CN113816699B - 一种用于高速公路路基修补的灌浆材料 - Google Patents

一种用于高速公路路基修补的灌浆材料 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种用于高速公路路基修补的灌浆材料，所述灌浆材料按质量份计，包括以下组分：A组分4.3‑5.5份、B组分4.7‑5.5份、水7.8‑8.2份；所述A组分按质量份计，包括以下组分：硅酸盐水泥熟料65‑75份、环氧树脂包覆石英砂18‑22份、碱木质素改性聚羧酸2.5‑3.5份、纤维素钠1.8‑2.2份、氯化钙1.8‑2.2份、乙二胺2.5‑3.5份；所述B组分按质量份计，包括以下组分：高炉渣粉50‑60份、煤渣粉23‑27份、石膏8‑12份、聚对苯二甲酸乙二酯8‑12份。本发明的灌浆材料有良好的凝结速度和前期强度，具有早强性，凝结时间为12‑13min，1h抗压强度为20.49‑20.52MPa，1d抗压强度为50.27‑50.35MPa。

Description

一种用于高速公路路基修补的灌浆材料
技术领域
本发明涉及一种用于高速公路路基修补的灌浆材料，属于建筑材料领域。
背景技术
近年来交通事业迅猛发展，高速公路通车总里程不断上升。随着汽车荷载增大以及高速路使用年限的增加，高速路的损坏严重，路面下陷、面板与基垫层之间出现脱空区，严重影响了交通安全，为了延长道路的使用寿命,保障道路的正 常通行能力，通常采用灌浆的方法进行治理。
灌浆是施加一定的压力将浆液均匀注入板底空隙、板下基层中，以填充、渗透、挤压等方式，赶走板底、基层裂隙的积水、空气后占据其位置，将原来的松散颗粒或裂缝胶结为整体，形成一个良好的“结石体”。浆料的灌入改善了板底原有受力状态，恢复板底与地基的连续性，从而达到加固基础，治理病害的目的。
灌浆材料要保证凝固后的强度，其中水泥为主体配合其他填料组成的灌浆材料对路基修补凝固后有较高的强度，但是收缩性能较差，填充后容易产生裂缝，使修补效果大打折扣。
CN102030509A公开了一种对高速公路路基板底脱空进行压浆处理的灌浆材料，通过铝粉与拌合水反应生成氢气并且添加了膨胀，解决了灌浆材料的收缩性，从而不会使修复后产生裂缝，但是其强度一般，并且没有早强性，不能在前期达到规定强度。
CN105060829A公开了一种用于高速路路基修补的早强柔性双液注浆材料，在保证其韧性好，修补后不易开裂的前提下，可以使灌浆料有早强性，凝结时间为10min，1h就能获得一定的抗压强度，七天后获得最大强度，但是其凝结时间短，会造成流动性较差，在缝隙的填充度上有一定缺陷，会导致填充后有留有空隙，修补效果差。
综上所述，现有技术存在以下问题：
（1）现有灌浆材料在保证流动性的情况下，凝结时间长，前期强度较差；
（2）现有灌浆材料在保证早强性的情况下，流动性较差，填充后会产生空隙。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术存在的缺陷，通过对原料进行改性并添加制备成灌浆材料，实现以下发明目的：
（1）灌浆材料在保证流动性的情况下，凝结时间短，前期强度高；
（2）灌浆材料在保证早强性的情况下，流动性好，填充后产生空隙少。
为解决上述技术问题，本发明采取以下技术方案：
一种用于高速公路路基修补的灌浆材料，所述灌浆材料按质量份计，包括以下组分：A组分4.3-5.5份、B组分4.7-5.5份、水7.8-8.2份；
所述A组分按质量份计，包括以下组分：硅酸盐水泥熟料65-75份、环氧树脂包覆石英砂18-22份、碱木质素改性聚羧酸2.5-3.5份、纤维素钠1.8-2.2份、氯化钙1.8-2.2份、乙二胺2.5-3.5份；
