CN108409214A - 一种地聚物注浆材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于公路修复技术领域，涉及一种地聚物修复材料，具体涉及一种地聚物注浆材料及其制备方法。制备如下：1）取偏高岭土，粉碎、煅烧、冷却、磨细；2）向高岭土中加入碱激发剂搅匀，加入粉煤灰继续搅拌，然后加入硅铝质填料混匀即得。本发明的地聚物修复材料在实施时不需要对道路开挖换填，在施工过程中遇到交通量较大的时候随时撤到紧急停车带，待高峰过去再施工，实现了在不影响交通的情况下对道路进行修补。

Description

一种地聚物注浆材料及其制备方法

技术领域

本发明属于公路修复技术领域，涉及一种地聚物修复材料，具体涉及一种地聚物注浆材料及其制备方法。

背景技术

在我国修建的高等级公路中主要有两种路面形式：沥青路面和水泥路面。由于沥青路面相对于水泥路面，具有表面平整、无接缝、行车舒适、耐磨、震动小、噪音低、施工期短、养护维修简便和适宜于分期修建等优点，因而获得越来越广泛的应用，业己成为道路铺面的主要类型，尤其是一些高等级的路面结构，几乎无一例外的都采取沥青混凝土材料。据不完全统计，我国的高速公路路面中，采取沥青混凝土的约占90%，其它约10%为水泥混凝土路面。

但是由于沥青这种材料的自身状态并不稳定，稍有疏忽就会出现变形或者结构形状扭曲，就破坏了路面的完整性和平整性，经常出现坑槽、开裂或者塌陷的情况，再加上较大的交通流量，路面要承受很大的交通带来的负荷压力，经过长期的碾压，路面养护不及时、不到位，久而久之就形成了难以根除的病害问题，影响道路通行安全。

常见的路面病害有路面裂缝、路面车辙、路面坑槽、路面局部网裂沉陷，对于公路的病害维修，现在国内还没有很好的快速有效的维修方法，目前的病害处治方法存在的主要问题是：

（1）“头痛医头、脚痛医脚”，由于没有解决病害的根本所在，往往采用简单的加铺和换填方法，治标不治本；

（2）“开膛破肚”式维修，花费高，工期长，对交通影响大，会产生十分不良的社会影响；

（3）水泥注浆维修，维修效果很差，一般只能维持几个月，维修后病害很快还会出现。

可以看出，现行传统的半刚性基层路面病害检测与养护维修方法已不能满足日益繁忙的交通需要，急需发展快速、高效的半刚性基层路面病害检测与养护维修新技术。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种地聚物注浆材料及其制备方法，该地聚物修复材料能实现在不需要对道路开挖换填下对道路进行修复。

本发明所采用的技术方案为：

一种地聚物注浆材料的制备方法，包括以下步骤：1）取偏高岭土，粉碎、煅烧、冷却、磨细；

2）向高岭土中加入碱激发剂搅匀，加入粉煤灰继续搅拌，然后加入硅铝质填料混匀即得。

所述偏高岭土、碱激发剂、粉煤灰、硅铝质填料的质量比为30-35：35-40：10-15：5-10。

所述碱激发剂由氢氧化钠溶液和水玻璃配制而成，氢氧化钠溶液和水玻璃的质量比为4-5:1，氢氧化钠溶液的浓度为4-12mol/L，水玻璃的模数为3.1-3.4。

所述步骤1）中高岭土粉碎时至3-8mm，磨细时至10μm方孔筛筛余不大于15%，煅烧时在500-900℃下煅烧12-16h。

煅烧时的升温速率8-15℃/min。

所述硅铝质填料为硅灰、高岭石、白榴石、钾长石、霞石、钠长石、伊利石或蒙脱石。（硅铝质填料粒径为100-300目）

根据上述所制备方法制得的地聚物注浆材料。

注浆前，采用落锤式弯沉仪（FWD）或探地雷达（GPR）快速诊断路面病害，分层、分段检测评价路面使用性能和病害情况，制定针对性的养护维修方案。根据无损检测结果，将注浆管下到路面病害位置，向其中加压注入地聚物注浆材料，注射压力不是很大，但是足以使液态树脂材料在膨胀之前流向路面下脱空或松散的每个部位，地聚物注浆材料发生反应，膨胀固化。通常，材料在受阻力较小的方向膨胀更多，因此材料总是易于流向土基中最软弱的地方，并膨胀和压密这些地方。最后，土基都被压密，阻力最小的地方来自上方，随着材料的膨胀，混凝土板和建筑物就被抬升起来了，可以起到抬升和稳定作用，达到填充脱空、排除积水、挤密压实，治理病害的目的。注浆后再进行无损检测，评价注浆效果。固化后材料对建筑物或路面的作用力取决于建筑物或路面的自身荷载，而不会施加额外的力。

