CN112159511B - 聚醚型聚氨酯类注浆材料及沥青路面唧浆病害的处治方法 - Google Patents

聚醚型聚氨酯类注浆材料及沥青路面唧浆病害的处治方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种聚醚型聚氨酯类注浆材料及沥青路面唧浆病害的处治方法，属于路面养护及注浆材料领域，本发明要解决的技术问题为如何针对路面唧浆病害处进行快速微创修复，确保快速恢复路面承载力和使用功能，采用的技术方案为：该注浆材料包括A组份和B组份，A组份和B组份的重量配比为0.9:1‑1:1；其中，A组份包括多异氰酸酯；B组份主要由以下重量配比的原料混合而成：聚醚多元醇80‑120份、催化剂0.1‑1.0份、扩链剂10‑30份、泡沫稳定剂4‑8份、增塑剂20‑50份、增黏树脂10‑25份、硅烷偶联剂4‑10份，除水剂1‑5份。该方法具体如下：S1、病害标记：对路面的唧浆病害情况进行检测并标记；S2、注浆布孔；S3、结构排水；S4、注浆加固；S5、表面松散处治；S6、表面封水。

Description

聚醚型聚氨酯类注浆材料及沥青路面唧浆病害的处治方法
技术领域
本发明涉及路面养护及注浆材料领域，具体地说是一种聚醚型聚氨酯类注浆材料及沥青路面唧浆病害的处治方法。
背景技术
随着道路服役年限的增加，不同程度的路面结构性病害时常发生。唧浆是我国半刚性基层沥青路面中最常见的病害之一，这种病害如若不能及时得到有效得处治，将会随着路面服役时间的增长而加重，进而衍变为坑槽、沉陷等严重病害，导致路面结构承载力及使用功能下降，减少路面使用寿命。
目前针对唧浆病害的修复工艺多为浅层挖补，也有少部分在局部路段开挖式铣刨修复过程中的顺带处治，浅层挖补和局部铣刨开挖这两种处治方式均存在一些不足：
浅层挖补仅仅是对路表进行应急处理，并未对病害产生的根源做出有效的治理，通常会在3个月内失去效果，新的唧浆病害重新出现在挖补处；
局部铣刨开挖的处治方法效果相对较好，但是这种方式施工周期长、维修费用高，影响交通安全与道路通行效率。
目前市面上存在的聚醚型聚氨酯类注浆材料品种较多，但在水较多的情况下注浆效果得不到保证，主要是由于水会作为反应原料与双组份中的异氰酸酯反应生成二氧化碳，在消耗注浆原料的同时极大地增加了发泡倍数，使得注浆材料在富水环境下中固化性能大幅劣化，降低其材料力学性能以及粘附能力。
基于现状，如何针对路面唧浆病害处进行快速微创修复，确保快速恢复路面承载力和使用功能，同时满足常规及应急养护条件下的道路结构性病害修复要求是目前亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明的技术任务是提供一种聚醚型聚氨酯类注浆材料及沥青路面唧浆病害的处治方法，来解决如何针对路面唧浆病害处进行快速微创修复，确保快速恢复路面承载力和使用功能，同时满足常规及应急养护条件下的道路结构性病害修复要求的问题。
本发明的技术任务是按以下方式实现的，一种聚醚型聚氨酯类注浆材料，该注浆材料包括A组份和B组份，A组份和B组份的重量配比为0.9:1-1:1；
其中，A组份包括多异氰酸酯；
B组份主要由以下重量配比的原料混合而成：聚醚多元醇80-120份、催化剂0.1-1.0份、扩链剂10-30份、泡沫稳定剂4-8份、增塑剂20-50份、增黏树脂10-25份、硅烷偶联剂4-10份，除水剂1-5份。