所述B组分按质量份计，包括以下组分：高炉渣粉50-60份、煤渣粉23-27份、石膏8-12份、聚对苯二甲酸乙二酯8-12份。
以下是对上述技术方案的进一步改进：
所述灌浆材料的制备方法包括制备碱木质素改性聚羧酸、制备环氧树脂包覆石英砂、制备灌浆材料。
所述制备碱木质素改性聚羧酸包括共聚、改性；
所述共聚，将辛基酚聚氧乙烯醚、马来酸酐、甲基丙烯磺酸钠溶于水制成混合液，对混合液进行加热，升温至75-85℃，加入4-6%质量浓度的过硫酸钾水溶液，滴加完成后在75-85℃下反应80-120min。
所述混合液按质量份计，包括以下组分：辛基酚聚氧乙烯醚90-110份、马来酸酐13-17份、甲基丙烯磺酸钠1.8-2.2份、水105-135份；
所述过硫酸钾水溶液与混合液的质量比为1:3.5-4.5。
所述改性，共聚反应完成后冷却至30-40℃，并用质量浓度8-11%的氢氧化钾调节pH为10-11，加入环氧氯丙烷和碱木质素水溶液，继续升温至75-85℃，加入过硫酸铵、硫代硫酸钠水溶液，反应160-200min，得到碱木质素改性聚羧酸。
所述碱木质素溶液，将碱木质素溶解于pH为10-11的水溶液中，质量浓度为25-35%；
所述环氧氯丙烷和碱木质素水溶液，环氧氯丙烷、碱木质素水溶液质量比为1:45-55；
所述环氧氯丙烷和碱木质素水溶液与混合液的质量比为1:0.8-1.2；
所述过硫酸铵、硫代硫酸钠水溶液，总质量浓度为1.5-2.5%，其中过硫酸铵、硫代硫酸钠的质量比为2.5-3.5:1；
所述过硫酸铵、硫代硫酸钠水溶液与混合液的质量比为3:4.5-5.5。
所述制备环氧树脂包覆石英砂包括预处理、包覆；
所述预处理，石英砂用质量浓度8-12%的盐酸溶液洗涤15-30min，再用水洗涤至中性并烘干，研磨至全部通过180-250目筛得到预处理石英砂备用。
所述包覆，将预处理石英砂超声分散于水中，加入环氧树脂乳液得到混合浆液，在1000-1400r/min下分散处理30-50min，处理完成后在9000-12000r/min下进行分离，分离后在145-155℃下真空干燥至含水量为4-6%，得到环氧树脂包覆石英砂。
所述环氧树脂乳液，干胶含量为23-27%，环氧化程度为45-55%；
所述混合浆液按质量份计，包括以下组分：预处理石英砂1.8-2.2份、水7-9份、环氧树脂乳液0.8-1.2份。
所述制备灌浆材料，使用时将A、B组分加水混合均匀后得到灌浆材料。
与现有技术相比，本发明取得以下有益效果：
本发明的灌浆材料有良好的凝结速度和前期强度，具有早强性，凝结时间为12-13min，1h抗压强度为20.49-20.52MPa，1d抗压强度为50.27-50.35MPa，3d抗压强度为52.95-53.29MPa，7d抗压强度为55.22-55.37MPa，28d抗压强度为57.37-57.88MPa；
本发明的灌浆材料有良好的流动性，前期就可以对缝隙进行有效的填充，灌浆后，凝结前流动度为435-440mm，修补完成后有效接触面积为98.8-99.2%；
本发明的灌浆材料耐磨性强，磨损量为1.05-1.08kg/m2（JC/T 421）。
具体实施方式
实施例1
（1）制备碱木质素改性聚羧酸
a、共聚
将辛基酚聚氧乙烯醚、马来酸酐、甲基丙烯磺酸钠溶于水制成混合液，对混合液进行加热，升温至80℃，加入5%质量浓度的过硫酸钾水溶液，滴加完成后在80℃下反应90min；
所述混合液按质量份计，包括以下组分：辛基酚聚氧乙烯醚100份、马来酸酐15份、甲基丙烯磺酸钠2份、水120份；
所述5%质量浓度的过硫酸钾水溶液与混合液的质量比为1:4；
b、改性
反应完成后冷却至35℃，并用质量浓度10%的氢氧化钾调节pH为10.5，加入环氧氯丙烷和碱木质素水溶液，继续升温至80℃，加入过硫酸铵、硫代硫酸钠水溶液，反应180min，得到碱木质素改性聚羧酸；
