CN109852083A - 一种用于道路修复加固的有机-无机复合型注浆料 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于道路修复加固的有机‑无机复合型注浆料，由有机料和无机料复合形成，有机料为高粘改性乳化沥青，无机料是由水泥、粉煤灰、石膏、膨胀剂、减水剂、早强剂和纤维构成；由下述重量份的原料制成：高粘改性乳化沥青40～50份，水泥15～45份，粉煤灰5～10份，石膏粉10～20份，膨胀剂0.01～0.03份，早强剂1～5份，减水剂1～3份，纤维0～0.003份，水2～10份；所述的高粘改性乳化沥青由如下重量百分比的组分组成：基质沥青60～65％，SBS 2～3％，增粘剂3～5％，交联剂0.02～0.03％，相容剂3～6％，阳离子乳化剂1.5～3.0％，酸度调节剂2.5～4.5％，余量为水。

Description

一种用于道路修复加固的有机-无机复合型注浆料

技术领域

本发明涉及一种用于道路修复加固的有机-无机复合型注浆料，具体用于道路工程路基路面修复注浆加固、混凝土板底脱空以及桥台搭板脱空注浆加固等领域。

背景技术

这里的陈述仅提供与本发明有关的背景信息，而不必然构成现有技术。

由于交通荷载和环境的影响，道路在服役过程中会不同程度的出现早期病害。路基常见的病害主要包括沉陷、脱空、翻浆等，路面常见的病害有裂缝、坑槽、沉陷翻浆等。这些病害不但很大程度地降低道路的使用性能，也大大缩短了道路的使用寿命，给公路管理部门在公路养护与维修等方面造成巨大的技术挑战和经济损失。目前处治这些病害的方法有灌缝、罩面、铣刨重铺等。然而工程实践表明，这些方法仅仅是解决了表面问题，路基的病害往往通过路面的裂缝、沉降等形式表现出来，当病害是由于路基强度不足、路基沉陷及脱空等原因引起时，上述处治方式往往治标不治本，病害会反复发生，造成资源浪费和经济损失。对既有路基的处治往往需要开挖原路面并且需要打桩、钻孔等，维修时间长，影响交通通行。

注浆技术开始被越来越多的应用到路基填充、地基加固及地下工程加固等领域。注浆技术是在需要加固的部位钻孔植入注浆管，通过施加一定的压力将浆液压入脱空等病害部位，提高不良地质的物理力学性能。其中注浆材料是注浆加固技术的关键因素，其性能直接决定了加固效果，因此注浆材料受到工程人员的广泛关注。以水泥基材料为代表的无机类注浆材料是使用最为广泛的注浆材料。水泥基注浆材料具有力学强度高，工艺成熟等优势，但是也存在初凝时间长且不易控制，早期强度低，析水率高且易倒缩，微细裂缝难以充填等缺点。近年来，有机类注浆材料因其固化速度可控、可注性强、粘结性强等优势逐渐受到人们的关注，但是其具有强度较低、一定的毒性且价格极其昂贵等缺点。有机类注浆材料包括聚氨酯类、木质素类、环氧树脂类和丙烯酸类等。

在改善无机类注浆材料性能方面已有较多的专利报道，专利CN102924013A公开了一种路用快凝无机注浆材料；专利CN102001847B公开了一种膏状速凝注浆材料及其制备方法，其在硅酸盐水泥中加入了无机改性剂；有机类注浆材料也具有一定的研究基础，如中国专利CN101220203A公开了一种聚氨酯化学灌浆材料及制备方法；专利CN 104974472A公开了一种基于环氧树脂的路用高强度有机注浆材料制备方法。也有少数专利报道了反应性聚合物和无机矿物双掺的研究，如专利CN103756291A报道了一种聚氨酯-水玻璃复合灌浆材料及其制备方法与应用；CN105566593A公开了一种高相容性水玻璃改性聚氨酯注浆材料及制备方法。但是这些专利报道的反应性聚合物和无机组分双掺注浆材料存在一定毒性且价格昂贵，没有根据地基、路基等病害的特点开发相应功能的注浆材料。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明的目的是提供一种用于道路修复加固的有机-无机复合型注浆料，该注浆材料流动性好，固化后与原结构的粘结性好，既具有较高的强度，也具有一定的柔性，抗冻能力强，膨胀性好，固化后不倒缩。

