CN114644490B - 一种道路加固与修复用注浆材料 - Google Patents

一种道路加固与修复用注浆材料 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种道路加固与修复用注浆材料，包括胶凝材料60‑80份、掺合料15‑25份、稳定剂2‑8份、阴离子型表面活性剂0.2‑0.8份及促凝剂0.2‑1份；其中，所述稳定剂包括硫铝酸盐1‑5.3份及滑石粉1‑2.7份。该注浆材料加水拌和后流动度能够达到19‑22s，终凝时间仅需4‑5h，注浆固结体3天和28天抗折强度分别能够达到5.1‑5.9MPa、8‑8.9MPa，3天和28天抗压强度分别为22‑26MPa、53‑61Mpa，体积膨胀率为0.02‑0.08％。

Description

一种道路加固与修复用注浆材料
技术领域
本发明属于道路工程领域，尤其涉及一种道路加固与修复用注浆材料。
背景技术
随着中国高速公路、市政道路、桥梁和隧道等基础设施建设的快速推进，承基层、路基与结构体在日益增长的行车通行量承受较大荷载、以及包括温度变化、湿度、雨水、冰雹等自然环境长期侵蚀，逐渐产生开裂、空鼓、沉陷等诸多不良问题，久而久之在影响行车通行的同时也带来交通安全隐患。因此，需要采取高效快速的修复与加固手段，让基层、承重层与结构体等恢复稳固状态。
注浆加固技术由于其施工简单、成本低、机动灵活性强，是一种行之有效的非开挖修复技术。目前常见的注浆材料有两种类型：一种是液态化学浆料，该材料融合了一种或多组分物质，可以直接注浆用，使用简单，常见的有丙烯酰胺类、丙烯酸盐类、聚氨酯类、甲基丙烯酸类等。但该方法存在胶凝固化强度地、耐久性差、容易形变老化以及后续对环境产生污染等问题，因此存在很大局限性。二是无机颗粒体系，其中包含胶凝材料、掺合料、表面活性剂等，原材料来源广、价格低、注浆后性能稳定，具有良好的耐久性。
专利CN111792871 A公开了一种注浆材料，其由膨润土、磷酸二氢镁等组成，用于道路路面与围岩加固、长桥桥接坡地、地质构造治理等土木结构工程，但由于该材料体系存在胶凝时间长、析水率偏高等问题，影响了加固效果。专利CN105272091B公开了一种地聚合物复合注浆材料及其制备和使用方法，它是由水泥熟料、偏高岭土、硅灰、高炉矿渣、粉煤灰、金属矿山尾砂等组成，该方法制备的注浆料具有低吸水率、抗渗性好，不过该材料体系体积稳定性差、成本较高。
因此，现亟需一种固化强度高、稳定性高的道路加固与修复用注浆材料。
发明内容
发明目的：本发明的目的是提供一种注浆流动性好、固化强度高且稳定性高的道路加固与修复用注浆材料。
技术方案：本发明的道路加固与修复用注浆材料，其特征在于按重量份数计包括如下原料：胶凝材料60-80份、掺合料15-25份、稳定剂2-8份、阴离子型表面活性剂0.2-0.8份及促凝剂0.2-1份，所述稳定剂包括硫铝酸盐1-5.3份及滑石粉1-2.7份。
本发明的注浆材料通过采用由硫铝酸盐与滑石粉复合而成的稳定剂，与胶凝材料、掺合料、阴离子型表面活性剂及促凝剂进行复配，进而能够在实现体积稳定的条件下，实现由该注浆材料所形成的注浆固结体的性能稳定。其中，滑石粉的加入能够均匀分散填充于由胶凝材料和掺合料水化产物中，维持结构稳定，硫酸铝盐可以补偿水化过程中物相变化带来的体积变化，最终体积微膨胀实现水化胶结后注浆固结体力学性能稳定。
进一步说，该注浆材料中所采用的硫铝酸盐可为硫铝酸钾和/或硫铝酸钠。
进一步说，该注浆材料中所采用的滑石粉的目数可为300-600目。
进一步说，该注浆材料中所采用的稳定剂可为4-6份。
进一步说，该注浆材料中所采用的促凝剂为磷酸二氢钾和/或磷酸二氢钾。
同时，本发明通过采用由磷酸二氢钠和/或磷酸二氢钾构成的促凝剂，进而能够使得该注浆材料与其混合后，能够与胶凝材料与掺合料中的碱性氧化物水化反应的生成物进行反应，进而促进了水化反应的正向进行，加快了胶凝和硬化、形成固结体。
进一步说，该注浆材料中所采用的促凝剂可为0.4-0.8份。
