CN102030509B - 一种高速公路路基修补的灌浆材料 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种对高速公路路基板底脱空进行压浆处理的灌浆材料，该灌浆材料包括如下各组分及其重量配比：45-60％的硅酸盐水泥、30-50％的粒径小于100微米的活性填料、0.2-0.8％的超塑化剂、0.01-0.2％的触变润滑剂、0.01-0.2％的增稠剂、0.1-2％的铝粉混合物、0.01-0.2％的引气剂、0.5-3.0％的膨胀剂和0.1-0.5％的早强剂，其中超塑化剂为聚羧酸醚系高效减水剂和磺化密胺系高效减水剂的混和物，聚羧酸醚系高效减水剂和磺化密胺系高效减水剂的重量比为1-1.5∶1。本发明的灌浆材料通过使用各种助剂优化配方达到提供一种可泵性好、弱收缩、具有一定强度，同时能较好满足现场施工需要的适应于高速公路路基修补的灌浆材料。
Description
技术领域
本发明涉及一种灌浆材料，尤其涉及一种适用于高速公路路基修补的灌浆材料，更具体是涉及一种对高速公路路基板底脱空进行压浆处理的灌浆材料。
背景技术
水泥混凝土路面具有强度高、刚度大、扩散荷载能力强、适应性较广等特点，被广泛推广到我国的高速公路建设中，但水泥混凝土路面由于接缝较多，对超载较为敏感，易发生脱空、唧泥、裂缝等先期病害，从而导致路面的破损。
水泥混凝土路面板底脱空和唧泥的产生有其内在因素和外界因素：内在因素是基层本身的质量、组成和混泥土面板接缝的状况；外界因素是汽车荷载和气候变化，我国路面基层材料一般都选用稳定类集料，其模量远小于混泥土面层的模量，混泥土路面在车辆荷载反复作用下，面层板底与基层之间将出现微小的空隙，形成局部脱空，随着温度和湿度的变化，面层板向上或向下翘曲，加速了面层板与基层的分离，使板底进一步脱空，当路面接缝或裂缝养护不及时，雨水侵入基层，在板下形成积水，积水与基层材料中的细料形成泥浆，并沿面板接缝处喷溅出来，产生唧泥；随着泥浆的排出，逐渐形成空隙和错台，最终导致混凝土板块的损坏。
对水泥混凝土路面出现的板底脱空和唧泥现象应及早发现和处理，目前比较有效的处理办法是通过注浆管，施加一定的压力将浆液均匀注入板底空隙、板下基层中，以填充、渗透、挤压等方式，赶走板底、基层裂隙的积水、空气后占据其位置，将原来的松散颗粒或裂缝胶结为整体，形成一个良好的“结石体”。浆料的灌入改善了板底原有受力状态，恢复板底与地基的连续性，从而达到加固基础，治理病害的目的。
适合压入板底的浆料应该具备以下特征：一是颗粒粒径小，流动性大，能顺利压进板底空隙；二是弱收缩性，能充分填充板底空隙；三是应该具备比较高的强度以承受板重及车辆荷载的作用。目前用于对路面底板脱空进行压浆处理的浆料，比较好的配方是采用水泥、粉煤灰和适量外渗剂加水搅拌所得。从实际应用中发现几个问题：(1)流动性好的浆料，其可泵性较差，即浆料压入板底后，无法从基层的裂缝、接缝中得到溢浆，使板与板之间的裂缝、接缝得不到很好的修复；(2)在水灰比较低的情况下，各组分在初期拌合困难，不能很好满足施工要求；(3)在较高的温度下，浆料的流动性大受影响，不能适应高速公路夏季的路面修补；(4)如果采用普通粉煤灰，由于其品质不稳定，在无其他助剂的帮助下，加水量偏多时，离析和泌水现象不易把控，浆料整体性差，硬化后收缩大，从而影响了修补效果。
发明内容
为解决以上存在的问题，本发明的目的是提供一种可泵性好、弱收缩、具有一定强度，同时能较好满足现场施工需要的适应于高速公路路基修补的灌浆材料。
为实现以上目的，本发明的高速公路路基修补灌浆材料，包括如下各组分及重量配比：
硅酸盐水泥 45-60％
粒径小于100微米的活性填料 30-50％
超塑化剂 0.2-0.8％
触变润滑剂 0.01-0.2％
增稠剂 0.01-0.2％
铝粉混合物 0.1-2％
引气剂 0.01-0.2％
膨胀剂 0.5-3.0％
