本发明涉及自养护路基技术领域，尤其涉及一种半刚性建筑固废自养护路基及其制备方法和应用。
背景技术：
本发明背景技术中公开的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
水泥稳定碎石基层作为我国目前高速公路主要半刚性基层，强度大，整体性好，但其抗裂性能较差，基层易开裂，基层裂缝反射到路面容易造成路面结构出现早期疲劳破坏，普遍的观点认为半刚性基层抗变形能力较差且极易产生裂纹，裂纹是半刚性基层的致命缺陷。水泥稳定碎石半刚性基层路面经常出现裂缝，这是由于水泥稳定碎石基层抗裂性能较差，由于早期水泥水化作用等其他影响因素作用下，水泥碎石稳定材料出现大量的早期微观裂缝，微观裂缝在荷载的反复作用下，这些裂缝进一步发展扩大最终反射到整个路面形成宏观裂缝，导致路面结构破坏，使路面结构出现早期的疲劳破坏。
技术实现要素：
针对上述的问题，本发明提出一种半刚性建筑固废自养护路基及其制备方法和应用。采用本发明提出的原料和方法能够有效减少水泥稳定碎石路基的收缩，从而减少开裂。
本发明的第一目的：提供一种半刚性建筑固废自养护路基。
本发明的第二目的：提供一种半刚性建筑固废自养护路基的制备方法。
本发明的第三目的：提供所述半刚性建筑固废自养护路基及其制备方法的应用。
为实现上述发明目的，本发明采用的技术手段为：
首先，本发明公开一种半刚性建筑固废自养护路基，按照重量百分比计，其原料包括如下组分：水泥4～12％、再生骨料20～70％、碎石20～70％，石灰4～10份，水的含量为前面固体质量的4～15％，基体纤维增强含量为0.6～1.2kg/m3、高吸水性树脂含量为0.2～1.0kg/m3、吸水性纤维素纤维含量为0.2～1.0kg/m3。
进一步地，所述再生骨料的制备方法为：将废弃的混凝土破碎后形成骨料前驱体，然后将该骨料在没有研磨体的研磨装置中搅拌，完成后对得到的骨料进行预湿，即得再生骨料。
进一步地，所述骨料前驱体根据混凝土粗骨料粒径为5～40mm。
进一步地，所述搅拌时间为5-20min。利用建筑固废破碎制成骨料实现建筑垃圾的资源化利用，然后通过搅拌(机械活化)去除骨料中易碎、易脱落的颗粒和边角，从而进一步提高再生骨料的性能。
进一步地，所述预湿采用的水的质量为骨料质量的10～40％。本发明利用再生骨料的多孔吸水的特性对骨料进行预湿工艺，以便于利用再生骨料的吸水返水特性在水泥在水化的过程中释放再生骨料中的水分起到自养护的作用，减少水泥稳定碎石路基的收缩，从而减少开裂。
进一步地，所述基体纤维增强包括pva纤维、聚丙烯纤维、聚酯和聚丙烯腈纤维、耐碱玻璃纤维、钢纤维等中的任意一种或多种。纤维可以提高水泥稳定碎石基层材料的增韧抗裂性，抑制基层裂缝产生、扩展，增强水泥稳定碎石基层的抗裂性能，提高路面结构的使用寿命。
进一步地，所述水泥包括普通硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥等中的任意一种或多种。可选地，所述水泥的比表面积大于280m2/kg。
通过在半刚性建筑固废自养护路基加入高吸水性树脂，能够有效抑制路基的早期塑性收缩导致的开裂现象。通过在半刚性建筑固废自养护路基加入高吸水性纤维素纤维，能够有效抑制路基的早期塑性收缩导致的开裂现象。
进一步地，所述碎石和再生骨料的级配按照公路路面基层施工技术细则制定。
其次，本发明公开所述半刚性建筑固废自养护路基的制备方法，步骤为：首先将水泥、石灰、碎石和再生骨料混合均匀；然后加入基体增强纤维、高吸水性树脂和吸水性纤维素纤维后混合均匀；最后加入水后混合均匀，即得。
最后，本发明公开所述半刚性建筑固废自养护路基及其制备方法在建筑工程、道路工程、桥梁工程等领域中的应用。