所述碱木质素溶液，将碱木质素溶解于pH为10.5的水溶液中，质量浓度为30%；
所述环氧氯丙烷和碱木质素水溶液，环氧氯丙烷、碱木质素水溶液质量比为1:50；
所述环氧氯丙烷和碱木质素水溶液与混合液的质量比为1:1；
所述过硫酸铵、硫代硫酸钠水溶液，总质量浓度为2%，其中过硫酸铵、硫代硫酸钠的质量比为3:1；
所述过硫酸铵、硫代硫酸钠水溶液与混合液的质量比为3:5。
（2）制备环氧树脂包覆石英砂
a、预处理
石英砂用质量浓度10%的盐酸溶液洗涤20min，再用水洗涤至中性并烘干，研磨至全部通过200目筛得到预处理石英砂备用；
b、包覆
将预处理石英砂超声分散于水中，加入环氧树脂乳液得到混合浆液，投入高剪切匀质分散机中在1200r/min下处理40min，处理完成后再投入离心机在10000r/min下进行分离，分离后在150℃下真空干燥至含水量为5%，得到环氧树脂包覆石英砂；
所述环氧树脂乳液，干胶含量为25%，环氧化程度为50%；
所述混合浆液按质量份计，包括以下组分：预处理石英砂2份、水8份、环氧树脂乳液1份。
（3）制备灌浆材料
灌浆材料原料分为A、B两种组分，使用时将两种组分加水混合均匀后得到灌浆材料通过注浆管进行灌浆；
所述A组分按质量份计，包括以下组分：硅酸盐水泥熟料70份、环氧树脂包覆石英砂20份、碱木质素改性聚羧酸3份、纤维素钠2份、氯化钙2份、乙二胺3份；
所述B组分按质量份计，包括以下组分：高炉渣粉55份、煤渣粉25份、石膏10份、聚对苯二甲酸乙二酯10份；
所述灌浆材料按质量份计，包括以下组分：A组分5份、B组分5份、水8份。
实施例1的灌浆材料有良好的凝结速度和前期强度，具有早强性，凝结时间为12min，1h抗压强度为20.52MPa，1d抗压强度为50.35MPa，3d抗压强度为53.29MPa，7d抗压强度为55.37MPa，28d抗压强度为57.88MPa；
实施例1的灌浆材料有良好的流动性，前期就可以对缝隙进行有效的填充，灌浆后，凝结前流动度为440mm，修补完成后有效接触面积为99.2%；
实施例1的灌浆材料耐磨性强，磨损量为1.05kg/m2（JC/T 421）。
实施例2
（1）制备碱木质素改性聚羧酸
a、共聚
将辛基酚聚氧乙烯醚、马来酸酐、甲基丙烯磺酸钠溶于水制成混合液，对混合液进行加热，升温至75℃，加入4%质量浓度的过硫酸钾水溶液，滴加完成后在75℃下反应120min；
所述混合液按质量份计，包括以下组分：辛基酚聚氧乙烯醚90份、马来酸酐13份、甲基丙烯磺酸钠1.8份、水105份；
所述4%质量浓度的过硫酸钾水溶液与混合液的质量比为1:4.5；
b、改性
反应完成后冷却至30℃，并用质量浓度8%的氢氧化钾调节pH为11，加入环氧氯丙烷和碱木质素水溶液，继续升温至75℃，加入过硫酸铵、硫代硫酸钠水溶液，反应200min，得到碱木质素改性聚羧酸；
所述碱木质素溶液，将碱木质素溶解于pH为11的水溶液中，质量浓度为25%；
所述环氧氯丙烷和碱木质素水溶液，环氧氯丙烷、碱木质素水溶液质量比为1:55；
所述环氧氯丙烷和碱木质素水溶液与混合液的质量比为1:0.8；
所述过硫酸铵、硫代硫酸钠水溶液，总质量浓度为1.5%，其中过硫酸铵、硫代硫酸钠的质量比为2.5:1；
所述过硫酸铵、硫代硫酸钠水溶液与混合液的质量比为3:4.5。
（2）制备环氧树脂包覆石英砂
a、预处理
石英砂用质量浓度8%的盐酸溶液洗涤30min，再用水洗涤至中性并烘干，研磨至全部通过180目筛得到预处理石英砂备用；
b、包覆