早强剂 0.1-0.5％
其中超塑化剂为聚羧酸醚系高效减水剂和磺化密胺系高效减水剂的混和物，聚羧酸醚系高效减水剂和磺化密胺系高效减水剂的重量比为1-1.5∶1。
为了适用夏季高速公路路面的修补，上述聚羧酸醚系高效减水剂由支链长而密和支链长而疏的两种不同减水剂组成，支链长而密减水剂和支链长而疏减水剂的重量之比为2-3∶1。支链长而密的减水剂是指构成聚合物的主链单体数与构成聚合物的支链单体数之比为1-2.5∶1，支链长而疏的减水剂是指构成聚合物的主链单体数与构成聚合物的支链单体数之比为2.5-5∶1。
上述粒径小于100微米的活性填料优选I级粉煤灰，它需水量低，粒形好，易于流动和泵送，其活性SiO2在28天或56天后(因其表面玻璃体性状而异)，能与水泥或土壤中的碱发生进一步反应，生成CSH凝胶，有利于路基基层原来的松散颗粒或裂缝的进一步胶结。
上述触变润滑剂为片状无机硅酸盐。片状无机硅酸盐在整体增粘防离析的同时，增加浆体的可泵性，且在无压力泵送状态下，对流动度影响小。
上述增稠剂优选羟乙基纤维素醚。羟乙基纤维素醚粘度低，具有增稠性和假塑性，它与触变润滑剂一起，对整个灌浆起增粘防离析的作用。
上述铝粉混合物中纯铝粉含量为0.25％，纯铝粉优选直径小于100微米、纯度为99.5％的薄片状铝粉粉末。铝粉混合物中的铝粉与拌合水反应，产生氢气，从而补偿了浆体塑性阶段的收缩。
上述引气剂优选十二烷基醇硫酸钠。十二烷基醇硫酸钠是阴离子型表面活性剂，它能在灌浆各组分搅拌时引入空气而形成微小气泡，从而使浆液更易搅拌，较好满足现场施工的需要。
上述膨胀剂优选硫铝酸盐膨胀剂。硫铝酸盐膨胀剂化学组分稳定，因而生成的钙矾石也可以控制，这样灌浆硬化过程的收缩与膨胀也能得到很好控制。
上述早强剂优选细度为200-250目的硫酸钾。
上述硅酸盐水泥优选强度为42.5R的硅酸盐水泥。
本发明的高速公路路基修补灌浆材料，其配方具有如下的优点：
1、本发明的灌浆材料，采用粒径相近的胶凝材料，且不加砂，在满足一定流动度的同时，加入一定量的触变润滑剂和增稠剂，两者的配合使用，使浆体在可泵性得到增强的同时，具有增稠防离析的作用，大大提高浆料的整体性能。
2、利用引气剂在搅拌时能引入空气而形成微小气泡，提高现场的可操作性，本发明的灌浆对加水量不太敏感，在加水量为28％的上下2％波动的情况下，不会有泌水离析或难以泵送的现象出现。
3、通过两种不同类型高效减水剂配合使用，达到提高减水率和发生作用迅速的目的，而通过两种分子结构迥异的聚羧酸醚系高效减水剂的配合使用，来达到在高温条件(40℃)下流动度不损失，满足高速公路夏季修补的施工要求。
4、本发明的灌浆材料，在塑性阶段和硬化阶段都进行了收缩补偿，一天抗压强度高，修补24小时后即可开放交通。
具体实施方式
实施例1
1、高速公路路基修补的灌浆材料配方(单位为g)：
42.5R的硅酸盐水泥 485
I级粉煤灰 488.7
德国巴斯夫Melflux 2651F减水剂 1.0
德国巴斯夫Melflux 2641F减水剂 2.5
磺化密胺系高效减水剂 3.0
片状无机硅酸盐 0.6
羟乙基纤维素醚 0.1
铝粉混合物 7
十二烷基醇硫酸钠 0.1
硫铝酸盐膨胀剂 10
细度为200-250目的硫酸钾 2
合计 1000.00g
上述铝粉混合物由2.5％预混物和97.5水泥混合而成，而预混物是由10％纯铝粉和90％石粉构成。以下实施例同。
2、性能测试
按上述重量百分比加料混合，按水灰比28％加水搅拌后，所测得的修补灌浆材料各项性能如表1所示。按上述相同的配方，水灰比调整为30％和26％(即加水量上下浮动2％)，测得的各项性能也见表1。
实施例2
1、高速公路路基修补的灌浆材料配方：
42.5R的硅酸盐水泥 590
I级粉煤灰 383.7
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磺化密胺系高效减水剂 3.0