为了实现上述目的，本发明的技术方案为：

本发明一方面提供了一种用于道路修复加固的有机-无机复合型注浆料，由有机料和无机料复合形成，所述有机料为高粘改性乳化沥青，所述无机料是由水泥、粉煤灰、石膏、膨胀剂、减水剂、早强剂和纤维构成；所述的注浆料由下述重量份的原料制成：高粘改性乳化沥青40～50份，水泥15～45份，粉煤灰5～10份，石膏粉10～20份，膨胀剂0.01～0.03份，早强剂1～5份，减水剂1～3份，纤维0～0.003份，水2～10份；所述的高粘改性乳化沥青由如下重量百分比的组分组成：基质沥青60～65％，苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)2～3％，增粘剂3～5％，交联剂0.02～0.03％，相容剂3～6％，阳离子乳化剂1.5～3.0％，酸度调节剂2.5～4.5％，余量为水。

所述的基质沥青为重交沥青AH-30、AH-50或AH-70中的任意一种。

所述的SBS分子结构为星型，嵌段比S/B为20/80至40/60之间，分子量为180000～220000。

所述的增粘剂为萜烯树脂、松香树脂、C9石油树脂、古马隆树脂中一种或多种的组合。

所述的交联剂为硫型结构，如单质硫、S40和S60中的一种或多种。

所述的相容剂为糠醛抽出油、橡胶油、环烷基抽出油中的一种或多种。

所述阳离子乳化剂为十八烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵、烷基酰胺基多胺、烷基丙烯二胺、阳离子咪唑啉、胺化木质素中的一种或几种的混合物。

所述酸度调节剂为盐酸、醋酸中的至少一种。

所述水泥为普通42.5水泥、52.5水泥或波特兰水泥中的至少一种。

所述粉煤灰为游离氧化钙含量低于10％的F类粉煤灰或游离氧化钙含量高于10％的C类粉煤灰中的任意一种。

所述石膏为熟石膏、无水石膏、脱硫石膏中的至少一种。

所述膨胀剂为铝粉、氧化钙类、硫铝酸钙类、铁粉类中的至少一种。

所述早强剂为氯化钙和氯化锂中的至少一种。

所述减水剂为木质素磺酸盐、萘磺酸盐甲醛聚合物、多环芳香族盐类或聚羧酸型中的一种或多种的混合物。

所述纤维为聚丙烯纤维、聚氯乙烯纤维、聚乙烯醇纤维、聚丙烯腈纤维、聚酯纤维、聚酰胺纤维、二氧化硅纤维、氧化铝纤维、氧化镁纤维中的至少一种。

本发明提供了一种上述有机-无机复合型注浆料中高粘改性乳化沥青的制备方法，步骤如下：

(1)高粘改性沥青的制备

(1-1)将基质沥青加热160±2℃至融化，使沥青充分达到流动状态，向流动态的沥青中加相容剂、SBS后混合均匀，并保温至少30min，使SBS充分溶胀，160±2℃的温度可减少SBS的老化；

(1-2)为使增粘剂更好的分散在步骤(1)中的混合物，升温到170±2℃，并加入增粘剂，高速剪切搅拌(不低于4000rpm)均匀后；加入交联剂，继续高速剪切搅拌，使得SBS均匀地形成网络结构；

(1-3)在140～150℃下搅拌发育1±0.1h，使改性沥青充分发育且性能达到最优，即制得高粘改性沥青；

(2)高粘改性沥青的乳化

(2-1)将阳离子乳化剂和酸度调节剂按质量百分比加入水中，搅拌均匀并加热到60～70℃，倒入乳化沥青胶体磨的皂液罐中，开动皂液罐的自循环搅拌，为了使乳化沥青固含量稳定，循环流速应控制在4～8g/min；

