CN109293323A - 用于处治道路病害的注浆加固材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于处治道路病害的注浆加固材料，是由组分A和组分B按体积比2:1混合而成：组分A由矿渣粉20~120份，粉煤灰12~110份，水泥12~44份，细砂12~110份，纤维0.15~0.5份，减水剂1.2~4.5份，早强剂2~6份，缓凝剂1~4份，水50~130份配制而成；组分B由碱性激发剂和絮凝剂按100:1~6配制而成。本发明在碱激发剂中加入絮凝剂，使浆液在富水脱空基层及软弱路基中具有良好的抗分散性能，能够快速凝结并形成强度，克服了传统浆液在富水环境下凝结易于分散或强度形成较慢的不足；在注浆材料中加入细砂，在大范围富水脱空情况下，有利于提高絮凝剂的絮凝效果，加速浆液凝结并形成强度；在注浆材料中加入少量快硬水泥，可进一步加速混合浆液凝结，提高早期强度。

Description

用于处治道路病害的注浆加固材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及道路病害处理用施工材料，尤其是涉及一种用于处治道路病害的注浆加固材料，本发明还涉及该材料的制备方法。

背景技术

道路在行车荷载和复杂自然环境综合作用下，会出现基层冲刷脱空、路基湿软沉陷、局部强度不足等病害。目前，实际工程中针对这些病害常用的处治维修技术主要包括各种薄层罩面处治、开挖重铺和注浆加固等。其中，注浆加固由于工艺简单、成本低、开放交通快等优点，已成为处治以上病害的重要方式，而注浆材料则是影响注浆加固效果的关键因素。目前常用的注浆材料主要有水泥单液注浆、水泥水玻璃双液注浆、聚氨酯类高聚物双液注浆等。其中，聚氨酯类高聚物双液注浆造价较高，水泥单液注浆及水泥水玻璃双液注浆强度形成较慢，不能满足道路施工后快速开放交通的要求，且水泥注浆中水泥消耗大，生产水泥环境污染严重。为顺应环保发展理念并降低工程造价，许多学者都提出了以工业废渣为主要原材料制备注浆材料的方法。中国发明专利CN 106587784就公开了一种以高炉矿渣微粉为主要原材料制备双液注浆材料的方法，但其凝结时间过长（初凝3h以上），强度形成较慢；中国发明专利CN 106145798记载了以矿粉和赤泥等为原材料制备出快凝双液注浆材料的方法，但是这种注浆材料应用在富有明水的脱空基层或软弱路基中时，浆液容易分散、凝结时间出现几十分钟到几小时不同程度延长，且不容易控制，强度形成较慢，不能快速开放交通，影响注浆加固效果。

因此，针对目前道路注浆材料存在的不足，以及我国工业固废大量堆存的状况，亟须开发出一种以工业废渣为主要原材料的道路注浆加固材料，将其应用于富水脱空基层及软弱路基，以快速形成强度并开放交通，修复病害部位，减小对正常交通的干扰。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术所存在的缺陷，提供一种用于处治道路病害的注浆加固材料，该材料充分利用工业废渣且适于对富水脱空基层及软弱路基道路进行快速加固，以减少对正常交通的干扰；本发明同时还提供该注浆加固材料的制备方法。

为实现上述目的，本发明可采取下述技术方案：

本发明所述的用于处治道路病害的注浆加固材料，是由组分A和组分B按体积比2:1混合而成；其中：

所述组分A是由原料矿渣粉、粉煤灰、水泥、细砂、纤维、减水剂、早强剂、缓凝剂和水按下述重量份配比配制而成：

矿渣粉20~120份，粉煤灰12~110份，水泥12~44份，细砂12~110份，纤维0.15~0.5份，减水剂1.2~4.5份，早强剂2~6份，缓凝剂1~4份，水50~130份；

所述组分B是由原料碱性激发剂和絮凝剂按重量份100:1~6配制而成。

所述组分A中的矿渣粉为符合国家标准GB/T18046-2008中规定的S95级以上的高炉矿渣微粉，其比表面积≥400m²/kg；所述粉煤灰为为符合国家标准GBT 1596-2017规定的Ⅰ级C类粉煤灰，细度（45μm方孔筛筛余）≤12%

