CN105236890B

CN105236890B - 一种抗水性耐疲劳路基注浆材料及其制备方法与应用

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Publication number: CN105236890B
Application number: CN201510614474.XA
Authority: CN
Inventors: 钱普舟; 曹青霞; 张国宏; 魏定邦; 王海林; 赵静卓; 王晖; 丁民; 张青
Original assignee: Gansu Co Ltd Of Chang Long Highway Maintenance Institute For Research And Technology
Current assignee: Gansu Co Ltd Of Chang Long Highway Maintenance Institute For Research And Technology
Priority date: 2015-09-24
Filing date: 2015-09-24
Publication date: 2017-10-24
Anticipated expiration: 2035-09-24
Also published as: CN105236890A

Abstract

本发明涉及一种抗水性耐疲劳路基注浆材料，该注浆材料由下述重量百分比的原料组分按0.28~3.0的水胶比混配而成：胶凝材料为90~95%，碱激发组分0.13~0.44%，抗水性胶乳4.18~9.5%，减水组分0.2~0.5%，稳定组分0.01~0.02%，缓凝组分0.03~0.05%。本发明原料易得，配制方法简单且性能良好，既能用于新建路基加固喷洒用，也可用于沉陷路段注浆加固，对于长期受遇水冲刷及降雨量较大的地区，具有显著的效果。

Description

一种抗水性耐疲劳路基注浆材料及其制备方法与应用

技术领域

本发明涉及一种道路路基加固用注浆材料，尤其涉及一种抗水性耐疲劳路基注浆材料及其制备方法与应用。

背景技术

路基是道路的基础，更是保证路面质量的关键。然而，路基在各种荷载的反复作用和自然因素的作用下，会导致路基的形状发生变化，尤其是在路基遇水的情况下导致路基出现病害，如黄土存在湿陷性，红泥岩遇水崩解，盐渍土出现溶蚀性等，导致路基发生沉陷、裂缝等病害，严重影响了路面的质量和稳定性。

目前，石灰和水泥是路基加固应用最广泛的土壤固化剂，但在工程实践中，石灰土、水泥土的早期强度低、干缩大、易开裂，耐疲劳性能差等缺点。并且其性能受土质影响较大，对塑性指数高的黏土、有机土和盐渍土固化效果较差，甚至有时无固化作用。

土壤固化材料是由高效减水剂、胶凝材料、抗水性胶乳、碱激发剂、稳定剂及缓凝剂组成。由于其含有抗水性胶乳，增加了加固土的耐水性，对于受遇水冲刷及降雨量比较大的特殊路段具有显著的加固效果。同时，抗水性胶乳由柔性高分子聚合物组成，相比水泥土，一方面增加了加固土的柔韧性，另一方面补偿了水泥干缩，增加了加固土的耐疲劳性能和抗干缩性。另外，土壤固化剂中的碱激发剂对土壤矿物具有催化作用，促进水泥和土壤的水化反应，有利于土壤的加固。

在配制一种抗水性耐疲劳路基注浆加固材料时，为了满足其施工性能，如流动性、抗泌水性及凝结时间等，往往要掺入一定量的外加剂。使用一种外加剂可以获得某种特定的性能，而同时使用多种外加剂时相互之间就有可能产生互补或者不利的影响。因此，只有通过原材料优选、新拌和水泥浆的施工性能（流动性、保水性及凝结时间）综合评价，得出适用于注浆的最佳配合比，才能得到更好的注浆加固材料。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种性能良好的抗水性耐疲劳路基注浆材料。

本发明所要解决的另一个技术问题是提供该抗水性耐疲劳路基注浆材料的制备方法与应用。

为解决上述问题，本发明所述的一种抗水性耐疲劳路基注浆材料，其特征在于：该注浆材料由下述重量百分比的原料组分按0.28~3.0的水胶比混配而成：胶凝材料为90~95%，碱激发组分0.13~0.44%，抗水性胶乳4.18~9.5%，减水组分0.2~0.5%，稳定组分0.01~0.02%，缓凝组分0.03~0.05%。

所述胶凝材料是指强度等级≥42.5级的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。

所述碱激发组分是指分析纯氢氧化钠。

所述抗水性胶乳是指型号为Styrofan® ECO 7623的丁苯乳液。

所述减水组分是指聚羧酸系减水剂。

所述稳定组分是指羟甲基纤维素。

所述缓凝组分是指D-葡萄糖酸钠。

如上所述的一种抗水性耐疲劳路基注浆材料的制备方法，包括以下步骤：

⑴按配比称量胶凝材料、碱激发组分、抗水性胶乳、减水组分、稳定组分、缓凝组分；

⑵根据水胶比确定水的用量；

⑶将所述碱激发组分添加到水中，并搅拌至其完全溶解，得到碱激发组分溶液；

⑷经所述胶凝材料、抗水性胶乳、减水组分、稳定组分、缓凝组分混合后加入到水泥浆搅拌锅中，加入2/3的所述碱激发组分溶液，开启搅拌系统慢速拌和30s，然后加入剩下的1/3的所述碱激发组分溶液慢速拌和30s后，快拌120s，即得。