(2-2)将步骤(1-3)中的高粘改性沥青倒入乳化沥青胶体磨沥青罐中，开动沥青罐的自循环搅拌，为了使乳化沥青固含量稳定且高粘沥青可以乳化，循环流速控制在6～10g/min，沥青罐的温度控制在160～165℃；

(2-3)将皂液和沥青混合进行研磨乳化获得乳化沥青，为防止制得的乳化沥青汽化，在胶体磨出料口加压冷却后获得高粘改性乳化沥青。

本发明还提供了一种上述有机-无机复合型膨胀注浆材料的制备方法，步骤如下：

(1)将早强剂溶于水中搅拌均匀获得早强剂溶液；将水泥、膨胀剂和纤维混合均匀制成水泥粉料；

(2)向高粘乳化沥青中依次加入减水剂、早强剂溶液，按顺序加料是为了防止高粘改性乳化沥青过早的破乳，然后加入粉煤灰、石膏粉和水泥粉料，为了拌合均匀及避免引入气泡，加完后先慢速搅拌，然后快速搅拌，再慢速搅拌即制得有机-无机复合型注浆料。

本发明的有益效果

(1)本发明充分利用了高粘改性乳化沥青的高粘结性，该注浆料固化后与原结构物的粘结性极好，界面处不发生开裂，粘结强度可达0.2～0.3MPa；破乳后的高粘改性沥青使得注浆材料的低温性能优异，抗冻能力强，模量衰减10％时的冻融循环次数高达8000-9000次，在冻融循环作用下的稳定性极好，耐久性好。

(2)本发明的注浆料利用了改性乳化沥青优良的流动性和高分散性，具有很好的流动性和可泵性，可注入裂隙小于0.2mm的微细裂缝中，可注性好；该有机-无机复合型注浆材料既利用了高粘改性沥青的弹韧性、又利用了水泥等无机材料的强度特性，固化后的强度与柔性可通过湿料和干料的比例控制。

(3)本发明注浆料的可流动时间和固化时间可调可控。可流动时间通过改性乳化沥青的破乳速度控制，改性乳化沥青未破乳时，该材料的流动性很好，一旦破乳，这种材料将在短时间内失去流动性，破乳后的高粘改性沥青将无机组分胶结起来。

(4)本发明所述的注浆材料浆体固化后体积发生20％以内的膨胀，膨胀剂在体系内部形成微细气泡使得体积膨胀，使得该材料与原地质体紧密结合，为基层、路基等提供足够的支撑强度。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

鉴于现有反应性聚合物和无机组分双掺注浆材料存在一定毒性且价格昂贵、没有根据基层、路基等病害的特点开发相应功能的不足，本公开提出了一种用于道路修复加固的有机-无机复合型注浆料。

本发明公开的一种典型实施方式，提供了一种用于道路修复加固的有机-无机复合型注浆料，由有机料和无机料复合形成，所述有机料为高粘改性乳化沥青，所述无机料是由水泥、粉煤灰、石膏、膨胀剂、减水剂、早强剂和纤维构成；所述的注浆料由下述重量份配比的原料制成：高粘改性乳化沥青40～50份，水泥15～45份，粉煤灰5～10份，石膏粉10～20份，膨胀剂0.01～0.03份，早强剂1～5份，减水剂1～3份，纤维0～0.003份，水2～10份；所述的高粘改性乳化沥青由如下重量百分比的组分组成：基质沥青60～65％，苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)2～3％，增粘剂3～5％，交联剂0.02～0.03％，相容剂3～6％，阳离子乳化剂1.5～3.0％，酸度调节剂2.5～4.5％，余量为水。

该实施方式的一种或多种实施例中，所述基质沥青为重交沥青AH-30、AH-50或AH-70中的任意一种。

该实施方式的一种或多种实施例中，所述SBS分子结构为星型，嵌段比S/B为20/80至40/60之间，分子量为180000～220000。

该实施方式的一种或多种实施例中，所述增粘剂为萜烯树脂、松香树脂、C9石油树脂、古马隆树脂中一种或多种的组合。

该实施方式的一种或多种实施例中，所述交联剂为硫型结构，如单质硫、S40和S60中的一种或多种。

该实施方式的一种或多种实施例中，所述相容剂为糠醛抽出油、橡胶油、环烷基抽出油中的一种或多种。

该实施方式的一种或多种实施例中，所述阳离子乳化剂为十八烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵、烷基酰胺基多胺、烷基丙烯二胺、阳离子咪唑啉、胺化木质素中的一种或几种的混合物。