与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下有益效果：
(1)发明通过机械活化去除容易脱落的颗粒和边角，使得再生骨料的性能得到提高。同时利用再生骨料的多孔吸水的特性对骨料预湿能够减少水泥稳定碎石路基开裂。
(2)水泥稳定碎石的裂纹主要由水泥的自收缩和温度收缩导致，内养护可以很大程度上减少水泥收缩导致的开裂，本发明通过加入高吸水性材料，通过材料的吸水返水特性，为水泥的水化过程持续的提供水分从而降低自收缩。
(3)本发明在半刚性建筑固废自养护路基中引入纤维可以提高水泥稳定碎石基层材料的增韧抗裂性，抑制基层裂缝产生、扩展，增强水泥稳定碎石基层的抗裂性能，提高路面结构的使用寿命。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
正如前文所述，水泥稳定碎石基层作为我国目前高速公路主要半刚性基层，强度大，整体性好，但其抗裂性能较差，基层易开裂，基层裂缝反射到路面容易造成路面结构出现早期疲劳破坏。因此，本发明提出了一种半刚性建筑固废自养护路基及其制备方法；现结合具体实施方式对本发明进一步说明。
第一实施例
一种半刚性建筑固废自养护路基的制备，包括以下步骤：
(1)将建筑垃圾破坏成粒径5-40mm的骨料，将破碎的骨料置于没有研磨体的管磨机中搅拌10min，以便于将骨料中易碎的水泥块体磨掉筛除，并用骨料质量的30％的水预湿，得再生骨料。
(2)将原料按照以下配合比称量：p.o42.5水泥5％、石灰5％、再生骨料60％、碎石30％、水为前面三种固体质量的8％。
(3)将水泥、石灰、碎石、再生骨料混合均匀；然后加入水后混合均匀，即得。
第二实施例
一种半刚性建筑固废自养护路基的制备，包括以下步骤：
(1)建筑垃圾破坏成粒径5-40mm的骨料，将破碎的骨料置于没有研磨体的管磨机中搅拌10min，以便于将骨料中易碎的水泥块体磨掉筛除，并用骨料质量的30％的水预湿，得再生骨料。
(2)将原料按照以下配合比称量：p.o42.5水泥5％、石灰5％、再生骨料60％、碎石30％、水为前面三种固体质量的15％、pva纤维的添加量为0.8kg/m3、高吸水性树脂添加量为0.6kg/m3。
(3)将水泥、石灰、碎石、再生骨料混合均匀；加入pva纤维和高吸水性树脂混合均匀；然后加入水后混合均匀，即得。
第三实施例
一种半刚性建筑固废自养护路基的制备，包括以下步骤：
(1)建筑垃圾破坏成粒径5-40mm的骨料，将破碎的骨料置于没有研磨体的管磨机中搅拌10min，以便于将骨料中易碎的水泥块体磨掉筛除，并用骨料质量的30％的水预湿，得再生骨料。
(2)将原料按照以下配合比称量：p.o42.5水泥5％、石灰5％、再生骨料60％、碎石30％、水为前面三种固体质量的8％、pva纤维的含量为0.8kg/m3、高吸水性树脂0.6kg/m3、吸水性纤维素纤维0.4kg/m3。
(3)将水泥、石灰、碎石、再生骨料混合均匀；加入pva纤维、高吸水性树脂和吸水性纤维素纤维混合均匀；然后加入水后混合均匀，即得。
第四实施例
一种半刚性建筑固废自养护路基的制备，包括以下步骤：
(1)将建筑垃圾破坏成粒径为5-40mm的骨料后置于没有研磨体的管磨机中搅拌20min，以便于将骨料中易碎的水泥块体磨掉筛除，然后用骨料质量的30％的水对骨料进行预湿，得再生骨料。
(2)将原料按照以下配合比称量：p.o42.5水泥6％、石灰4％、再生骨料70％、碎石20％、水为前面三种固体质量的10％、pva纤维的含量为0.6kg/m3、高吸水性树脂0.2kg/m3、吸水性纤维素纤维0.6kg/m3。
(3)将水泥、石灰、碎石、再生骨料混合均匀；加入pva纤维、高吸水性树脂和吸水性纤维素纤维混合均匀；然后加入水后混合均匀，即得。