如上所述的一种抗水性耐疲劳路基注浆材料的应用，其特征在于：在所需加固的路基或基层土壤中，以浆液方式按土壤重量的8~10%注入该抗水性耐疲劳路基注浆材料即可。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、由于本发明中含有抗水性胶乳，增加了加固土的耐水性，对于受雨水冲刷及降雨量比较大的特殊路段具有显著的加固效果。同时，抗水性胶乳由柔性高分子聚合物组成，相比水泥土，一方面增加了加固土的柔韧性，另一方面补偿了水泥干缩，增加了加固土的耐疲劳性能和抗干缩性。

2、本发明中的碱激发剂对土壤矿物具有催化作用，促进水泥和土壤的水化反应，有利于土壤的加固，相比于水泥加固土具有更高的无侧限抗压强度。

首先将现场采取的红色粘土称取适量，在100℃烘箱烘干后，碾碎通过5mm筛子，再加按上述实施例1~5制成的抗水性耐疲劳路基注浆材料制成的试样（其中抗水性耐疲劳路基注浆材料占湿土质量的10%），拌合均匀。然后采用机械液压压实成型，将1h内脱模后的抗水性耐疲劳路基注浆材料试样用塑料薄膜包裹，养护至规定龄期后取出，测定其无侧限抗压强度。养护方式包括：养护龄期7d为标准条件养护6d（温度20±2℃，相对湿度大于90%的湿空气），浸水养护1d，养护龄期28d为标准条件养护27d，浸水养护1d。其试样无侧限抗压强度对比如表1：

表1 红色泥岩土壤加固无侧限抗压强度

3、本发明添加有稳定组分，可有效抑制水分蒸发，适度增加浆体粘度，在很低的水胶比的情况下，浆体保持高的流动性，并且可以使浆体保持很好的体系稳定性，不沉降，不泌水。

4、本发明与传统的土壤加固材料相比较，吸水率显著降低，抗水性好（参见图1）。

5、本发明与传统的土壤加固材料相比，抵抗应力重复加载的能力强，具有显著耐疲劳性的特点。

将静压成型的直径100mm圆柱体试件，置于20±2℃的水中浸水60d后取出擦干。采用动态加载的方式进行疲劳试验，加载压力50kPa，加载方式为加载1s，卸载1s，重复加载1万次。试验结果见图2~3所示。

重复加载1万次后，抗水性耐疲劳土壤加固土表现出较小的微应变和良好的抗疲劳性能。

6、本发明原料易得，配制方法简单，既能用于新建路基加固喷洒用，也可用于沉陷路段注浆加固，对于长期受遇水冲刷及降雨量较大的地区，具有显著的效果。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

图1为本发明与水泥加固土、石灰加固土的吸水率。

图2为50kPa下抗水性耐疲劳水泥加固土的重复加载试验结果。

图3为50kPa下纯水泥加固土的重复加载试验结果。

具体实施方式

实施例1 一种抗水性耐疲劳路基注浆材料，该注浆材料由下述重量百分比（g）的原料组分按0.28的水胶比混配而成：胶凝材料为90%，碱激发组分0.44%，抗水性胶乳9%，减水组分0.5%，稳定组分0.02%，缓凝组分0.04%。

该抗水性耐疲劳路基注浆材料的制备方法，包括以下步骤：

⑵根据水胶比确定水的用量；

⑶将碱激发组分添加到水中，并搅拌至其完全溶解，得到碱激发组分溶液；

⑷经胶凝材料、抗水性胶乳、减水组分、稳定组分、缓凝组分混合后加入到水泥浆搅拌锅中，加入2/3的碱激发组分溶液，开启搅拌系统慢速拌和30s，然后加入剩下的1/3的碱激发组分溶液慢速拌和30s后，快拌120s，即得。

该抗水性耐疲劳路基注浆材料的应用是指：在所需加固的路基或基层土壤中，以浆液方式按土壤重量的8%注入该抗水性耐疲劳路基注浆材料即可。

实施例2 一种抗水性耐疲劳路基注浆材料，该注浆材料由下述重量百分比（g）的原料组分按0.28的水胶比混配而成：胶凝材料为93%，碱激发组分0.24%，抗水性胶乳6.2%，减水组分0.5%，稳定组分0.02%，缓凝组分0.04%。

该抗水性耐疲劳路基注浆材料的制备方法同实施例1。

该抗水性耐疲劳路基注浆材料的应用是指：在所需加固的路基或基层土壤中，以浆液方式按土壤重量的10%注入该抗水性耐疲劳路基注浆材料即可。

实施例3 一种抗水性耐疲劳路基注浆材料，该注浆材料由下述重量百分比（g）的原料组分按0.28的水胶比混配而成：胶凝材料为95%，碱激发组分0.13%，抗水性胶乳4.3%，减水组分0.5%，稳定组分0.02%，缓凝组分0.05%。