该实施方式的一种或多种实施例中，所述酸度调节剂为盐酸、醋酸中的至少一种。

该实施方式的一种或多种实施例中，所述水泥为普通42.5水泥、52.5水泥或波特兰水泥中的至少一种。

该实施方式的一种或多种实施例中，所述粉煤灰为游离氧化钙含量低于10％的F类粉煤灰或游离氧化钙含量高于10％的C类粉煤灰中的任意一种。

该实施方式的一种或多种实施例中，所述石膏为熟石膏、无水石膏、脱硫石膏中的至少一种。

该实施方式的一种或多种实施例中，所述膨胀剂为铝粉、氧化钙类、硫铝酸钙类、铁粉类中的至少一种。

该实施方式的一种或多种实施例中，所述早强剂为氯化钙和氯化锂中的至少一种。

该实施方式的一种或多种实施例中，所述减水剂为木质素磺酸盐、萘磺酸盐甲醛聚合物、多环芳香族盐类或聚羧酸型中的一种或多种的混合物。

该实施方式的一种或多种实施例中，所述纤维为聚丙烯纤维、聚氯乙烯纤维、聚乙烯醇纤维、聚丙烯腈纤维、聚酯纤维、聚酰胺纤维、二氧化硅纤维、氧化铝纤维、氧化镁纤维中的至少一种。

本公开采用的水为市政自来水。

本公开的另一种实施方式，提供了一种上述有机料高粘改性乳化沥青的制备方法，所述制备方法包括高粘改性沥青的制备方法和高粘改性沥青的乳化方法，步骤如下：

(1)高粘改性沥青的制备

(1-1)将基质沥青加热160±2℃至融化，使沥青充分达到流动状态，向流动态的沥青中加相容剂、SBS后混合均匀，并保温至少30min，使SBS充分溶胀，160±2℃的温度可减少SBS的老化；

(1-2)为使增粘剂更好的分散在步骤(1)中的混合物，升温到170±2℃，并加入增粘剂，高速剪切搅拌(4000～5000rpm)均匀后；加入交联剂，继续高速剪切搅拌，使得SBS均匀地形成网络结构；

(1-3)在140～150℃下搅拌发育1±0.1h，使改性沥青充分发育且性能达到最优，即制得高粘改性沥青。

(2)高粘改性沥青的乳化

(2-1)将阳离子乳化剂和酸度调节剂按质量百分比加入水中，搅拌均匀并加热到60～70℃，倒入乳化沥青胶体磨的皂液罐中，开动皂液罐的自循环搅拌，为了使乳化沥青固含量稳定，循环流速应控制在4～8g/min；

(2-2)将步骤(1-3)中的高粘改性沥青倒入乳化沥青胶体磨沥青罐中，开动沥青罐的自循环搅拌，为了使乳化沥青固含量稳定且高粘沥青可以乳化，循环流速控制在6～10g/min，沥青罐的温度控制在160～165℃；

(2-3)将皂液和沥青混合进行研磨乳化获得乳化沥青，为防止制得的乳化沥青汽化，在胶体磨出料口加压冷却后获得高粘改性乳化沥青。

本发明还提供了一种上述有机-无机复合型膨胀注浆材料的制备方法，步骤如下：

(1)将早强剂溶于水中搅拌均匀获得早强剂溶液；将水泥、膨胀剂和纤维混合均匀制成水泥粉料；

(2)向高粘乳化沥青中依次加入减水剂、早强剂溶液，按顺序加料是为了防止高粘改性乳化沥青过早的破乳，然后加入粉煤灰、石膏粉和水泥粉料，为了拌合均匀及避免引入气泡，加完后先慢速搅拌1min，然后快速搅拌3min，再慢速搅拌1min即制得有机-无机复合型注浆料。

为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本公开的技术方案，以下将结合具体的实施例与对比例详细说明本公开的技术方案。