作为优选，所述多异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、二苯甲烷二异氰酸酯、己二异氰酸酯、对苯二亚甲基二异氰酸酯、多亚甲基多苯基异氰酸酯、液化二苯甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯中的一种或多种。
作为优选，所述聚醚多元醇为聚氧化丙烯三醇、聚环氧丙烷二醇、季戊四醇基聚醚四醇、端氨基聚醚、高活性聚醚、蔗糖聚醚、六羟基聚醚中的一种或多种。
更优地，所述催化剂为三亚乙基二胺、二月桂酸二丁基锡、异辛酸铋中的一种或多种；
所述扩链剂为1,4-丁二醇、二甲硫基甲苯二胺、三乙醇胺、乙基己二醇、聚乙二醇中的一种或多种；
所述泡沫稳定剂为有机硅化合物；
所述增塑剂为邻苯二甲酸酯、对苯二甲酸酯、己二酸二辛脂中的一种或多种；
所述增黏树脂为端羟基聚丁二烯；
所述硅烷偶联剂为氨丙基三甲氧基硅烷或/和氨丙基三乙氧基硅烷；
所述除水剂为噁唑烷类化学除水剂或/和噁唑烷潜固化剂。
一种沥青路面唧浆病害的处治方法，该方法具体如下：
S1、病害标记：对路面的唧浆病害情况进行检测并标记；
S2、注浆布孔：根据步骤S1中路面唧浆病害的标记位置布设若干注浆孔；
S3、结构排水：将唧浆病害结构内部的水分和泥浆排出；
S4、注浆加固：在注浆孔内埋设注浆管，向注浆管内注入如上述的聚醚型聚氨酯类注浆材料，填充加固路面内部的松散破碎结构和微裂缝并挤走结构层缝隙内的积水和空气形成密实固结体，综合提高路面结构的整体承载能力；
S5、表面松散处治：挖除唧浆点周边的松散铺装层，使用高性能冷补料填补找平后进行路面压实；
S6、表面封水：铺设抗滑封水路面帖进行封水罩面，增强表面封水，恢复路面磨耗功能。
作为优选，所述步骤S1中病害标记的范围是使用手持弯沉仪检测到的由唧浆造成的路面回弹模量值下降的范围；
使用手持弯沉仪标记唧浆病害范围前，先确定未发生病害区域的路面弯沉值作为参照值。
作为优选，所述步骤S2中注浆孔的布设是以唧浆点为中心，以梅花桩式向外扩散排布到步骤S1中确定的唧浆影响范围边界，相邻钻孔的中心间距不超过0.5m。
作为优选，所述步骤S3中结构排水是利用高压空气将唧浆病害结构内部的水分和泥浆排出。
作为优选，所述步骤S4中的注浆管的管口处安装防溢流阀；注浆管的外管径为16mm，长度为60cm，注浆管的管壁上设有均匀分布的出浆孔；
所述步骤S4中的使用双组份注浆机向注浆管注入如上述的聚醚型聚氨酯类注浆材料时的注浆压力保持在2Mpa，注浆孔的单孔注浆时间保持在1min以上，注浆孔的注浆终点根据现场病害情况确定；其中，双组份注浆机提供14Mpa的注浆双液混合压力。
更优地，所述步骤S5中挖除唧浆点周边的松散铺装层时，挖补深度不超过10cm；路面压实采用小型钢轮压路机；
所述步骤S6中抗滑封水路面帖由高强加筋防裂布与封水抗滑混合料层组成且抗滑封水路面帖渗水系数为0。
本发明的聚醚型聚氨酯类注浆材料及沥青路面唧浆病害的处治方法具有以下优点：
(一)本发明的聚醚型聚氨酯类注浆材料混合后呈液体，注入道路后可快速固化，膨胀比小，固化时间及固化后强度可调，固化30min后的强度不小于设计强度的80％，固化2h后的强度高于沥青面层或基层的强度，且与路面面层和基层粘结良好；
(二)本发明的聚醚型聚氨酯类注浆材料中加入对水分敏感的噁唑烷环类化学除水剂，可以优先于异氰酸酯与水发生反应，避免异氰酸酯与水反应产生过多二氧化碳而增大发泡倍数；同时还加入了端羟基聚丁二烯作为增黏树脂，其使聚合物具有类似天然橡胶的性能，在具有优异的材料韧性同时也提升了对混合料和水稳材料的黏附性，满足了在富水潮湿环境中与缝壁的贴合能力；