与现有技术相比，本发明的有益技术效果是：

（1）快速

本发明地聚物注浆材料施工快捷，无需养生。高速公路车流量大，采用开挖换填等传统维修方法势必要长时间封闭施工作业面，对交通产生较大的干扰，导致拥挤、堵车甚至车祸。采用地聚物注浆技术施工非常快捷，处治完毕即可开放交通，可以显著节省工期，减少对交通的干扰。对于交通量特别大的路段，还可以根据交通量状况组织施工，在施工过程中遇到交通量较大的时候随时撤到紧急停车带，待高峰过去再施工。这种“灵活机动”的施工方式，传统维修技术是无法做到的，可以有效避免开挖式维修造成的交通堵塞和不良社会影响。

（2）耐久

本发明将地聚物注浆技术与无损检测技术（落地式弯沉仪和探地雷达）紧密结合，相得益彰，实现了“对症下药”。首先采用落地式弯沉仪和探地雷达对公路病害进行分析评价，找出病害根源和病害发展深度，然后利用地聚物注浆技术进行针对性的对症治疗修复，一次注浆，多层修复，即基层与底基层、底基层与路基之间脱空、开裂、松散和唧泥病害均被处治。再采用落地式弯沉仪和探地雷达评价地聚物注浆效果，对于注浆不足的地方实行补注。这样就保证了整个工程的维修质量，提高工程的耐久性，实现了从材料保障到工程质量保障的跨越。

另外，地聚物注浆施工只需要钻直径1.6cm的注浆孔，对原有路面结构基本无损害，并且由于是不开挖维修，不会产生新的接缝等弱界面，可以避免产生次生病害。

（3）经济

地聚物注浆处治公路病害为非开挖维修方法，可以充分利用原有路面材料，避免开挖造成的材料浪费。采用的地聚物材料具有高膨胀性，可以大大节省材料用量。

地聚物注浆采用了以无损检测技术为基础的精细化施工工艺，针对性强，实现了维修范围和维修工艺双精细，只处治局部病害区域，不会破坏完好路段，有效避免了开挖维修时超挖所造成的资源浪费现象。

地聚物注浆维修施工高效、快捷，且不需要养生，能极大的缩短施工工期，降低由于工期长造成的经济和社会成本，直接经济效益和间接经济效益显著。

（4）环保

地聚物材料呈中性、惰性性质，可以抵抗霉菌和真菌的侵蚀，不会发霉和腐烂。材料不滋生昆虫和老鼠等啮齿动物。当把地聚物材料暴露于室外时，阳光中的紫外线会导致材料变黄，表面变脆，但由于本发明地聚物材料在使用时，是被注入地下，因此这并不影响材料的使用，不危害环境，不污染土壤和水。并且地聚物注浆技术为非开挖快速维修技术，充分利用了原有的路面材料，可以避免开挖维修的废弃料堆放造成的土地浪费和环境污染。

传统的开挖维修施工时间长，要破除原有路面，施工噪声强，且产生大量的粉尘，造成严重的噪声污染和粉尘污染。地聚物注浆施工快，仅钻注浆孔会产生较小的噪声和微量粉尘，极大地减少了施工噪声污染和粉尘污染。

具体实施方式

下面结合实施例来说明本发明的具体实施方式，但以下实施例只是用来详细说明本发明，并不以任何方式限制本发明的范围。

实施例1：地聚物注浆材料的原料质量份数：偏高岭土30份、碱激发剂40份、粉煤灰10份、硅灰（200目）10份。

制备方法如下：

1）按上述比例取各原料，将偏高岭土粉碎至3mm，然后以8℃/min 的速率升温至500℃并煅烧16h，煅烧结束后至室温，然后磨细至10μm方孔筛筛余不大于15%；