实施例1

本实施例的注浆材料的各原料组成和重量份配比如下：

高粘改性乳化沥青40份，42.5水泥30份，F类粉煤灰10份，脱硫石膏粉15份，铝粉0.02份，氯化钙3份，木质素磺酸盐1份，聚丙烯纤维0.001份，自来水3份。

本实施例所述高粘改性乳化沥青由以下组分按质量百分比制成：重交沥青AH-5060％，分子量为180000及嵌段比为20/80的星型SBS 2％，萜烯树脂3％，单质硫0.02％，糠醛抽出油3％，十八烷基三甲基氯化铵3.0％；盐酸4.5％，余量为水。

本实施例的高粘改性乳化沥青的制备步骤如下：

1.高粘改性沥青的制备

(1)按上述质量百分比分别称取重交沥青AH-50和糠醛抽出油，将重交沥青AH-50加热到160℃，向融化的沥青中加糠醛抽出油，加入相应质量的SBS后在160℃下搅拌30min；

(2)升温到170℃，向步骤(1)中的混合物加入萜烯树脂，保持该温度在高速剪切机上剪切20min；然后在该温度下加入单质硫，继续剪切10min；

(3)在170℃下搅拌发育1h制得高粘改性沥青，降温到155℃保温备用。

2.高粘改性沥青的乳化

(1)将十八烷基三甲基氯化铵和盐酸按质量百分比加入水中，搅拌均匀并加热到60℃，倒入乳化沥青胶体磨的皂液罐中，开动皂液罐的自循环搅拌，循环流速控制在4g/min，皂液罐的温度控制在60℃；

(2)将步骤1(3)中的高粘改性沥青倒入乳化沥青胶体磨沥青罐中，开动沥青罐的自循环搅拌，循环流速控制在6g/min，沥青罐的温度控制在165℃；

(3)开动胶体磨，同步打开皂液罐和沥青罐的进料阀，使皂液和沥青同时进入胶体磨研磨乳化，然后乳化沥青经加压冷却后在出料口即得到高粘改性乳化沥青。

有机-无机复合型膨胀注浆材料的制备方法，步骤如下：

(1)按上述重量份配比称取氯化钙和水，将氯化钙溶于水中搅拌均匀，备用；然后称取42.5水泥、铝粉和聚丙烯纤维，用电动分散机混合均匀制成粉料，备用；

(2)按上述重量份配比称取高粘改性乳化沥青、木质素磺酸盐，先把高粘乳化沥青加入砂浆搅拌机中，然后按顺序分别加入木质素磺酸盐、氯化钙水溶液，开动砂浆搅拌机，在慢速搅拌下按顺序分别加入F类粉煤灰、脱硫石膏粉和水泥粉料，加完后先慢速搅拌1min，然后快速搅拌3min，再慢速搅拌1min即制得有机-无机复合型注浆料。

本实施例有机-无机复合型膨胀注浆材料的性能：可流动时间40min、初凝时间80min、终凝时间200min、7d抗压强度10.0MPa、28d抗压强度18.8MPa、1d体积膨胀率12.6％，模量衰减10％时的冻融循环次数为8627次。

实施例2

本实施例的注浆材料的各原料组成和重量份配比如下：

高粘改性乳化沥青45份，52.5水泥30份，C类粉煤灰10份，熟石膏粉15份，铝粉0.02份，氯化锂3份，萘磺酸盐甲醛聚合物3份，二氧化硅纤维0.002份，自来水6份。

本实施例所述高粘改性乳化沥青由以下组分按质量百分比制成：重交沥青AH-7060％，分子量为220000及嵌段比为40/60的星型SBS 3％，松香树脂5％，单质硫0.03％，橡胶油6％，烷基酰胺基多胺3.0％；醋酸4.5％，余量为水。

本实施例的高粘改性乳化沥青的制备步骤如下：

1.高粘改性沥青的制备

(1)按上述质量百分比分别称取重交沥青AH-70和橡胶油，将重交沥青AH-70加热到160℃，向融化的沥青中加橡胶油，加入相应质量的SBS后在160℃下搅拌30min；

