CN105585295A - 用作公路采空区注浆处治的轻质注浆材料及其制备方法 - Google Patents

用作公路采空区注浆处治的轻质注浆材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用作公路采空区注浆处治的轻质注浆材料及其制备方法。现有公路下伏采空区注浆处治技术，存在注浆浆液含水量高，容重大的缺陷。本发明将水泥、粉煤灰和水混合，搅拌均匀得到水泥粉煤灰浆液；将阴-两性离子表面活性剂加入水中，搅拌均匀得到表面活性剂溶液，再在表面活性剂溶液中添加稳定剂得到阴-两性表面活性剂复配发泡剂溶液；在水泥粉煤灰浆液中掺加阴-两性表面活性剂复配发泡剂溶液，拌合得到轻质注浆材料。本发明制备的轻质注浆材料，结石体密度小而强度大，施工性好，可少注浆多填充，解决了现有技术的不足。

Description

用作公路采空区注浆处治的轻质注浆材料及其制备方法
技术领域
本发明属于道路工程技术领域，具体涉及一种用作公路采空区注浆处治的轻质注浆材料及其制备方法。
背景技术
我国西北部地区公路下伏煤矿采空区采用处理方法有注浆、充填、开挖回填和强夯处理等多种方法。其中，以全充填注浆法使用最多，应用范围最广；其他方法适用于埋藏较浅或上覆岩体较薄弱的采空区，且使用条件受到一定的限制。
注浆全充填法注浆材料以水泥粉煤灰浆液为主，也有水泥粘土或水泥黄土浆液，因地而异。而公路采空区多处于山区、黄土沟壑区等，公路不可避免地存在高填深挖边坡，现有的公路下伏采空区注浆处治技术逐渐体现出其不足之处：
1、由于注浆浆液含水量高，容重大，且结石体具有干缩等性质，对处于沟壑区和高边坡内的采空区稳定性有不利影响，如：对采空区上覆岩层产生附加拉力、对采空区下部地基产生附加压力、对边坡内部产生向外的附加推力，这些将打破采空区地基和边坡原有的稳定。
2、对于黄土地区的采空区，注浆浆液中的水分将会引起采空区上覆黄土层的湿陷，加剧采空区上覆岩层和公路的沉降变形，对采空区的稳定产生较大的安全隐患。
发明内容
本发明的目的是提供一种用作公路采空区注浆处治的轻质注浆材料及其制备方法，减少注浆浆液和结石体自重，满足质量轻、少注浆、多填充的施工需求。
本发明所采用的技术方案为：
用作公路采空区注浆处治的轻质注浆材料的制备方法，其特征在于：
混合水泥、粉煤灰和水制备水泥粉煤灰浆液，再掺加阴-两性表面活性剂复配发泡剂溶液，拌合得到轻质注浆材料。
所述的用作公路采空区注浆处治的轻质注浆材料的制备方法，其特征在于：
包括以下步骤：
步骤一：将水泥、粉煤灰和水按照21:14:15的质量比混合，搅拌均匀得到水泥粉煤灰浆液；
步骤二：将阴-两性离子表面活性剂加入水中，搅拌均匀得到浓度为0.60～0.64g/100mL的表面活性剂溶液，再在表面活性剂溶液中添加与阴-两性离子表面活性剂的质量比为5:32的稳定剂，得到阴-两性表面活性剂复配发泡剂溶液；
步骤三：在步骤一得到的水泥粉煤灰浆液中掺加步骤二得到的阴-两性表面活性剂复配发泡剂溶液，每100kg水泥粉煤灰浆液的阴-两性表面活性剂复配发泡剂溶液的掺加量为12～15L，拌合得到轻质注浆材料。
步骤一中，水泥采用425号普通硅酸盐水泥，粉煤灰为建筑用三级电厂粉煤灰，水为自来水或可饮用水。
步骤二中，阴-两性离子表面活性剂包括阴离子表面活性剂和两性表面活性剂，阴离子表面活性剂和两性表面活性剂的质量比为（6～10）:1。
步骤二中，阴-两性离子表面活性剂中的阴离子表面活性剂为十六烷基硫酸钠，阴-两性离子表面活性剂中的两性表面活性剂为十六烷基二羟乙基甜菜碱。
步骤二中，稳定剂为正烷基十六醇。
如所述的用作公路采空区注浆处治的轻质注浆材料的制备方法制备得到的轻质注浆材料。
本发明具有以下优点：
1、所制备的轻质注浆材料结石体干密度为0.60g/cm3左右，现有常用的水泥粉煤灰注浆材料和水泥粘土（黄土）注浆材料结石体干密度≥1.3g/cm3。所制备的轻质注浆材料结石体比现有注浆材料结石体质量轻。
2、所制备的轻质注浆材料结石体饱水抗压强度达到1.5MPa以上，抗压强度高，满足《采空区公路设计与施工技术细则JTG/TD31-03-2011》中“公路下伏采空区处治浆液结石体单轴抗压强度不应小于0.6MPa”的要求。
3、所制备的轻质注浆材料满足公路采空区注浆处治施工性的要求，其施工性技术指标见下表：
4、制备的轻质注浆材料结石体膨胀后体积约为原浆液体积的2～3倍，可少注浆多填充，大大减少注浆量，缩短注浆施工工期，具有良好的社会和经济效益。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行详细的说明。
本发明涉及的用作公路采空区注浆处治的轻质注浆材料，是混合水泥、粉煤灰和水制备水泥粉煤灰浆液，再掺加阴-两性表面活性剂复配发泡剂溶液拌合得到的轻质注浆材料。具体制备方法包括以下步骤：
步骤一：将水泥、粉煤灰和水按照21:14:15的质量比混合，搅拌均匀得到水泥粉煤灰浆液；
步骤二：将阴-两性离子表面活性剂加入水中，搅拌均匀得到浓度为0.60～0.64g/100mL的表面活性剂溶液，再在表面活性剂溶液中添加与阴-两性离子表面活性剂的质量比为5:32的稳定剂，得到阴-两性表面活性剂复配发泡剂溶液；
步骤三：在步骤一得到的水泥粉煤灰浆液中掺加步骤二得到的阴-两性表面活性剂复配发泡剂溶液，每100kg水泥粉煤灰浆液的阴-两性表面活性剂复配发泡剂溶液的掺加量为12～15L，拌合得到轻质注浆材料。
步骤一中，水泥采用425号普通硅酸盐水泥，粉煤灰为建筑用三级电厂粉煤灰，水为自来水或可饮用水。
步骤二中，阴-两性离子表面活性剂包括阴离子表面活性剂和两性表面活性剂，阴离子表面活性剂和两性表面活性剂的质量比为（6～10）:1。
步骤二中，阴-两性离子表面活性剂中的阴离子表面活性剂为十六烷基硫酸钠，阴-两性离子表面活性剂中的两性表面活性剂为十六烷基二羟乙基甜菜碱。
步骤二中，稳定剂为正烷基十六醇。
将轻质注浆材料加入模具中凝固，脱模后形成轻质土样品，并在标准养生条件下养护28天，测试结石体的密度、无侧限抗压强度。
以制备100kg水泥粉煤灰浆液为例，需要原材料质量如下：
实施例1：
阴-两性离子表面活性剂中，阴离子表面活性剂和两性表面活性剂的质量比为8:1。
经试验路使用验证，该实施实例使用的轻质注浆材料结石体密度低，抗压强度高，满足规范要求。结石体干密度约为0.6g/cm3，干抗压强度和饱水抗压强度≥2.0MPa。具体技术指标见下表：
实施例2：
阴-两性离子表面活性剂中，阴离子表面活性剂和两性表面活性剂的质量比为6:1。
经试验路使用验证，该实施实例使用的轻质注浆材料结石体密度低，抗压强度高，满足规范要求。结石体干密度约为0.6g/cm3，干抗压强度和饱水抗压强度≥1.6MPa。具体技术指标见下表：
实施例3：
阴-两性离子表面活性剂中，阴离子表面活性剂和两性表面活性剂的质量比为10:1。
经试验路使用验证，该实施实例使用的轻质注浆材料结石体密度低，抗压强度高，满足规范要求。结石体干密度约为0.6g/cm3，干抗压强度和饱水抗压强度≥1.6MPa。具体技术指标见下表：
上述三个实施例的结果说明：
本发明轻质注浆材料的结石体干密度小，且饱水抗压强度均能满足《采空区公路设计与施工技术细则JTG/TD31-03-2011》中“公路路基下伏采空区处治浆液结石体抗压强度不小于0.6MPa”的相关要求。
本发明的内容不限于实施例所列举，本领域普通技术人员通过阅读本发明说明书而对本发明技术方案采取的任何等效的变换，均为本发明的权利要求所涵盖。