(三)与现有技术相比，本发明对唧浆病害的处治效果更加彻底，且处治后的病害复发率更低，有效地延长了路面使用寿命，适用于处治行车道上局部唧浆点以及与路面裂缝伴随形成的唧浆病害，具有很好的推广应用价值；
与传统的铣刨开挖重铺技术相比，本发明规避了铣刨处治带来的开挖资源浪费，大幅度节省路面大修费用，也节省大量时间成本；同时因为基于微创修补的理念，对路容路貌的改变不大，不影响路面美观，带来可观的经济与社会效益；
与面层开槽灌缝相比，本发明对病害的源头进行处治，处治有效性可以保证2年内没有新的唧浆病害再次出现；
(四)本发明通过微创打孔注浆，将较低黏度的聚醚型聚氨酯类注浆材料注入到破碎松散的水稳层结构中，使其在短时问内凝胶并固化形成三维网状结构的固结体，将原先破碎松散的结构胶结成为一个连续的、完整的受力体，使其结构上的缺陷得以修复，从源头上阻断了唧浆病害的发生；
(五)本发明利用底层注浆加固技术配合面层抗滑封水路面帖的封水罩面，实现对唧浆病害的有效处治，处治后2年内未观测到有唧浆现象从原病害位置处产生；由于在注浆处治后使用了高性能冷补料对原唧浆松散的面层进行了挖补与压实，因此原病害处的平整度完全满足相关技术要求，在延长路面使用寿命的同时也保证了行车舒适性；
(六)本发明采用高性能冷补料，不含挥发性溶剂，可长期储存，依靠车辆自然碾压，初期强度高且强度上升快，不需要养生即可正常使用，确保快速恢复路面承载力和使用功能；
(七)本发明还具有如下优点：
①针对性高：通过对病害发生区进行打孔，将注浆材料打入病害根源处，利用材料的微膨胀与固化，将松散的结构胶结，避免了施工的盲目性；
②病害处治效果优良：用于病害处治的聚醚型聚氨酯类注浆材料固化后具有优良的粘结力，有效的将受损结构结合成一个整体，材料固化后具有一定的韧性，避免了后期的脆性开裂，同时材料固化后防水效果优良，可以有效防止潜在的动水损伤；
③施工效率高：聚醚型聚氨酯类注浆材料的反应速率十分迅捷且可以根据需要进行固化时间的调节，一般半小时可以形成80％以上的强度，与传统修复工艺相比，能够节省十分可观的施工周期；
④、施工成本低：既能大幅度节省路面大修费用，也可节省大量时间成本；同时因为基于微创修补的理念，对路容路貌的改变不大，不影响路面美观，带来可观的经济与社会效益。
附图说明
下面结合附图对本发明进一步说明。
附图1是现场路面结构及唧浆、唧浆标记范围示意图；
附图2是注浆管示意图；
附图3是注浆示意图；
附图4是病害处挖补后示意图。
具体实施方式
参照说明书附图和具体实施例对本发明的聚醚型聚氨酯类注浆材料及沥青路面唧浆病害的处治方法作以下详细地说明。
实施例1：
本发明中的B组份的各原料的重量配比如下表所示：
Figure BDA0002682526330000051
检测结果如下表所示：
Figure BDA0002682526330000061
实施例2：
本发明的聚醚型聚氨酯类注浆材料是由A组份和实施例1中的B组份混合而成，各原料的重量配比如下表所示：
Figure BDA0002682526330000071
【对比实施例3】市面上买到的北京某建材工程公司的型号为DM-520的聚醚型聚氨酯类注浆材料。
检测结果如下表所示：
Figure BDA0002682526330000072
实施例3：
【原材料及检测说明】
双组份聚醚型聚氨酯类注浆材料采用实施例2中制备的注浆材料。