该抗水性耐疲劳路基注浆材料的制备方法同实施例1。

该抗水性耐疲劳路基注浆材料的应用是指：在所需加固的路基或基层土壤中，以浆液方式按土壤重量的9%注入该抗水性耐疲劳路基注浆材料即可。

实施例4 一种抗水性耐疲劳路基注浆材料，该注浆材料由下述重量百分比（g）的原料组分按0.28的水胶比混配而成：胶凝材料为90%，碱激发组分0.15%，抗水性胶乳9.5%，减水组分0.3%，稳定组分0.02%，缓凝组分0.03%。

该抗水性耐疲劳路基注浆材料的制备方法同实施例1。

该抗水性耐疲劳路基注浆材料的应用是指：在所需加固的路基或基层土壤中，以浆液方式按土壤重量的8.5%注入该抗水性耐疲劳路基注浆材料即可。

实施例5 一种抗水性耐疲劳路基注浆材料，该注浆材料由下述重量百分比（g）的原料组分按0.28的水胶比混配而成：胶凝材料为93%，碱激发组分0.14%，抗水性胶乳6.4%，减水组分0.4%，稳定组分0.01%，缓凝组分0.05%。

该抗水性耐疲劳路基注浆材料的制备方法同实施例1。

该抗水性耐疲劳路基注浆材料的应用是指：在所需加固的路基或基层土壤中，以浆液方式按土壤重量的9.5%注入该抗水性耐疲劳路基注浆材料即可。

实施例6 一种抗水性耐疲劳路基注浆材料，该注浆材料由下述重量百分比（g）的原料组分按0.29的水胶比混配而成：胶凝材料为94%，碱激发组分0.14%，抗水性胶乳5.3%，减水组分0.5%，稳定组分0.01%，缓凝组分0.05%。

该抗水性耐疲劳路基注浆材料的制备方法同实施例1。

实施例7 一种抗水性耐疲劳路基注浆材料，该注浆材料由下述重量百分比（g）的原料组分按3.0的水胶比混配而成：胶凝材料为93%，碱激发组分0.25%，抗水性胶乳6.4%，减水组分0.3%，稳定组分0.015%，缓凝组分0.035%。

该抗水性耐疲劳路基注浆材料的制备方法同实施例1。

实施例8 一种抗水性耐疲劳路基注浆材料，该注浆材料由下述重量百分比（g）的原料组分按3.0的水胶比混配而成：胶凝材料为90.5%，碱激发组分0.15%，抗水性胶乳9%，减水组分0.3%，稳定组分0.02%，缓凝组分0.03%。

该抗水性耐疲劳路基注浆材料的制备方法同实施例1。

实施例9 一种抗水性耐疲劳路基注浆材料，该注浆材料由下述重量百分比（g）的原料组分按3.0的水胶比混配而成：胶凝材料为95%，碱激发组分0.25%，抗水性胶乳4.18%，减水组分0.5%，稳定组分0.02%，缓凝组分0.05%。

该抗水性耐疲劳路基注浆材料的制备方法同实施例1。

实施例10 一种抗水性耐疲劳路基注浆材料，该注浆材料由下述重量百分比（g）的原料组分按3.0的水胶比混配而成：胶凝材料为90.5%，碱激发组分0.25，抗水性胶乳9%，减水组分0.2%，稳定组分0.02%，缓凝组分0.03%。

该抗水性耐疲劳路基注浆材料的制备方法同实施例1。

上述实施例1~10中，胶凝材料是指强度等级≥42.5级的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。碱激发组分是指分析纯氢氧化钠。抗水性胶乳是指型号为Styrofan® ECO 7623的丁苯乳液。减水组分是指聚羧酸系减水剂。稳定组分是指羟甲基纤维素。缓凝组分是指D-葡萄糖酸钠。

Claims

1.一种抗水性耐疲劳路基注浆材料，其特征在于：该注浆材料由下述重量百分比的原料组分按0.28~3.0的水胶比混配而成：胶凝材料为90~95%，碱激发组分0.13~0.44%，抗水性胶乳4.18~9.5%，减水组分0.2~0.5%，稳定组分0.01~0.02%，缓凝组分0.03~0.05%；所述胶凝材料是指强度等级≥42.5级的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。

2.如权利要求1所述的一种抗水性耐疲劳路基注浆材料，其特征在于：所述碱激发组分是指分析纯氢氧化钠。

3.如权利要求1所述的一种抗水性耐疲劳路基注浆材料，其特征在于：所述抗水性胶乳是指型号为Styrofan® ECO 7623的丁苯乳液。

4.如权利要求1所述的一种抗水性耐疲劳路基注浆材料，其特征在于：所述减水组分是指聚羧酸系减水剂。

5.如权利要求1所述的一种抗水性耐疲劳路基注浆材料，其特征在于：所述稳定组分是指羟甲基纤维素。

6.如权利要求1所述的一种抗水性耐疲劳路基注浆材料，其特征在于：所述缓凝组分是指D-葡萄糖酸钠。

7.如权利要求1所述的一种抗水性耐疲劳路基注浆材料的制备方法，包括以下步骤：

⑵根据水胶比确定水的用量；

8.如权利要求1所述的一种抗水性耐疲劳路基注浆材料的应用，其特征在于：在所需加固的路基或基层土壤中，以浆液方式按土壤重量的8~10%注入该抗水性耐疲劳路基注浆材料即可。