Claims (7)

1.用作公路采空区注浆处治的轻质注浆材料的制备方法，其特征在于：
混合水泥、粉煤灰和水制备水泥粉煤灰浆液，再掺加阴-两性表面活性剂复配发泡剂溶液，拌合得到轻质注浆材料。
2.根据权利要求1所述的用作公路采空区注浆处治的轻质注浆材料的制备方法，其特征在于：
包括以下步骤：
步骤一：将水泥、粉煤灰和水按照21:14:15的质量比混合，搅拌均匀得到水泥粉煤灰浆液；
步骤二：将阴-两性离子表面活性剂加入水中，搅拌均匀得到浓度为0.60～0.64g/100mL的表面活性剂溶液，再在表面活性剂溶液中添加与阴-两性离子表面活性剂的质量比为5:32的稳定剂，得到阴-两性表面活性剂复配发泡剂溶液；
步骤三：在步骤一得到的水泥粉煤灰浆液中掺加步骤二得到的阴-两性表面活性剂复配发泡剂溶液，每100kg水泥粉煤灰浆液的阴-两性表面活性剂复配发泡剂溶液的掺加量为12～15L，拌合得到轻质注浆材料。
3.根据权利要求2所述的用作公路采空区注浆处治的轻质注浆材料的制备方法，其特征在于：
步骤一中，水泥采用425号普通硅酸盐水泥，粉煤灰为建筑用三级电厂粉煤灰，水为自来水或可饮用水。
4.根据权利要求2所述的用作公路采空区注浆处治的轻质注浆材料的制备方法，其特征在于：
步骤二中，阴-两性离子表面活性剂包括阴离子表面活性剂和两性表面活性剂，阴离子表面活性剂和两性表面活性剂的质量比为（6～10）:1。
5.根据权利要求4所述的用作公路采空区注浆处治的轻质注浆材料的制备方法，其特征在于：
步骤二中，阴-两性离子表面活性剂中的阴离子表面活性剂为十六烷基硫酸钠，阴-两性离子表面活性剂中的两性表面活性剂为十六烷基二羟乙基甜菜碱。
6.根据权利要求2所述的用作公路采空区注浆处治的轻质注浆材料的制备方法，其特征在于：
步骤二中，稳定剂为正烷基十六醇。
7.如权利要求2所述的用作公路采空区注浆处治的轻质注浆材料的制备方法制备得到的轻质注浆材料。
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