CN106747004A - 用于道路基层加固的地聚合物单液注浆材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于道路基层加固的地聚合物单液注浆材料，由以下材料按照重量份组成：高炉矿渣微粉50～70份、碱性激发剂6～10份、钠盐速凝剂0～5份、减水剂0.5～2份、抗水性胶乳0～10份、活性剂0.2～0.5份、水20～40份；还公开了一种用于道路基层加固的地聚合物单液注浆材料的制备方法，通过本发明弥补了目前注浆材料不易操控、水中不抗分散的缺点，减小注浆材料注浆时的阻力。

Description

用于道路基层加固的地聚合物单液注浆材料及其制备方法
技术领域
本发明属于道路注浆材料加工制造技术领域，具体涉及一种用于道路基层加固的地聚合物单液注浆材料及其制备方法。
背景技术
目前针对旧沥青路面出现开裂、沉陷、坑槽等病害以及水泥混凝土路面出现脱空病害时，通常采用的路面浅层注浆材料有：水泥浆、有机高聚物类。水泥类注浆材料流动性、渗透性能较差，难以注入结构层细小孔隙，其耐久性差，注浆后容易出现软化和二次唧浆；高聚物高聚合物注浆早期只能填充结构层的空洞等，封水效果较为明显，却无法固结层间松散物，两三年后硬泡聚氨酯蠕变、徐变和老化后，将再次出现层间脱空，并且所要求的施工工艺和技术要求高，不适用于已发生严重破坏的路面。
鉴于道路基层注浆的注浆料主要是填充路面结构层间细微的空隙、粘结加固松散、脱空的层间材料，因此注浆后首先是能在较短时间内形成较高的强度，从而达到明显的补强效果，以及提高路面的承载能力，这就要求注浆材料有以下几种性能：
1）浆液流动性好，渗透性高，在低压状态下使浆液得到较好地渗透，可注性强，可泵性好能渗透到细小的裂隙或孔隙内。并在固结后形成均匀、高强、良好粘结性的水泥石，消除结构层中的细小空隙， 达到治理路面脱空病害的目的。
2）碱激发剂的选择，要能够激活土壤或层间淤泥的惰性材料，地聚合物注浆材料要使松散的结构层、结构层的淤泥等粘结形成一个结石体，即形成粘结为一体的弹性层状结构体系。
3）结石体早期强度高，具有一定的抗压、抗折强度，抗渗性好，抗冲刷及耐老化性能好。公路施工必须保证路段畅通， 由此出发可知施工封闭的时间和区段越短越好，因此要求其早期强度要高，一般3d内的强度要达到5MPa以上。
4）注浆材料要有良好的泌水性和收缩性。浆液固化时无收缩但微膨胀，以提高硬化浆体与水泥混凝土板和基层的粘结。
5）凝结时间可以在几秒数小时范围内任意调整，并能准确控制，具有快硬固化、终凝时间短的特点。
6）稳定性好，在常温常压下较长时间存放不改变其基本性质。存放不受温度湿度变化的影响，材料环保施工方便清洁，安全无毒。
现有道路注浆材料存在的缺陷如：水泥注浆材料流动度大，抗折强度低，泌水严重，高聚物注浆材料在荷载作用下会产生蠕变，从而产生新的脱空，疲劳使用寿命较短，已无法满足现有工程的需要。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种用于道路基层加固的地聚合物单液注浆材料及其制备方法。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
本发明实施例提供一种用于道路基层加固的地聚合物单液注浆材料，由以下材料按照重量份组成：高炉矿渣微粉50～70份、碱性激发剂6～10份、钠盐速凝剂0～5份、减水剂0.5～2份、抗水性胶乳0～10份、活性剂0.2～0.5份、水20～40份。
上述方案中，所述高炉矿渣微粉的组成为：CaO：SiO2：AlO3：Na2O：MgO：SO3：K2O：TiO2：MnO2：Fe2O3=38.79：31.66：11.43：0.306：6.246：1.42：0.378：0.51：0.139：0.553。
上述方案中，所述高炉矿渣微粉的比表面积≥490m2/kg，密度为2.97g/cm3、28天活性指数在95%以上。
上述方案中，所述碱性激发剂为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、碳酸钠、硫酸钠中的至少一种。
上述方案中，所述钠盐速凝剂采用模数为1.5～2的硅酸钠。
上述方案中，所述减水剂为早强型聚羧酸减水剂。
上述方案中，所述抗水性胶乳为SD622S型羧基丁苯乳液，含固量为0.41～0.50。
上述方案中，所述活性剂为铝酸三钙、三乙醇胺、氯化钙、碳酸钙、氯化镁中的最少一种。