片状无机硅酸盐 0.6
羟乙基纤维素醚 0.1
铝粉混合物 7
十二烷基醇硫酸钠 0.1
硫铝酸盐膨胀剂 10
细度为200-250目的硫酸钾 2
合计 1000.00g
2、性能测试
按上述重量百分比加料混合，按水灰比28％加水搅拌后，所测得的修补灌浆材料各项性能如表1所示。
实施例3
1、路基修补的灌浆材料配方(单位为g)：
42.5R的硅酸盐水泥 485
II级粉煤灰 488.7
德国巴斯夫Melflux 2651F减水剂 1.0
德国巴斯夫Melflux 2641F减水剂 2.5
磺化密胺系高效减水剂 3.0
片状无机硅酸盐 0.6
羟乙基纤维素醚 0.1
铝粉混合物 7
十二烷基醇硫酸钠 0.1
硫铝酸盐膨胀剂 10
细度为200-250目的硫酸钾 2
合计 1000.00g
2、性能测试
按上述重量百分比加料混合，按水灰比32％加水搅拌后，所测得的路基修补灌浆材料各项性能如表1所示。
实施例4(仅为一种聚羧酸醚系高效减水剂)
1、路基修补的灌浆材料配方：
42.5R 的硅酸盐水泥 485
I级粉煤灰 487.2
德国巴斯夫Melflux 2651F减水剂 2.5
磺化密胺系高效减水剂 3.0
片状无机硅酸盐 0.6
羟乙基纤维素醚 0.1
铝粉混合物 7
十二烷基醇硫酸钠 0.1
硫铝酸盐膨胀剂 10
细度为200-250目的硫酸钾 2
合计 1000.00g
2、性能测试
按上述重量百分比加料混合，按水灰比28％加水搅拌后，所测得的路基修补灌浆材料各项性能如表1所示。
表1：实施例1-3配方得到的路基修补灌浆材料各项性能测试结果
由上表实施例1、2测得的各项性能可以看出，本发明的高速公路路基修补灌浆材料流动性好、收缩率低、一天强度大于5Mpa、高温条件下(40℃)流动度不损失，从漏斗流尽的时间和现场施工也可看出其可泵性很好，并且浆料很容易搅拌；另外，从表1中也可看出本发明的灌浆材料对加水量不敏感，加水量上下浮动2％，其各项性能均在允许范围内。从实施例3可以看出，当活性填料采用II级粉煤灰时，其流动度、收缩率、抗压强度等各项性能均比实施例1和2差；从实施例4可以看出，当聚羧酸醚系高效减水剂仅采用一种支链长而疏的减水剂时，在高温条件下，其流动度极差，不能满足高速公路夏季修补的需要。
Claims (9)
1.一种高速公路路基修补灌浆材料，包括如下各组分及重量配比：
上述各组分的重量配比之和为100％，其中超塑化剂为聚羧酸醚系高效减水剂和磺化密胺系高效减水剂的混和物，聚羧酸醚系高效减水剂和磺化密胺系高效减水剂的比例为1-1.5∶1；聚羧酸醚系高效减水剂由支链长而密和支链长而疏的两种不同减水剂组成，支链长而密减水剂和支链长而疏减水剂的重量之比为2-3∶1。
2.根据权利要求1所述高速公路路基修补灌浆材料，其特征在于：所述粒径小于100微米的活性填料为I级粉煤灰。
3.根据权利要求2所述高速公路路基修补灌浆材料，其特征在于：所述触变润滑剂为片状无机硅酸盐。
4.根据权利要求3所述高速公路路基修补灌浆材料，其特征在于：所述增稠剂为羟乙基纤维素醚。
5.根据权利要求1所述高速公路路基修补灌浆材料，其特征在于：所述铝粉混合物中纯铝粉含量为0.25％，纯铝粉为直径小于100微米、纯度为99.5％的薄片状铝粉粉末。
6.根据权利要求1所述高速公路路基修补灌浆材料，其特征在于：所述引气剂为十二烷基醇硫酸钠。
7.根据权利要求1所述高速公路路基修补灌浆材料，其特征在于：所述膨胀剂为硫铝酸盐膨胀剂。
8.根据权利要求1所述高速公路路基修补灌浆材料，其特征在于：所述早强剂优选细度为200-250目的硫酸钾。
9.根据权利要求1所述高速公路路基修补灌浆材料，其特征在于：所述硅酸盐水泥为强度42.5R的硅酸盐水泥。
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