对高性能冷补料进行检测，测定稳定度等指标，如下表所示；
序号 检测项目 单位 技术要求 检测指标 试验方法
1 黏附性等级 - 5 5 JT/T 972-2015
2 25℃贯入强度 kg/cm<sup>2</sup> 0.5～4 3.5 -
3 稳定度 kN ≥3 16.1 JT/T 972-2015
4 残留稳定度 ％ ≥85 85.5 JT/T 972-2015
对抗滑封水路面帖进行检测，测定抗滑性等指标，如下表所示；
序号 检测项目 单位 检测结果 试验方法
1 厚度 mm 3-4 -
2 抗拉强度 kN ≥100 -
3 湿轮磨耗(浸水1h) g ≤200 T 0752-2011
4 摩擦系数 BPN ≥55 T0961-1995
5 层间拉拔强度(15℃) MPa ≥1.0 -
6 渗水系数 ml/min 0 -
本发明的沥青路面唧浆病害的处治方法，该方法具体如下：
S1、【病害标记】使用手持弯沉仪对唧浆病害点路段结构完好的区域进行路面回弹模量检测，对比唧浆点周围的模量数值，确定需注浆补强的范围(模量下降超过80％)，如附图1所示；
S2、【注浆布孔】根据步骤S1中路面唧浆病害的标记位置布设若干梅花桩式注浆孔，孔间距为不小于0.5m，钻孔深度为0.6m，确保注浆孔深度达到水稳层；
S3、【结构排水】连通气泵，利用高压空气预先将病害结构内部潜在的水分及泥浆排出；
S4、【注浆加固】如附图2所示，在注浆管注浆孔内放置注浆管，并于注浆管的管口处安装防逆流阀，与注浆抢连接后，从唧浆中心点位置的注浆孔开始，从内向外，依次向注浆管内注入实施例2中的聚醚型聚氨酯类注浆材料，如附图3所示，填充加固路面内部的松散破碎结构和微裂缝并挤走结构层缝隙内的积水和空气形成密实固结体，综合提高路面结构的整体承载能力；注浆时出口压力保持在2Mpa，单孔注浆时间保持在1min以上，具体注浆终点需视现场病害情况确定；
S5、【表面松散处治】注浆结束后，待浆液固化后，铲除路表上溢出的注浆料；对唧浆点周边破坏的松散铺装层进行挖除；使用高性能冷补料填补找平后使用小型钢轮压路机进行压实。
S6、【表面封水】在挖补区域铺设抗滑封水路面帖进行封水罩面，如附图4所示，增强表面封水，恢复路面磨耗功能。
【效果验证】
对上述病害处治后的面层与基层取芯，并对面层芯样进行剪切强度试验，对基层进行剪切强度试验以及劈裂抗拉强度。检测结果表明，面层芯样的剪切强度为0.96Mpa，基层芯样的剪切强度为1.23Mpa；基层芯样的劈裂抗拉强度为1.25Mpa；均满足路面设计强度要求。
通过本发明处治后，经过2年时间的使用，原路面的唧浆处并未出现新的病害，表明本发明提出的唧浆病害处治方法得到较好的应用效果。
【对比实施例】
对于唧浆病害，目前主要采用的处治技术多为浅层挖补，亦或是局部路段开挖式铣刨修复过程中的顺带处治。浅层挖补仅仅是对路表进行应急处理，并未对病害产生的根源做出有效的治理，通常会在3个月内失去效果，新的唧浆病害重新出现在挖补处；局部铣刨开挖的处治方法效果相对较好，但是这种方式施工周期长、维修费用高，影响交通安全与道路通行效率。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种聚醚型聚氨酯类注浆材料，其特征在于，该注浆材料包括A组份和B组份，A组份和B组份的重量配比为0.9:1-1:1；
其中，A组份包括多异氰酸酯；
B组份主要由以下重量配比的原料混合而成：聚醚多元醇80-120份、催化剂0.1-1.0份、扩链剂10-30份、泡沫稳定剂4-8份、增塑剂20-50份、增黏树脂10-25份、硅烷偶联剂4-10份，除水剂1-5份；