本发明实施例还提供一种用于道路基层加固的地聚合物单液注浆材料的制备方法，该方法为：将50～70份高炉矿渣微粉中加入20～40份水，搅拌均匀后再加入碱性激发剂6～10份、钠盐速凝剂0～5份,减水剂0.5～2份,抗水性胶乳0～10份,活性剂0.2～0.5份，继续搅拌均匀得到拌合物、再将拌合物置于养护箱中进行养护，得到所述基层加固所用的地聚合物单液注浆材料；
上述方案中，所述步骤（3）中，所得浆体的初凝结时间为185min，终凝时间为240min，3天抗压强度为45MPa，28天抗压强度为55MPa，3天抗折强度为8 MPa, 28天抗折强度为10MPa。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
1、本发明弥补了目前注浆材料不易操控、水中不抗分散的缺点,减小注浆材料注浆时的阻力。
2、本发明具有超高流动与渗透性高，能渗透到细小的裂隙或孔隙内，修复路面基层、路面病害和补强路面结构整体强度。
3、本发明所引用的碱激发剂能够激活土壤或层间淤泥的惰性材料，形成的注浆材料可使使松散的结构层、结构层的淤泥等粘结形成一个结石体，即形成粘结为一体的弹性层状结构体系。
4、本发明所得结石体早期强度高，具有一定的抗压、抗折强度，抗渗性好，抗冲刷及耐老化性能好，所用原料均可从市场购得，且不需要加工处理，工艺流程简单，贮存期长，更有利于推广应用。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例提供一种用于道路基层加固的地聚合物单液注浆材料，由以下材料按照重量份组成：高炉矿渣微粉50～70份、碱性激发剂6～10份、钠盐速凝剂0～5份,减水剂0.5～2份,抗水性胶乳0～10份,活性剂0.2～0.5份,水20～40份。
所述高炉矿渣微粉的组成为：CaO：SiO2：AlO3：Na2O：MgO：SO3：K2O：TiO2：MnO2：Fe2O3=38.79：31.66：11.43：0.306：6.246：1.42：0.378：0.51：0.139：0.553。
所述高炉矿渣微粉的比表面积≥490m2/kg，密度为2.97g/cm3、28天活性指数在95%以上。
所述碱性激发剂为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、碳酸钠、硫酸钠中的至少一种。
所述钠盐速凝剂采用模数为1.5～2的硅酸钠。
所述减水剂为早强型聚羧酸减水剂。
所述抗水性胶乳为SD622S型羧基丁苯乳液，含固量为0.41～0.50。
所述活性剂为铝酸三钙、三乙醇胺、氯化钙、碳酸钙、氯化镁中的最少一种。
本发明实施例还提供一种用于道路基层加固的地聚合物单液注浆材料的制备方法，该方法为：将50～70份高炉矿渣微粉中加入20～40份水，搅拌均匀后再加入碱性激发剂6～10份、钠盐速凝剂0～5份,减水剂0.5～2份,抗水性胶乳0～10份,活性剂0.2～0.5份,继续搅拌均匀得到拌合物、再将拌合物置于养护箱中进行养护，得到所述基层加固所用的地聚合物单液注浆材料；
所述步骤（3）中，所得浆体的初凝结时间为185min，终凝时间为240min，3天抗压强度为45MPa，28天抗压强度为55MPa，3天抗折强度为8 MPa, 28天抗折强度为10MPa。
实施例1
本发明实施例提供一种用于道路基层加固的地聚合物单液注浆材料的制备方法，该方法通过如下步骤实现：
秤取60份高炉矿渣微粉、加入31份水，搅拌均匀后再加入6.5份氢氧化钠，1.5份模数为1.5的硅酸钠， 0.5份早强型聚羧酸减水剂， 0.5份铝酸三钙继续搅拌均匀。水灰比为0.45：1，注浆材料浆液190min内完成初凝，240min内完成终凝。3天抗压强度为40MPa，28天抗压强度为55MPa，3天抗折强度为5MPa, 28天抗折强度为10MPa，可满足道路工程基层加固，提高道路承载能力的需要。
实施例2
本发明实施例提供一种用于道路基层加固的地聚合物单液注浆材料的制备方法，该方法通过如下步骤实现：
秤取52份高炉矿渣微粉、加入28.5份水，搅拌均匀后再加入8份氢氧化钾， 1份早强型聚羧酸减水剂，10份固含量为0.41的SD622S型羧基丁苯乳液，0.5份三乙醇胺继续搅拌均匀。水灰比为0.40：1，注浆材料浆液190min内完成初凝，240min内完成终凝。3天抗压强度为42MPa，28天抗压强度为50MPa，3天抗折强度为7MPa, 28天抗折强度为12MPa，可满足道路工程基层加固，提高道路承载能力的需要。