所述组分A中的水泥为快硬硫铝酸盐水泥；细砂为粒径≤2mm的普通河砂。

所述组分A中的纤维为聚丙烯纤维、聚酯纤维、芳纶纤维中的至少一种，所述纤维的长度为5~10mm，断裂强度≥300MPa。

所述组分A中的减水剂为市售的萘系高效减水剂或三聚氰胺系高效减水剂；所述早强剂为碳酸锂；所述缓凝剂为酒石酸。

所述组分B中的碱性激发剂为钠水玻璃或钾水玻璃溶液，其模数为0.8~2.0，固含量≥40%；所述絮凝剂为聚合氯化铝等无机絮凝剂或聚丙烯酰胺等有机絮凝剂。

本发明的用于处治道路病害的注浆加固材料的制备方法包括下述具体步骤：

第一步，准确称量原料矿渣粉、粉煤灰、水泥、细砂、纤维、减水剂、早强剂、缓凝剂和水；

首先将矿渣粉、粉煤灰和水泥三种粉料加入注浆料搅拌机中，然后将细砂、减水剂、早强剂、缓凝剂和水依次加入进去，以50~100r/min的转速搅拌5~10min；最后再加入纤维，以300~500r/min的转速搅拌5~10min，得到组分A；

第二步，按比例称量碱性激发剂和絮凝剂；首先将碱性激发剂钠水玻璃或钾水玻璃溶液放入注浆料搅拌机中，然后将絮凝剂加入进去，以400~600r/min的转速搅拌5~10min，得到组分B；

第三步，将组分A和组分B按2:1之体积比混合均匀，得到注浆加固材料成品。

本发明制备的注浆加固材料适用于富水条件下对脱空基层及软弱路基道路病害的快速处治，其主要原料为工业废渣（矿渣粉和粉煤灰）。

本发明所用原料中，絮凝剂和纤维主要起凝聚作用，防止水下分散。通过调节激发剂模数和掺入量，可以控制两种组分（A和B）混合后不同的凝结时间。减水剂可在水灰比一定时提高注浆材料的流动性。由于组分A中掺入了快硬硫铝酸盐水泥，使用缓凝剂可保证组分A浆液保持一定的可流动时间，防止浆液在未注入时已经凝固。早强剂主要是两种组分混合凝固后促进快速形成早期强度。

本发明制备的用于富水条件下道路快速加固的注浆加固材料，两种组分混合后浆液凝结时间可在几分钟到十几分钟之间调节，在富水脱空基层或软弱路基中不分散，12h抗压强度≥10MPa。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下:

（1）本发明在碱激发剂中加入絮凝剂，使浆液在富水脱空基层及软弱路基中具有良好的抗分散性能，能够快速凝结并形成强度，克服了传统浆液在富水环境下凝结易于分散或强度形成较慢的不足；

（2）在注浆材料中加入细砂，在大范围富水脱空情况下，有利于提高絮凝剂的絮凝效果，加速浆液凝结并形成强度；

（3）在注浆材料中加入少量快硬水泥，可进一步加速混合浆液凝结，提高早期强度。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明做更加详细的说明，以便于本领域技术人员的理解。

本发明所用的原料如无特殊说明，均为市售产品。

实施例1 制备用于处治道路病害的注浆加固材料

1、备料

S95矿渣粉100份，C级粉煤灰40份，快硬硫铝酸盐水泥20份，细砂30份，6mm聚丙烯纤维0.2份，萘系高效减水剂1.6份，碳酸锂3份，酒石酸2份，水80份；模数1.2的钠水玻璃100份（固含量42%），聚丙烯酰胺絮凝剂2份；

2、制备方法

1）首先将S95矿渣粉、C级粉煤灰和快硬硫铝酸盐水泥三种粉料加入注浆料搅拌机中，然后将细砂、萘系高效减水剂、碳酸锂、酒石酸和水依次加入进去，以50~100r/min的转速搅拌8min；最后再加入6mm聚丙烯纤维，以300~500r/min的转速搅拌8min，得到组分A；

2）将钠水玻璃溶液放入注浆料搅拌机中，然后将聚丙烯酰胺絮凝剂加入进去，以400~600r/min的转速搅拌8min，得到组分B；

3）将组分A和组分B按2:1之体积比混合均匀，即可得到（双液）注浆加固材料。

实际应用时，可通过注浆泵分别泵吸组分A和组分B，再通过三通管按2:1的体积比混合后注入到道路脱空基层；该混合注浆材料的凝结时间为5min，12h抗压强度为14.2MPa。