(2)升温到170℃，向步骤(1)中的混合物加入松香树脂，保持该温度在高速剪切机上剪切20min；然后在该温度下加入单质硫，继续剪切10min；

(3)在160℃下搅拌发育1h制得高粘改性沥青，降温到145℃保温备用。

2.高粘改性沥青的乳化

(1)将烷基酰胺基多胺和醋酸按质量百分比加入水中，搅拌均匀并加热到70℃，倒入乳化沥青胶体磨的皂液罐中，开动皂液罐的自循环搅拌，循环流速控制在8g/min，皂液罐的温度控制在65℃；

(2)将步骤(1-3)中的高粘改性沥青倒入乳化沥青胶体磨沥青罐中，开动沥青罐的自循环搅拌，循环流速控制在10g/min，沥青罐的温度控制在160℃；

(3)开动胶体磨，同步打开皂液罐和沥青罐的进料阀，使皂液和沥青同时进入胶体磨研磨乳化，然后乳化沥青经加压冷却后在出料口即得到高粘改性乳化沥青。

有机-无机复合型膨胀注浆材料的制备方法，步骤如下：

(1)按上述重量份配比称取氯化锂和水，将氯化锂溶于水中搅拌均匀，备用；然后称取52.5水泥、铝粉和二氧化硅纤维，用电动分散机混合均匀制成粉料，备用；

(2)按上述重量份配比称取高粘改性乳化沥青、萘磺酸盐甲醛聚合物，先把高粘乳化沥青加入砂浆搅拌机中，然后按顺序分别加入萘磺酸盐甲醛聚合物、氯化锂水溶液，开动砂浆搅拌机，在慢速搅拌下按顺序分别加入C类粉煤灰、熟石膏粉和水泥粉料，加完后先慢速搅拌1min，然后快速搅拌3min，再慢速搅拌1min即制得有机-无机复合型注浆料。

本实施例有机-无机复合型膨胀注浆材料的性能：可流动时间35min、初凝时间60min、终凝时间170min、7d抗压强度11.6MPa、28d抗压强度19.8MPa、1d体积膨胀率9.9％，模量衰减10％时的冻融循环次数为8956次。

实施例3

本实施例的注浆材料的各原料组成和重量份配比如下：

高粘改性乳化沥青40份，52.5水泥45份，F类粉煤灰10份，二水石膏粉20份，铝粉0.03份，氯化钙5份，木质素磺酸盐3份，聚酯纤维0.001份，自来水5份。

本实施例所述高粘改性乳化沥青由以下组分按质量百分比制成：重交沥青AH-7065％，分子量为200000及嵌段比为30/70的星型SBS 3％，C9石油树脂3％，单质硫0.02％，糠醛抽出油3％，十六烷基三甲基溴化铵3.0％；盐酸4.5％，余量为水。

本实施例的高粘改性乳化沥青的制备步骤如下：

1.高粘改性沥青的制备

(1)按上述质量百分比分别称取重交沥青AH-70和糠醛抽出油，将重交沥青AH-70加热到160℃，向融化的沥青中加糠醛抽出油，加入相应质量的SBS后在160℃下搅拌30min；

(2)升温到170℃，向步骤(1)中的混合物加入萜烯树脂，保持该温度在高速剪切机上剪切20min；然后在该温度下加入单质硫，继续剪切10min；

(3)在160℃下搅拌发育1h制得高粘改性沥青，降温到145℃保温备用。

2.高粘改性沥青的乳化

(1)将十六烷基三甲基溴化铵和盐酸按质量百分比加入水中，搅拌均匀并加热到70℃，倒入乳化沥青胶体磨的皂液罐中，开动皂液罐的自循环搅拌，循环流速控制在4g/min，皂液罐的温度控制在60℃；