所述除水剂为噁唑烷类；
所述聚醚多元醇采用聚氧化丙烯三醇和端氨基聚醚；
所述增黏树脂为端羟基聚丁二烯。
2.根据权利要求1所述的聚醚型聚氨酯类注浆材料，其特征在于，所述多异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、二苯甲烷二异氰酸酯、己二异氰酸酯、对苯二亚甲基二异氰酸酯、多亚甲基多苯基异氰酸酯、液化二苯甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯中的一种或多种。
3.根据权利要求1或2所述的聚醚型聚氨酯类注浆材料，其特征在于，所述催化剂为三亚乙基二胺、二月桂酸二丁基锡、异辛酸铋中的一种或多种；
所述扩链剂为1,4-丁二醇、二甲硫基甲苯二胺、乙基己二醇、聚乙二醇中的一种或多种；
所述泡沫稳定剂为有机硅化合物；
所述增塑剂为邻苯二甲酸酯、对苯二甲酸酯、己二酸二辛酯中的一种或多种；
所述硅烷偶联剂为氨丙基三甲氧基硅烷或/和氨丙基三乙氧基硅烷。
4.一种沥青路面唧浆病害的处治方法，其特征在于，该方法具体如下：
S1、病害标记：对路面的唧浆病害情况进行检测并标记；
S2、注浆布孔：根据步骤S1中路面唧浆病害的标记位置布设若干注浆孔；
S3、结构排水：将唧浆病害结构内部的水分和泥浆排出；
S4、注浆加固：在注浆孔内埋设注浆管，向注浆管内注入如权利要求1-3中任一项所述的聚醚型聚氨酯类注浆材料，填充加固路面内部的松散破碎结构和微裂缝并挤走结构层缝隙内的积水和空气形成密实固结体；
S5、表面松散处治：挖除唧浆点周边的松散铺装层，使用冷补料填补找平后进行路面压实；
S6、表面封水：铺设抗滑封水路面帖进行封水罩面，增强表面封水，恢复路面磨耗功能。
5.根据权利要求4所述的沥青路面唧浆病害的处治方法，其特征在于，所述步骤S1中病害标记的范围是使用手持弯沉仪检测到的由唧浆造成的路面回弹模量值下降的范围；
使用手持弯沉仪标记唧浆病害范围前，先确定未发生病害区域的路面弯沉值作为参照值。
6.根据权利要求4所述的沥青路面唧浆病害的处治方法，其特征在于，所述步骤S2中注浆孔的布设是以唧浆点为中心，以梅花桩式向外扩散排布到步骤S1中确定的唧浆影响范围边界，相邻钻孔的中心间距不超过0.5m。
7.根据权利要求4所述的沥青路面唧浆病害的处治方法，其特征在于，所述步骤S3中结构排水是利用高压空气将唧浆病害结构内部的水分和泥浆排出。
8.根据权利要求4所述的沥青路面唧浆病害的处治方法，其特征在于，所述步骤S4中的注浆管的管口处安装防溢流阀；注浆管的外管径为16mm，长度为60cm，注浆管的管壁上设有均匀分布的出浆孔；
使用双组份注浆机向所述步骤S4中的注浆管注入如权利要求1-3中任一项所述的聚醚型聚氨酯类注浆材料时的注浆压力保持在2Mpa，注浆孔的单孔注浆时间保持在1min以上，注浆孔的注浆终点根据现场病害情况确定；其中，双组份注浆机提供14Mpa的注浆双液混合压力。
9.根据权利要求4-8中任一项所述的沥青路面唧浆病害的处治方法，其特征在于，所述步骤S5中挖除唧浆点周边的松散铺装层时，挖补深度不超过10cm；路面压实采用小型钢轮压路机；
所述步骤S6中抗滑封水路面帖由加筋防裂布与封水抗滑混合料层组成且抗滑封水路面帖渗水系数为0。
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