2）向步骤1）处理后的高岭土中加入碱激发剂搅匀，加入粉煤灰继续搅拌，然后加入硅铝质填料混匀即得地聚物注浆材料；碱激发剂由质量比4:1的氢氧化钠溶液和水玻璃配制而成，其中氢氧化钠溶液的浓度为4mol/L，水玻璃的模数为3.1。

实施例2：

地聚物注浆材料的原料质量份数：偏高岭土32份、碱激发剂38份、粉煤灰12份、高岭石（200目）08份。

制备方法如下：

1）按上述比例取各原料，将偏高岭土粉碎至5mm，然后以10℃/min 的速率升温至700℃并煅烧14h，煅烧结束后至室温，然后磨细至10μm方孔筛筛余不大于15%；

2）向步骤1）处理后的高岭土中加入碱激发剂搅匀，加入粉煤灰继续搅拌，然后加入硅铝质填料混匀即得地聚物注浆材料；碱激发剂由质量比4:1的氢氧化钠溶液和水玻璃配制而成，其中氢氧化钠溶液的浓度为4mol/L，水玻璃的模数为3.1。

实施例3：

地聚物注浆材料的原料质量份数：偏高岭土35份、碱激发剂35份、粉煤灰15份、蒙脱石（100目）5份。

制备方法如下：

1）按上述比例取各原料，将偏高岭土粉碎至8mm，然后以8℃/min 的速率升温至900℃并煅烧12h，煅烧结束后至室温，然后磨细至10μm方孔筛筛余不大于15%；

2）向步骤1）处理后的高岭土中加入碱激发剂搅匀，加入粉煤灰继续搅拌，然后加入硅铝质填料混匀即得地聚物注浆材料；碱激发剂由质量比5:1的氢氧化钠溶液和水玻璃配制而成，其中氢氧化钠溶液的浓度为12mol/L，水玻璃的模数为3.4。

注浆前，采用落锤式弯沉仪（FWD）或探地雷达（GPR）快速诊断路面病害，分层、分段检测评价路面使用性能和病害情况，制定针对性的养护维修方案。根据无损检测结果，将注浆管下到路面病害位置，向其中加压注入地聚物注浆材料，注射压力不是很大，但是足以使液态树脂材料在膨胀之前流向路面下脱空或松散的每个部位，地聚物注浆材料发生反应，膨胀固化，从而实现对病害部位进行治理。

采用本发明地聚物注浆材料对路面注浆，待浆液凝固后通过开挖方式进行验证调查，注浆开挖面积为3m×2.7m，开挖调查后发现，面层-基层层间较大范围内存在注浆材料，且形成明显层状，厚度范围为5-15mm，基层-底层层间注浆材料连片存在，形成完整块状，厚度范围为5-40mm，注浆开挖结果显示，面层层间粘结状况相对较好，以实施例2的效果最好。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种地聚物注浆材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1）取偏高岭土，粉碎、煅烧、冷却、磨细；

2）向高岭土中加入碱激发剂搅匀，加入粉煤灰继续搅拌，然后加入硅铝质填料混匀即得。

2.根据权利要求1所述的地聚物注浆材料的制备方法，其特征在于：偏高岭土、碱激发剂、粉煤灰、硅铝质填料的质量比为30-35：35-40：10-15：5-10。

3.根据权利要求1所述的地聚物注浆材料的制备方法，其特征在于：所述碱激发剂由氢氧化钠溶液和水玻璃配制而成，氢氧化钠溶液和水玻璃的质量比为4-5:1，氢氧化钠溶液的浓度为4-12mol/L，水玻璃的模数为3.1-3.4。

4.根据权利要求1所述的地聚物注浆材料的制备方法，其特征在于：所述步骤1）中高岭土粉碎时至3-8mm，磨细时至10μm方孔筛筛余不大于15%，煅烧时在500-900℃下煅烧12-16h。

5.根据权利要求4所述的地聚物注浆材料的制备方法，其特征在于：煅烧时的升温速率8-15℃/min。

6.根据权利要求1所述的地聚物注浆材料的制备方法，其特征在于：所述硅铝质填料为硅灰、高岭石、白榴石、钾长石、霞石、钠长石、伊利石或蒙脱石。

7.根据权利要求1-6任一项制备方法制得的地聚物注浆材料。