(2)将步骤(1-3)中的高粘改性沥青倒入乳化沥青胶体磨沥青罐中，开动沥青罐的自循环搅拌，循环流速控制在6g/min，沥青罐的温度控制在160℃；

(3)开动胶体磨，同步打开皂液罐和沥青罐的进料阀，使皂液和沥青同时进入胶体磨研磨乳化，然后乳化沥青经加压冷却后在出料口即得到高粘改性乳化沥青。

有机-无机复合型膨胀注浆材料的制备方法，步骤如下：

(1)按上述重量份配比称取氯化钙和水，将氯化钙溶于水中搅拌均匀，备用；然后称取52.5水泥、铝粉和聚酯纤维，用电动分散机混合均匀制成粉料，备用；

(2)按上述重量份配比称取高粘改性乳化沥青、木质素磺酸盐，先把高粘乳化沥青加入砂浆搅拌机中，然后按顺序分别加入木质素磺酸盐、氯化钙水溶液，开动砂浆搅拌机，在慢速搅拌下按顺序分别加入F类粉煤灰、二水石膏粉和水泥粉料，加完后先慢速搅拌1min，然后快速搅拌3min，再慢速搅拌1min即制得有机-无机复合型注浆料。

本实施例有机-无机复合型膨胀注浆材料的性能：可流动时间50min、初凝时间70min、终凝时间190min、7d抗压强度12.4MPa、28d抗压强度21.1MPa、1d体积膨胀率16.5％，模量衰减10％时的冻融循环次数为8723次。

由以上性能测试结果可以看出，本实施例有机-无机复合型膨胀注浆材料的强度与柔性、可流动时间和固化时间可调可控，抗冻能力好，固化后体积发生膨胀，使得该材料与原结构物紧密结合，为地基、路基等提供足够的支撑强度。

本公开在优化工艺参数时，进行了以下实施例。

实施例4

本实施例与实施例1相同，不同之处在于：高粘改性沥青的制备的步骤(1)中，将重交沥青AH-50加热到140℃，向沥青中加相容剂、SBS后混合均匀，保温0min，没有在该温度下保温一定时间使SBS充分溶胀，从而难以获得高粘改性沥青。

实施例5

本实施例与实施例1相同，不同之处在于：高粘改性沥青制备的步骤(1)中，将重交沥青AH-50加热到180℃，SBS老化程度较高，获得改性沥青的粘度较低，从而降低注浆料的效果。

实施例6

本实施例与实施例1相同，不同之处在于：高粘改性沥青制备的步骤(2)中，不升温，难以使增粘剂分散，使得改性沥青的粘度较低。

实施例7

本实施例与实施例1相同，不同之处在于：高粘改性沥青制备的步骤(3)中，在150℃下搅拌发育。获得的改性沥青用于制备注浆料的性能较差。

实施例8

本实施例与实施例1相同，不同之处在于：高粘改性沥青乳化的步骤(1)中，搅拌均匀并加热到50℃，倒入乳化沥青胶体磨的皂液罐中，开动皂液罐的自循环搅拌，循环流速控制在3g/min，皂液罐的温度控制在50℃。难以使乳化沥青的固含量保持稳定，从而降低注浆材料的效果。

实施例9

本实施例与实施例1相同，不同之处在于：高粘改性沥青乳化的步骤(2)中，循环流速控制在5g/min，沥青罐的温度控制在150℃。难以获得稳定的高粘改性乳化沥青，从而注浆料的流动性能很差。

实施例10

本实施例与实施例1相同，不同之处在于：高粘改性沥青乳化的步骤(3)中，在胶体磨出料口未进行加压冷却。结果乳化沥青汽化严重，难以获得稳定的高粘改性乳化沥青。

以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于道路修复加固的有机-无机复合型注浆料，其特征在于：由有机料和无机料复合形成，所述有机料为高粘改性乳化沥青，所述无机料是由水泥、粉煤灰、石膏、膨胀剂、减水剂、早强剂和纤维构成；所述的注浆料由下述重量份配比的原料制成：高粘改性乳化沥青40～50份，水泥15～45份，粉煤灰5～10份，石膏粉10～20份，膨胀剂0.01～0.03份，早强剂1～5份，减水剂1～3份，纤维0～0.003份，水2～10份；

所述的高粘改性乳化沥青由如下重量百分比的组分组成：基质沥青60～65％，苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物2～3％，增粘剂3～5％，交联剂0.02～0.03％，相容剂3～6％，阳离子乳化剂1.5～3.0％，酸度调节剂2.5～4.5％，余量为水。

