CN104030629B - 一种半刚性基层加固注浆料及其注浆方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种半刚性基层加固注浆料及其注浆方法，原料按质量百分比为：水泥95～99.7、减水剂0.06～1.0、缓凝剂0.1～0.3、促凝剂0.03～0.07、塑性膨胀剂0.02～0.04、矿物填料0～4.79，经搅拌制得。注浆方法为：先沿唧浆裂缝四周0.25米定孔位，孔距0.75～1.0米，从孔位下钻至路基顶部；在搅拌机中先加水后加注浆料，水与注浆料质量比≤0.35，搅拌转速≥500r/min，搅拌时间≤5min；下注浆管，注浆压力0.5～1.0MPa，浆体搅拌完至注浆完时间≤30min；注浆后用密封胶或沥青封堵注浆孔。本发明具有注浆料成本低、流动性好、凝结快强度高和注浆方法施工简单等特点。

Description

一种半刚性基层加固注浆料及其注浆方法

技术领域

本发明属于道路养护工程技术，涉及一种半刚性基层加固注浆料及其注浆方法，进一步地说，是一种半刚性基层唧浆病害处理用注浆料及其注浆方法。

背景技术

我国高等级公路沥青路面结构设计通常由垫层、基层、底基层、下面层、中面层和上面层等组成，其中基层是主要承重层，应具有稳定、耐久和较高的承载能力。半刚性基层作为较常见的基层结构，主要是指采用水泥、石灰、粉煤灰稳定集料或稳定土类材料铺筑的基层，当水分透过沥青面层进入半刚性基层后，行车荷载作用将在半刚性基层表面或土基内部产生极大的动水压力，从而使半刚性基层表面或土基发生软化、膨胀，基层表面的粉质部分如水泥、石灰、粉煤灰及土基变成稀浆，在行车荷载形成的泵吸作用下通过路面的各种缝隙、空隙被挤出至路表，即产生唧浆破坏。

唧浆病害对高速公路行车稳定性和安全性产生极大的破坏，唧浆处理技术主要有局部基层补强处理、加铺热沥青混凝土面层和注浆等。局部补强针对病害位置进行开挖更换费时、费力、花费高，并且开挖部分将是整个路面的薄弱环节，在通车后将很容易产生新的病害；加铺热沥青混合料面层将会造成资源浪费，而且只是从表面解决了问题，没有真正处治唧浆。而注浆法处治半刚性基层沥青路面唧浆病害具有较强的适用性和有效性，可以直接对基层及土基进行修复处理，达到“标本兼治”的目的。该方法的基本原理是通过注浆泵的压力推动，将注浆料经过注浆管注入基层或土基，以充分填充脱空和空隙，起到稳定加固松散的目的。

注浆法及注浆料应用较为广泛，相关的专利较多，例如，公开号为CN102140772公开了一种“治理道路唧浆的方法”；再如，公开号为CN102746482B公开了一种“道路维修注浆料及其制备方法”，但所涉及的注浆料大多为普通水泥注浆料或聚合物注浆料，普通水泥注浆料具有养护时间长，开放交通迟，且分车道施工时，行车影响养生等缺点；相对于水泥注浆料，聚合物注浆料成本较高，与基层无机材料的粘结相容性差，注浆量难以把握，注浆量过少封堵欠密实，注浆量过多则导致路面抬升隆起，影响行车安全与舒适。针对唧浆病害处理存在的问题，需要开发一种成本低、流动性好、凝结快、强度高、微膨胀、粘结性能优异的半刚性基层加固注浆料及其注浆方法。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足而提供了一种成本低、流动性好、凝结快、强度高、微膨胀和粘结性能优异的半刚性基层加固注浆料及其注浆方法。