实施例3
本发明实施例提供一种用于道路基层加固的地聚合物单液注浆材料的制备方法，该方法通过如下步骤实现：
秤取65份高炉矿渣微粉、加入24份水，搅拌均匀后再加入6.5份氢氧化钾，3份模数为2的硅酸钠，1份早强型聚羧酸减水剂，0.5份氯化镁继续搅拌均匀。继续搅拌均匀。水灰比为0.32：1，注浆材料浆液190min内完成初凝，240min内完成终凝。3天抗压强度为40MPa，28天抗压强度为50MPa，3天抗折强度为7MPa, 28天抗折强度为10MPa。可满足道路工程基层加固，提高道路承载能力的需要。
实施例4
本发明实施例提供一种用于道路基层加固的地聚合物单液注浆材料的制备方法，该方法通过如下步骤实现：
秤取60份高炉矿渣微粉、加入28.5份水，搅拌均匀后再加入10份氢氧化钾，0.5份模数为1.5的硅酸钠，0.5份早强型聚羧酸减水剂，0.5份氯化镁继续搅拌均匀。水灰比为0.40：1，注浆材料浆液190min内完成初凝，240min内完成终凝。3天抗压强度为43MPa，28天抗压强度为52MPa，3天抗折强度为7MPa, 28天抗折强度为12MPa。可满足道路工程基层加固，提高道路承载能力的需要。
表1不同碱性激发剂掺量对浆体抗压强度的影响。
表2不同水灰比对浆体抗压强度的影响
表3不同外加剂掺量的外加剂对浆体的抗压强度的影响。
由表1表2表3可得，碱性激发剂掺量对浆体抗压强度无明显影响；随着水灰比的减小浆体抗压强度逐渐增大，掺少量的外加剂有助于提高浆体的抗压强度。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于道路基层加固的地聚合物单液注浆材料，其特征在于，由以下材料按照重量份组成：高炉矿渣微粉50～70份、碱性激发剂6～10份、钠盐速凝剂0～5份、减水剂0.5～2份、抗水性胶乳0～10份、活性剂0.2～0.5份、水20～40份。
2.根据权利要求1所述的用于道路基层加固的地聚合物单液注浆材料，其特征在于：所述高炉矿渣微粉的组成为：CaO：SiO2：AlO3：Na2O：MgO：SO3：K2O：TiO2：MnO2：Fe2O3=38.79：31.66：11.43：0.306：6.246：1.42：0.378：0.51：0.139：0.553。
3.根据权利要求1或2所述的用于道路基层加固的地聚合物单液注浆材料，其特征在于：所述高炉矿渣微粉的比表面积≥490m2/kg，密度为2.97g/cm3、28天活性指数在95%以上。
4.根据权利要求3所述的用于道路基层加固的地聚合物单液注浆材料，其特征在于，所述碱性激发剂为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、碳酸钠、硫酸钠中的至少一种。
5.根据权利要求4所述的用于道路基层加固的地聚合物单液注浆材料，其特征在于，所述钠盐速凝剂采用模数为1.5～2的硅酸钠。
6.根据权利要求5所述的用于道路基层加固的地聚合物单液注浆材料，其特征在于，所述减水剂为早强型聚羧酸减水剂。
7.根据权利要求6所述的用于道路基层加固的地聚合物单液注浆材料，其特征在于，所述抗水性胶乳为SD622S型羧基丁苯乳液，含固量为0.41～0.50。
8.根据权利要求7所述的用于道路基层加固的地聚合物单液注浆材料，其特征在于，所述活性剂为铝酸三钙、三乙醇胺、氯化钙、碳酸钙、氯化镁中的最少一种。
9.一种用于道路基层加固的地聚合物单液注浆材料的制备方法，其特征在于，该方法为：将50～70份高炉矿渣微粉中加入20～40份水，搅拌均匀后再加入碱性激发剂6～10份、钠盐速凝剂0～5份,减水剂0.5～2份,抗水性胶乳0～10份,活性剂0.2～0.5份，继续搅拌均匀得到拌合物、再将拌合物置于养护箱中进行养护，得到所述基层加固所用的地聚合物单液注浆材料。
10.根据权利要求9所述的用于道路基层加固的地聚合物单液注浆材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）中，所得浆体的初凝结时间为185min，终凝时间为240min，3天抗压强度为45MPa，28天抗压强度为55MPa，3天抗折强度为8 MPa, 28天抗折强度为10MPa。
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