2.如权利要求1所述的注浆料，其特征在于：所述基质沥青为重交沥青AH-30、AH-50或AH-70中的任意一种；

或，所述SBS分子结构为星型，嵌段比S/B为20/80至40/60之间，分子量为180000～220000；

或，所述增粘剂为萜烯树脂、松香树脂、C9石油树脂、古马隆树脂中一种或多种的组合；

或，所述交联剂为硫型结构，如单质硫、S40和S60中的一种或多种。

3.如权利要求1所述的注浆料，其特征在于：所述相容剂为糠醛抽出油、橡胶油、环烷基抽出油中的一种或多种；

或，所述阳离子乳化剂为十八烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵、烷基酰胺基多胺、烷基丙烯二胺、阳离子咪唑啉、胺化木质素中的一种或几种的混合物；

或，所述酸度调节剂为盐酸、醋酸中的至少一种。

4.如权利要求1所述的注浆料，其特征在于：所述的水泥为普通42.5水泥、52.5水泥或波特兰水泥中的至少一种。

5.如权利要求1所述的注浆料，其特征在于：所述的粉煤灰为游离氧化钙含量低于10％的F类粉煤灰或游离氧化钙含量高于10％的C类粉煤灰中的任意一种。

6.如权利要求1所述的注浆料，其特征在于：所述的石膏为熟石膏、无水石膏、脱硫石膏中的至少一种；

或，所述的膨胀剂为铝粉、氧化钙类、硫铝酸钙类、铁粉类中的至少一种。

7.如权利要求1所述的注浆料，其特征在于：所述的早强剂为氯化钙和氯化锂中的至少一种；

或，所述的减水剂为木质素磺酸盐、萘磺酸盐甲醛聚合物、多环芳香族盐类或聚羧酸型中的一种或多种的混合物。

8.如权利要求1所述的注浆料，其特征在于：所述的纤维为聚丙烯纤维、聚氯乙烯纤维、聚乙烯醇纤维、聚丙烯腈纤维、聚酯纤维、聚酰胺纤维、二氧化硅纤维、氧化铝纤维、氧化镁纤维中的至少一种。

9.一种权利要求1所述的有机-无机复合型注浆料中高粘改性乳化沥青的制备方法，其特征在于：步骤如下：

(1)高粘改性沥青的制备

(1-1)将基质沥青加热至160±2℃融化，向流动态的沥青中加相容剂、SBS后混合均匀；

(1-2)升温到170±2℃，并加入增粘剂，高速剪切搅拌均匀后；加入交联剂，继续高速剪切搅拌；

(1-3)在140～150℃下搅拌发育1±0.1h，即制得高粘改性沥青；

(2)高粘改性沥青的乳化

(2-1)将阳离子乳化剂和酸度调节剂按质量百分比加入水中，搅拌均匀并加热到60～70℃，倒入乳化沥青胶体磨的皂液罐中，开动皂液罐的自循环搅拌，为了使乳化沥青固含量稳定，循环流速应控制在4～8g/min；

(2-2)将步骤(1-3)中的高粘改性沥青倒入乳化沥青胶体磨沥青罐中，开动沥青罐的自循环搅拌，循环流速控制在6～10g/min，沥青罐的温度控制在160～165℃；

(2-3)将皂液和沥青混合进行研磨乳化获得乳化沥青，在胶体磨出料口加压冷却后获得高粘改性乳化沥青。

10.一种权利要求1所述的有机-无机复合型膨胀注浆材料的制备方法，其特征在于：由下述步骤制备得到：

(1)将早强剂溶于水中搅拌均匀获得早强剂溶液；将水泥、膨胀剂和纤维混合均匀制成水泥粉料；

(2)向高粘乳化沥青中依次加入减水剂、早强剂溶液，按顺序加料是为了防止高粘改性乳化沥青过早的破乳，然后加入粉煤灰、石膏粉和水泥粉料，为了拌合均匀及避免引入气泡，加完后先慢速搅拌，然后快速搅拌，再慢速搅拌即制得有机-无机复合型注浆料。