为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案如下：提供一种半刚性基层加固注浆料，含有水泥、减水剂、缓凝剂、促凝剂、塑性膨胀剂和矿物填料，其中所述的减水剂为粉末聚羧酸减水剂、粉末萘系减水剂或粉末三聚氰胺中的一种；所述的缓凝剂是酒石酸、硼酸、柠檬酸或葡萄糖酸钠中的一种或几种的混合的；所述的促凝剂是碳酸锂、氢氧化锂和氯化锂的中的一种或几种的混合的；所述的矿物填料是粉煤灰粉、微珠粉、硅灰粉、矿渣粉、石英粉、石灰石粉或方解石粉的一种或几种的混合；所述注浆料原料组成及含量按质量百分比为：

所述的水泥为硫铝酸盐水泥、铝酸盐水泥中的一种。本发明的注浆料中采用此特种水泥能在短时间内迅速硬化凝结，产生较高的小时强度。

所述的减水剂为粉末聚羧酸减水剂、粉末萘系减水剂或粉末三聚氰胺中的一种。本发明的注浆料中配以高效减水剂，在水胶比固定情况下，高效减水剂能保证浆液具有较好的流动性，使得浆液具有良好的工作性能。

所述的缓凝剂是酒石酸、硼酸、柠檬酸或葡萄糖酸钠中的一种或几种的混合。本发明的注浆料中配以缓凝剂用于保证浆液具有一定的流动性保持，为施工提供相对宽松的时间。

所述的促凝剂是碳酸锂、氢氧化锂和氯化锂的中的一种或几种的混合。本发明的注浆料中配以促凝剂促进了浆液的凝结，用于保证注浆料获得高的小时强度。同时，促凝剂具有催化性能，促进了塑性膨胀剂的分解。

所述的塑性膨胀剂是偶氮二甲酰胺、偶氮二异丁腈或偶氮二异庚腈的一种或几种混合。塑性膨胀剂在室温下是稳定的，但是在水泥的碱性环境下，室温条件下逐渐分解。同时，在促凝剂的催化作用下，逐渐释放氮气等气体，均匀产生的气体使注浆料在塑性阶段产生微膨胀，使得注浆料充分填充缝隙，与基层或路基紧密结合。

所述的矿物填料是粉煤灰粉、微珠粉、硅灰粉、矿渣粉、石英粉、石灰石粉或方解石粉的一种或几种的混合。本发明的注浆料中采用了少量矿物填料替代部分水泥，降低成本，且调整注浆料的颗粒级配，改善浆液的流动度和稳定性，矿物填料通常为1000～3000目粉体材料。