将预处理石英砂超声分散于水中，加入环氧树脂乳液得到混合浆液，投入高剪切匀质分散机中在1000r/min下处理50min，处理完成后再投入离心机在9000r/min下进行分离，分离后在145℃下真空干燥至含水量为4%，得到环氧树脂包覆石英砂；
所述环氧树脂乳液，干胶含量为23%，环氧化程度为45%；
所述混合浆液按质量份计，包括以下组分：预处理石英砂1.8份、水7份、环氧树脂乳液0.8份。
（3）制备灌浆材料
灌浆材料原料分为A、B两种组分，使用时将两种组分加水混合均匀后得到灌浆材料通过注浆管进行灌浆；
所述A组分按质量份计，包括以下组分：硅酸盐水泥熟料65份、环氧树脂包覆石英砂18份、碱木质素改性聚羧酸2.5份、纤维素钠1.8份、氯化钙1.8份、乙二胺2.5份；
所述B组分按质量份计，包括以下组分：高炉渣粉50份、煤渣粉23份、石膏8份、聚对苯二甲酸乙二酯8份；
所述灌浆材料按质量份计，包括以下组分：A组分4.3份、B组分5.5份、水7.8份。
实施例2的灌浆材料有良好的凝结速度和前期强度，具有早强性，凝结时间为13min，1h抗压强度为20.49MPa，1d抗压强度为50.27MPa，3d抗压强度为53.07MPa，7d抗压强度为55.22MPa，28d抗压强度为57.53MPa；
实施例2的灌浆材料有良好的流动性，前期就可以对缝隙进行有效的填充，灌浆后，凝结前流动度为435mm，修补完成后有效接触面积为99.1%；
实施例2的灌浆材料耐磨性强，磨损量为1.06kg/m2（JC/T 421）。
实施例3
（1）制备碱木质素改性聚羧酸
a、共聚
将辛基酚聚氧乙烯醚、马来酸酐、甲基丙烯磺酸钠溶于水制成混合液，对混合液进行加热，升温至85℃，加入6%质量浓度的过硫酸钾水溶液，滴加完成后在85℃下反应80min；
所述混合液按质量份计，包括以下组分：辛基酚聚氧乙烯醚110份、马来酸酐17份、甲基丙烯磺酸钠2.2份、水135份；
所述,6%质量浓度的过硫酸钾水溶液与混合液的质量比为1:3.5；
b、改性
反应完成后冷却至40℃，并用质量浓度11%的氢氧化钾调节pH为10，加入环氧氯丙烷和碱木质素水溶液，继续升温至85℃，加入过硫酸铵、硫代硫酸钠水溶液，反应160min，得到碱木质素改性聚羧酸；
所述碱木质素溶液，将碱木质素溶解于pH为10的水溶液中，质量浓度为35%；
所述环氧氯丙烷和碱木质素水溶液，环氧氯丙烷、碱木质素水溶液质量比为1:45；
所述环氧氯丙烷和碱木质素水溶液与混合液的质量比为1:1.2；
所述过硫酸铵、硫代硫酸钠水溶液，总质量浓度为2.5%，其中过硫酸铵、硫代硫酸钠的质量比为3.5:1；
所述过硫酸铵、硫代硫酸钠水溶液与混合液的质量比为3:5.5。
（2）制备环氧树脂包覆石英砂
a、预处理
石英砂用质量浓度12%的盐酸溶液洗涤15min，再用水洗涤至中性并烘干，研磨至全部通过250目筛得到预处理石英砂备用；
b、包覆
将预处理石英砂超声分散于水中，加入环氧树脂乳液得到混合浆液，投入高剪切匀质分散机中在1400r/min下处理30min，处理完成后再投入离心机在12000r/min下进行分离，分离后在155℃下真空干燥至含水量为6%，得到环氧树脂包覆石英砂；
所述环氧树脂乳液，干胶含量为27%，环氧化程度为55%；
所述混合浆液按质量份计，包括以下组分：预处理石英砂2.2份、水9份、环氧树脂乳液1.2份。
（3）制备灌浆材料
灌浆材料原料分为A、B两种组分，使用时将两种组分加水混合均匀后得到灌浆材料通过注浆管进行灌浆；
所述A组分按质量份计，包括以下组分：硅酸盐水泥熟料75份、环氧树脂包覆石英砂22份、碱木质素改性聚羧酸3.5份、纤维素钠2.2份、氯化钙2.2份、乙二胺3.5份；
所述B组分按质量份计，包括以下组分：高炉渣粉60份、煤渣粉27份、石膏12份、聚对苯二甲酸乙二酯12份；