实施例2 制备用于处治道路病害的注浆加固材料

1、备料

S95矿渣粉100份，C级粉煤灰100份，快硬硫铝酸盐水泥40份，细砂50份，6mm聚丙烯纤维0.4份，萘系高效减水剂2.5份，碳酸锂4份，酒石酸4份，水120份；模数1.0的钠水玻璃100份（固含量40%），聚丙烯酰胺絮凝剂4份；

2、制备方法

同实施例1。

实际应用时，可通过注浆泵分别泵吸组分A和组分B，再通过三通管按2:1的体积比混合后注入到道路脱空基层；该混合注浆材料的凝结时间为11min，12h抗压强度为11.7MPa。

本发明制备的注浆加固材料在实际使用时，可根据道路病害的具体位置、具体状况，实际交通状况等条件进行全面综合分析，通过对各原料及用量的合理调整（在本发明公开的范围内），均可满足使用要求。

Claims (9)

1.一种用于处治道路病害的注浆加固材料，其特征在于：是由组分A和组分B按体积比2:1混合而成；其中：

所述组分A是由原料矿渣粉、粉煤灰、水泥、细砂、纤维、减水剂、早强剂、缓凝剂和水按下述重量份配比配制而成：

矿渣粉20~120份，粉煤灰12~110份，水泥12~44份，细砂12~110份，纤维0.15~0.5份，减水剂1.2~4.5份，早强剂2~6份，缓凝剂1~4份，水50~130份；

所述组分B是由原料碱性激发剂和絮凝剂按重量份100:1~6配制而成。

2.根据权利要求1所述的用于处治道路病害的注浆加固材料，其特征在于：所述组分A中的矿渣粉为S95级以上的高炉矿渣微粉，其比表面积≥400m²/kg；所述粉煤灰为Ⅰ级C类粉煤灰， 45μm方孔筛筛余≤12%。

3.根据权利要求1所述的用于处治道路病害的注浆加固材料，其特征在于：所述组分A中的水泥为快硬硫铝酸盐水泥。

4.根据权利要求1所述的用于处治道路病害的注浆加固材料，其特征在于：所述组分A中的细砂为粒径≤2mm的河砂。

5.根据权利要求1所述的用于处治道路病害的注浆加固材料，其特征在于：所述组分A中的纤维为聚丙烯纤维、聚酯纤维、芳纶纤维中的至少一种，所述纤维的长度为5~10mm，断裂强度≥300MPa。

6.根据权利要求1所述的用于处治道路病害的注浆加固材料，其特征在于：所述组分A中的减水剂为萘系高效减水剂或三聚氰胺系高效减水剂；所述早强剂为碳酸锂；所述缓凝剂为酒石酸。

7.根据权利要求1所述的用于处治道路病害的注浆加固材料，其特征在于：所述组分B中的碱性激发剂为钠水玻璃或钾水玻璃溶液，其模数为0.8~2.0，固含量≥40%；所述絮凝剂为无机絮凝剂或有机絮凝剂。

8.根据权利要求7所述的用于处治道路病害的注浆加固材料，其特征在于：所述无机絮凝剂为聚合氯化铝，所述有机絮凝剂为聚丙烯酰胺。

9.权利要求1用于处治道路病害的注浆加固材料的制备方法，其特征在于：包括下述具体步骤：

第一步，准确称量原料矿渣粉、粉煤灰、水泥、细砂、纤维、减水剂、早强剂、缓凝剂和水；

首先将矿渣粉、粉煤灰和水泥三种粉料加入注浆料搅拌机中，然后将细砂、减水剂、早强剂、缓凝剂和水依次加入进去，以50~100r/min的转速搅拌5~10min；最后再加入纤维，以300~500r/min的转速搅拌5~10min，得到组分A；

第二步，按比例称量碱性激发剂和絮凝剂；首先将碱性激发剂钠水玻璃或钾水玻璃溶液放入注浆料搅拌机中，然后将絮凝剂加入进去，以400~600r/min的转速搅拌5~10min，得到组分B；

第三步，将组分A和组分B按2:1之体积比混合均匀，得到注浆加固材料成品。