本发明还提供一种使用上述半刚性基层加固注浆料的注浆方法，包括按照下注浆管和注射帽的工序完成注浆前的准备工作、注浆和清理现场；按如下步骤操作：

步骤⑴、准备工作：沿唧浆裂缝四周0.25米定孔位，孔间距0.75～1.0米，从孔位处钻孔，下钻至路基顶部；

步骤⑵、制浆：在搅拌机中，先加水后加注浆料，按照水与注浆料质量比≤0.35，控制搅拌机转速≥500r/min，搅拌时间≤5min，进行搅拌制浆；

步骤⑶、注浆：注浆泵采用活塞式注浆泵或者螺旋式注浆泵，注浆压力控制在0.5～1.0MPa；浆体搅拌制备完成至注浆完成的延续时间≤30min；

步骤⑷、封堵：注浆完成后，用密封胶或沥青对注浆孔进行封堵；

步骤⑸、清理现场：经现场施工验收，及2h养护后开放交通。

本发明制得的注浆料及按本发明的注浆方法施工后，必须通过施工后现场验收，及达到如下技术指标：

(1)初始流动度≤20s，30min流动度≤25s；

(2)初凝时间≥30min，终凝时间≤60min；

(3)30min塑性膨胀率0.03％～2％；

(4)2h强度≥20MPa，28d强度≥50MPa。

本发明中所述半刚性基层加固注浆料的注浆方法的工序简单表达如下：

定孔位→钻孔→下注浆管和注浆帽→制浆→注浆→封堵→清理→2h养护后开放交通。

本发明的半刚性基层加固注浆料及其注浆方法与现有技术相比，具有以下优点：

1、本发明使用的原材料来源广泛、无毒无害、成本低，成品注浆料只需加水使用即可，克服了聚合物注浆料施工工艺复杂，需要加热装置的缺陷。

2、本发明克服普通水泥注浆料凝结时间过长、强度上升慢的缺陷，终凝时间40～60min，2h(小时)强度达到20MPa以上，大大缩短了交通封闭时间。

3、本发明克服聚合物注浆料与基层粘结性差的缺陷，本发明的注浆料与基层水泥、粉煤灰等无机材料具有较强的结合力，能全部填充至基层及路基的空隙，增强了基层的承载能力。

4、本发明克服现有注浆料收缩或膨胀过大的缺陷，在塑性阶段产生0.03％～2％的微膨胀，使得注浆液充分填充缝隙，也避免了膨胀率过大以至影响行车安全性和舒适性。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明。

实施例1：制备本发明一种半刚性基层加固注浆料，按质量比称取：硫铝酸盐水泥99.6％；粉末聚羧酸减水剂0.09％；硼酸0.24％；碳酸锂0.04％；偶氮二甲酰胺0.03％；不加矿物填料；将上述原料采用机械搅拌的方法混合均匀获得一种半刚性基层加固注浆料。现场施工时，使用转速为700r/min的制浆机，水与注浆料质量比为0.3，先加水后加注浆料，全部粉料加完后搅拌3min制得浆体。

实施例2：制备本发明的一种半刚性基层加固注浆料，按质量比称取：硫铝酸盐水泥95.6％；粉末聚羧酸减水剂0.08％；酒石酸0.25％；促凝剂采用氢氧化锂0.02％和碳酸锂0.02％；塑性膨胀剂采用偶氮二甲酰胺0.02％和偶氮二异庚腈0.01％；微珠粉4％；将上述配比的原料采用机械搅拌的方法混合均匀获得一种半刚性基层加固注浆料。现场施工时，使用转速为550r/min的制浆机，水与注浆料质量比为0.3，先加水后加注浆料，全部粉料加完后搅拌5min制得浆体。

实施例3：制备本发明一种半刚性基层加固注浆料，按质量比称取：硫铝酸盐水泥96％；粉末萘系高效减水剂0.68％；酒石酸0.1％和硼酸0.15％；氢氧化锂0.01％和氯化锂0.02％；偶氮二异丁腈0.02％和偶氮二异庚腈0.02％；矿渣粉3％；将上述配比的原料采用机械搅拌的方法混合均匀获得一种半刚性基层加固注浆料。现场施工时，使用转速为650r/min的制浆机，水与注浆料质量比为0.33，先加水后加注浆料，全部粉料加完后搅拌3min制得浆体。

实施例4：制备本发明一种半刚性基层加固注浆料，按质量比称取：铝酸盐水泥97％；粉末聚羧酸减水剂0.06％；酒石酸0.1％和硼酸0.05％；碳酸锂0.07％；偶氮二甲酰胺0.02％；硅灰粉2.7％；将上述配比的原料采用机械搅拌的方法混合均匀获得一种半刚性基层加固注浆料。现场施工时，使用转速为600r/min的制浆机，水与注浆料质量比为0.33，先加水后加注浆料，全部粉料加完后搅拌4min制得浆体。

实施例5：制备本发明一种半刚性基层加固注浆料，按质量比称取：铝酸盐水泥95％；粉末萘系高效减水剂1.0％；柠檬酸0.15％和酒石酸0.15％；碳酸锂0.02％和氯化锂0.04％；偶氮二异庚腈0.04％；石灰石粉3.6％，将上述配比的原料采用机械搅拌的方法混合均匀获得注浆料。现场施工时，使用转速为600r/min的制浆机，水与注浆料质量比为0.35，先加水后加注浆料，全部粉料加完后搅拌4min制得浆体。

实施例6：制备本发明一种半刚性基层加固注浆料，按质量比称取：铝酸盐水泥98％；粉末三聚氰胺减水剂0.7％；硼酸0.19％和葡萄糖酸钠0.05％；氢氧化锂0.03％；偶氮二异丁腈0.01％和偶氮二异庚腈0.02％；方解石粉1％；将上述配比的原料采用机械搅拌的方法混合均匀获得注浆料。现场施工时，使用转速为650r/min的制浆机，水与注浆料质量比为0.35，先加水后加注浆料，全部粉料加完后搅拌3min制得浆体。