所述灌浆材料按质量份计，包括以下组分：A组分5.5份、B组分4.7份、水8.2份。
实施例3的灌浆材料有良好的凝结速度和前期强度，具有早强性，凝结时间为13min，1h抗压强度为20.50MPa，1d抗压强度为50.33MPa，3d抗压强度为52.95MPa，7d抗压强度为55.31MPa，28d抗压强度为57.37MPa；
实施例3的灌浆材料有良好的流动性，前期就可以对缝隙进行有效的填充，灌浆后，凝结前流动度为437mm，修补完成后有效接触面积为98.8%；
实施例3的灌浆材料耐磨性强，磨损量为1.08kg/m2（JC/T 421）。

Claims (2)

1.一种用于高速公路路基修补的灌浆材料，其特征在于，所述灌浆材料按质量份计，包括以下组分：A组分4.3-5.5份、B组分4.7-5.5份、水7.8-8.2份；
所述A组分按质量份计，包括以下组分：硅酸盐水泥熟料65-75份、环氧树脂包覆石英砂18-22份、碱木质素改性聚羧酸2.5-3.5份、纤维素钠1.8-2.2份、氯化钙1.8-2.2份、乙二胺2.5-3.5份；
所述B组分按质量份计，包括以下组分：高炉渣粉50-60份、煤渣粉23-27份、石膏8-12份、聚对苯二甲酸乙二酯8-12份；
所述灌浆材料的制备方法包括制备碱木质素改性聚羧酸、制备环氧树脂包覆石英砂、制备灌浆材料；
所述制备碱木质素改性聚羧酸包括共聚、改性；
所述共聚，将辛基酚聚氧乙烯醚、马来酸酐、甲基丙烯磺酸钠溶于水制成混合液，对混合液进行加热，升温至75-85℃，加入4-6%质量浓度的过硫酸钾水溶液，滴加完成后在75-85℃下反应80-120min；
所述混合液按质量份计，包括以下组分：辛基酚聚氧乙烯醚90-110份、马来酸酐13-17份、甲基丙烯磺酸钠1.8-2.2份、水105-135份；
所述过硫酸钾水溶液与混合液的质量比为1:3.5-4.5；
所述改性，共聚反应完成后冷却至30-40℃，并用质量浓度8-11%的氢氧化钾调节pH为10-11，加入环氧氯丙烷和碱木质素水溶液，继续升温至75-85℃，加入过硫酸铵、硫代硫酸钠水溶液，反应160-200min，得到碱木质素改性聚羧酸；
所述碱木质素溶液，将碱木质素溶解于pH为10-11的水溶液中，质量浓度为25-35%；
所述环氧氯丙烷和碱木质素水溶液，环氧氯丙烷、碱木质素水溶液质量比为1:45-55；
所述环氧氯丙烷和碱木质素水溶液与混合液的质量比为1:0.8-1.2；
所述过硫酸铵、硫代硫酸钠水溶液，总质量浓度为1.5-2.5%，其中过硫酸铵、硫代硫酸钠的质量比为2.5-3.5:1；
所述过硫酸铵、硫代硫酸钠水溶液与混合液的质量比为3:4.5-5.5；
所述制备环氧树脂包覆石英砂包括预处理、包覆；
所述预处理，石英砂用质量浓度8-12%的盐酸溶液洗涤15-30min，再用水洗涤至中性并烘干，研磨至全部通过180-250目筛得到预处理石英砂备用；
所述包覆，将预处理石英砂超声分散于水中，加入环氧树脂乳液得到混合浆液，在1000-1400r/min下分散处理30-50min，处理完成后在9000-12000r/min下进行分离，分离后在145-155℃下真空干燥至含水量为4-6%，得到环氧树脂包覆石英砂；
所述环氧树脂乳液，干胶含量为23-27%，环氧化程度为45-55%；
所述混合浆液按质量份计，包括以下组分：预处理石英砂1.8-2.2份、水7-9份、环氧树脂乳液0.8-1.2份。
2.根据权利要求1所述的一种用于高速公路路基修补的灌浆材料，其特征在于：
所述制备灌浆材料，使用时将A、B组分加水混合均匀后得到灌浆材料。
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