第五实施例
一种半刚性建筑固废自养护路基的制备，包括以下步骤：
(1)将建筑垃圾破坏成粒径为5-40mm的骨料后置于没有研磨体的管磨机中搅拌5min，以便于将骨料中易碎的水泥块体磨掉筛除，然后用骨料质量的10％的水对骨料进行预湿，得再生骨料。
(2)将原料按照以下配合比称量：p.o42.5水泥4％、石灰10％、再生骨料20％、碎石66％、水为前面三种固体质量的4％、pva纤维的含量为1.2kg/m3、高吸水性树脂0.8kg/m3、吸水性纤维素纤维0.2kg/m3。
(3)将水泥、石灰、碎石、再生骨料混合均匀；加入pva纤维、高吸水性树脂和吸水性纤维素纤维混合均匀；然后加入水后混合均匀，即得。
第六实施例
一种半刚性建筑固废自养护路基的制备，包括以下步骤：
(1)将建筑垃圾破坏成粒径为5-40mm的骨料后置于没有研磨体的管磨机中搅拌15min，以便于将骨料中易碎的水泥块体磨掉筛除，然后用骨料质量的30％的水对骨料进行预湿，得再生骨料。
(2)将原料按照以下配合比称量：p.o42.5水泥12％、石灰6％、再生骨料57％、碎石25％、水为前面三种固体质量的10％、聚丙烯腈纤维的含量为1.0kg/m3、高吸水性树脂1.0kg/m3、吸水性纤维素纤维1.0kg/m3。
(3)将水泥、石灰、碎石、再生骨料混合均匀；加入聚丙烯腈纤维、高吸水性树脂和吸水性纤维素纤维混合均匀；然后加入水后混合均匀，即得。
第七实施例
一种半刚性建筑固废自养护路基的制备，包括以下步骤：
(1)将建筑垃圾破碎成粒径为5-40mm的骨料后置于没有研磨体的管磨机中搅拌20min，以便于将骨料中易碎的水泥块体磨掉筛除，然后用骨料质量的25％的水对骨料进行预湿，得再生骨料。
(2)将原料按照以下配合比称量：p.o42.5水泥5％、石灰5％、再生骨料20％、碎石70％、水为前面三种固体质量的10％、聚丙烯纤维的含量为0.8kg/m3、高吸水性树脂0.8kg/m3、吸水性纤维素纤维0.6kg/m3。
(3)将水泥、石灰、碎石、再生骨料混合均匀；加入聚丙烯纤维、高吸水性树脂和吸水性纤维素纤维混合均匀；然后加入水后混合均匀，即得。
对比例1
一种半刚性建筑固废自养护路基的制备，包括以下步骤：
(1)将原料按照以下配合比称量：p.o42.5水泥5％、石灰5％、碎石90％、水为前面三种固体质量的8％。
(2)将水泥、石灰、碎石混合均匀；然后加入水后混合均匀，即得。
对比例2
一种半刚性建筑固废自养护路基的制备，包括以下步骤：
(1)将建筑垃圾破坏成粒径5-40mm的骨料，备用；
(2)将原料按照以下配合比称量：p.o42.5水泥5％、石灰5％、再生骨料60％、碎石30％；水为前面三种固体质量的8％。
(3)将水泥、石灰、碎石、再生骨料混合均匀；然后加入水后混合均匀，即得。
性能测试
按照无侧限抗压强度试验依据jtge51-2009《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》和干缩系数依据t0854-2009标准测试实施例1～7和对比例制备的混凝土的各项性能指标，结果如下表所示。
从上述的测试数据可以看出：加入再生骨料后半刚性路基材料的力学性和干缩系数均得到有效改善，而加入机械活化去除容易脱落的颗粒和边角以及预湿后的再生骨料后，性能得到了进一步提升，尤其是干缩系数的显著降低能够减少开裂的风险。同时加入高吸水性树脂、吸水性纤维素纤维，在养护的过程中能够将吸入的水再次释放出来，从而减少干缩，加入纤维后力学性能和抗开裂能力得到增强。
以上对本发明所提供的改性再生混凝土及其制备方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。