上述6个实施例制得浆体技术指标见表1。

表1实施例技术指标的实测值

实施例7：使用本发明提供的半刚性基层加固注浆料的注浆方法，按如下步骤操作：

步骤⑴、准备工作：沿唧浆裂缝四周0.25米定孔位，孔间距0.75米，从孔位处钻孔，下钻至路基顶部；按照下注浆管和注射帽的工序完成注浆前的准备工作；

步骤⑵、制浆：在搅拌机中，先加水后加注浆料，采用实施例2的原料，进行搅拌制浆；

步骤⑶、注浆：注浆压力控制在0.5MPa；浆体搅拌制备完成至注浆完成的延续时间≤30min；

步骤⑷、封堵：注浆完成后，用密封胶或沥青对注浆孔进行封堵；

步骤⑸、清理现场：经现场施工验收，及2h养护后开放交通。

实施例8：使用本发明提供的半刚性基层加固注浆料的注浆方法，其操作步骤同实施例7，不同的只是采用实施例5的原料，以及孔间距1.0米，注浆压力控制在1.0MPa。

本发明的一种半刚性基层加固注浆料及其注浆方法，能克服普通水泥注浆料凝结时间过长、强度上升慢和收缩等缺点，也能避免采用聚合物注浆料成本较高，与基层无机材料的粘结相容性差的缺点，本发明的注浆料成本低、流动性好、凝结快强度高等特点，本发明的注浆方法施工简单，具有很好的推广应用前景。

Claims (1)

1.一种使用半刚性基层加固注浆料注浆的方法，包括按照下注浆管和注射帽的工序完成注浆前的准备工作，注浆和清理现场；所使用的半刚性基层加固注浆料含有水泥、减水剂、缓凝剂、促凝剂、塑性膨胀剂和矿物填料，其中所述的减水剂为粉末聚羧酸减水剂、粉末萘系减水剂或粉末三聚氰胺中的一种；所述的缓凝剂是酒石酸、硼酸、柠檬酸或葡萄糖酸钠中的一种或几种的混合；所述的促凝剂是碳酸锂、氢氧化锂和氯化锂的中的一种或几种的混合；所述的矿物填料是粉煤灰粉、微珠粉、硅灰粉、矿渣粉、石英粉、石灰石粉或方解石粉的一种或几种的混合；其特征在于：所述的水泥为硫铝酸盐水泥、铝酸盐水泥中的一种；所述的塑性膨胀剂是偶氮二甲酰胺、偶氮二异丁腈或偶氮二异庚腈的一种或几种混合；所述注浆料原料组成及含量按质量百分比为：

水泥 95 ～ 99.7% ；

减水剂 0.06 ～ 1.0% ；

缓凝剂 0.1 ～ 0.3% ；

促凝剂 0.03 ～ 0.07% ；

塑性膨胀剂 0.02 ～ 0.0 4 % ；

矿物填料 0.00 ～ 4.79% ；

所述的半刚性基层加固注浆料注浆时，按如下步骤操作：

步骤⑴、准备工作：沿唧浆裂缝四周0.25米定孔位，孔间距0.75～1.0米，从孔位处钻孔，下钻至路基顶部；

步骤⑵、制浆：在搅拌机中，先加水后加半刚性基层加固注浆料，按照水与注浆料质量比≤0.35，控制搅拌机转速≥500r/min，搅拌时间≤5min，进行搅拌制浆；

步骤⑶、注浆：注浆泵采用活塞式注浆泵或者螺旋式注浆泵，注浆压力控制在0.5～1.0MPa；浆体搅拌制备完成至注浆完成的延续时间≤30min；

步骤⑷、封堵：注浆完成后，用密封胶或沥青对注浆孔进行封堵；

步骤⑸、清理现场：经现场施工验收，及2h养护后开放交通。