破碎，随后进行精细化破碎，得到超细化的秸秆纤维；将破碎后的超细化的秸秆纤维浸泡于憎水剂溶液中，恒温搅拌，得到成品秸秆纤维；

11、步骤s6、将s2制备的泥岩混合土和s5制备的成品秸秆纤维加热干燥至恒重后取出，并静置至室温；

12、步骤s7、将步骤s6中的泥岩混合土和成品秸秆纤维均匀混合，制备成秸秆纤维改良的泥岩混合土；其中，秸秆纤维掺量为3%~8%，秸秆纤维掺量指：秸秆的质量份数/（泥岩混合土的质量份数+秸秆的质量份数）；

13、步骤s8、将纯净水分批多次喷洒在秸秆纤维改良的泥岩混合土上，每次喷洒至表层混合土湿润为止，随后进行机械搅拌；直至将纯净水完全加到秸秆纤维改良的泥岩混合土中，随后放置于不透光密闭袋子中密封，制备成应用秸秆纤维的泥岩固废改良的路基填料。

14、进一步地，所述步骤s2中颗粒粒径小于2mm。

15、进一步地，步骤s4中裁剪预处理时，杆皮长度控制为5~8cm，宽度控制为2~4cm。

16、进一步地，所述步骤s5中初步破碎后的秸秆纤维通过2~5mm筛后再进行精细化破碎；所述秸秆纤维浸泡于憎水剂溶液中后恒温搅拌1~2h。

17、进一步地，所述步骤s6中加热干燥的温度为100~108℃。

18、进一步地，所述步骤s7中使用搅拌机以400~500rpm的速度进行均匀混合。

19、进一步地，所述步骤s8中，密封时间为10~12h。

20、本发明的有益效果是：

21、1、对泥岩混合土开展不同含水率、冻融循环次数和秸秆纤维掺量下的动态回弹模量试验，量化地表征了水分和冻融循环对泥岩混合土力学特性的影响，饱和时强度损伤高达86.7%，7次冻融循环后强度损伤高达76.7%；对泥岩混合土进行了力学特性的改良，最佳掺量下7次冻融循环后强度提高了189.7%，显著提高了泥岩混合土的强度；确定了最佳秸秆纤维掺量，为复合路基结构设计和复合路基施工工艺提供技术基础。

22、2、通过泥岩混合土的改良，提高了泥岩混合土的稳定性和工程应用价值；同时也有效利用建筑垃圾，减小对城市的环境污染，节约道路建筑资源。

技术特征：

1.一种应用秸秆纤维的泥岩固废改良的路基填料，其特征在于，包括以下原料：泥岩混合土、玉米秸秆、纯净水以及憎水剂。

2.根据权利要求1所述的一种应用秸秆纤维的泥岩固废改良的路基填料，其特征在于，按质量份数计，所述泥岩混合土92~97份、所述玉米秸秆3~8份、所述纯净水15~20份、所述憎水剂20~25份。

3.根据权利要求1或2所述的一种应用秸秆纤维的泥岩固废改良的路基填料，其特征在于，所述憎水剂为聚硅氧烷粉末。

4.如权利要求1~3任一项所述的一种应用秸秆纤维的泥岩固废改良的路基填料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

5.根据权利要求4所述的一种应用秸秆纤维的泥岩固废改良的路基填料的制备方法，其特征在于，所述步骤s2中颗粒粒径小于2mm。

6.根据权利要求4所述的一种应用秸秆纤维的泥岩固废改良的路基填料的制备方法，其特征在于，步骤s4中裁剪预处理时，杆皮长度控制为5~8cm，宽度控制为2~4cm。

7.根据权利要求4所述的一种应用秸秆纤维的泥岩固废改良的路基填料的制备方法，其特征在于，所述步骤s5中初步破碎后的秸秆纤维通过2~5mm筛后再进行精细化破碎；所述秸秆纤维浸泡于憎水剂溶液中后恒温搅拌1~2h。

8.根据权利要求4所述的一种应用秸秆纤维的泥岩固废改良的路基填料的制备方法，其特征在于，所述步骤s6中加热干燥的温度为100~108℃。

9.根据权利要求4所述的一种应用秸秆纤维的泥岩固废改良的路基填料的制备方法，其特征在于，所述步骤s7中使用搅拌机以400~500rpm的速度进行均匀混合。

10.根据权利要求4所述的一种应用秸秆纤维的泥岩固废改良的路基填料的制备方法，其特征在于，所述步骤s8中，密封时间为10~12h。

技术总结本发明公开了一种应用秸秆纤维的泥岩固废改良的路基填料，包括以下原料：泥岩混合土、玉米秸秆、纯净水以及憎水剂；按质量份数计，所述泥岩混合土92~97份、所述玉米秸秆3~8份、所述纯净水15~20份、所述憎水剂20~25份。本发明还公开了一种应用秸秆纤维的泥岩固废改良的路基填料的制备方法。本发明解决了泥岩混合土这类稳定性差、工程应用价值低的建筑固废资源化利用的难题，有效缓解了寒区路基内部水分聚集的现象，显著提升了泥岩混合土路基抵抗冻融循环效应的能力。技术研发人员：苏兴茂,林闯,布立民,陈晓琳,陈世达,邢志强,王政,张锋受保护的技术使用者：哈尔滨工业大学技术研发日：技术公布日：2024/10/17