进一步说，该注浆材料中所采用的胶凝材料可为细度为400-500目的硅酸盐水泥、铝酸盐水泥或硫铝酸盐水泥。
进一步说，该注浆材料中所采用的掺合料可为质量比为1-3:1的矿渣与粉煤灰。
进一步说，该注浆材料中所采用的阴离子型表面活性剂可为聚丙烯酸钠和/或聚羧酸。
有益效果：与现有技术相比，本发明的显著优点为：该注浆材料通过加水拌和后流动度能够达到19-22s，终凝时间仅需4-5h，注浆固结体3天和28天抗折强度分别能够达到5.1-5.9MPa、8-8.9MPa，3天和28天抗压强度分别为22-26MPa、53-61Mpa，体积变化率仅为0.02-0.08％，实现体积的微膨胀。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的技术方案做进一步详细说明。需说明的是本发明所有原料均可购自市售。本发明所采用的矿渣为活性指数为28天95-105，粉煤灰为300-500目。滑石粉的目数为300-600目。
实施例1
本实施例的注浆材料组分和含量如下表1所示。该实施例对应的注浆液所添加的水量为该注浆材料重量份的0.35倍。
表1注浆材料组分含量
序号 组分 含量
1 硅酸盐水泥(500目) 72
2 矿渣 15
3 粉煤灰(400目) 10
4 硫铝酸钾 1
5 滑石粉(600目) 1
6 聚羧酸 0.3
7 磷酸二氢钠 0.7
实施例2
本实施例的注浆材料组分和含量如下表2所示。该实施例对应的注浆液所添加的水量为该注浆材料重量份的0.4倍。
表2注浆材料组分含量
序号 组分 含量
1 铝酸盐水泥(400目) 80
2 矿渣 10
3 粉煤灰(300目) 5
4 硫铝酸钠 2.4
5 滑石粉(500目) 1.6
6 聚丙烯酸钠 0.4
7 磷酸二氢钾 0.6
实施例3
本实施例的注浆材料组分和含量如下表3所示。该实施例对应的注浆液所添加的水量为该注浆材料重量份的0.28倍。
表3注浆材料组分含量
序号 组分 含量
1 硫铝酸盐水泥(450目) 68
2 矿渣 11.5
3 粉煤灰(500目) 11.5
4 硫铝酸钠 5.3
5 滑石粉(300目) 2.7
6 聚羧酸 0.5
7 磷酸二氢钠 0.8
对比例1
基本步骤与实施例1相同，不同之处在于该注浆材料中不加入滑石粉。其组分含量如下表4所示。其中，该实施例对应的注浆液所添加的水量为该注浆材料重量份的0.35倍。
表4注浆材料组分含量
序号 组分 含量
1 硅酸盐水泥(500目) 72
2 矿渣 15
3 粉煤灰(400目) 10
4 硫铝酸钾 2
5 聚羧酸 0.3
6 磷酸二氢钠 0.7
对比例2
基本步骤与实施例1相同，不同之处在于该注浆材料中采用氧化钙替换滑石粉，其组分含量如下表5所示。其中，该实施例对应的注浆液所添加的水量为该注浆材料重量份的0.35倍。
表5注浆材料组分含量
序号 组分 含量
1 硅酸盐水泥(500目) 72
2 矿渣 15
3 粉煤灰(400目) 10
4 硫铝酸钾 1
5 氧化钙 1
6 聚羧酸 0.3
7 磷酸二氢钠 0.7
性能检测
本发明性能检测针对的是将注浆材料形成注浆液并固化，对应的制备工艺是注浆材料与水拌合即可。所获得的性能结果分别如下表6和表7所示。
表6浆体流动度测试
序号 浆体流动度 终凝时间
标准 15-25s ≤420min
实施例1 21s 260min
实施例2 22s 260min
实施例3 19s 300min
对比例1 21s 270min
对比例2 20s 270min
表7抗折强度测试
Figure GDA0003992617100000051
Figure GDA0003992617100000061
表8抗压强度测试
序号 3天抗压强度 28天抗压强度
标准 ≥18MPa ≥50MPa
实施例1 23.5MPa 55.6MPa
实施例2 22MPa 53MPa
实施例3 26MPa 61MPa
对比例1 18.5MPa 49.9MPa
对比例2 18.9MPa 50.1MPa
结合上述实施例1-3及对比例1-2可知，本发明的注浆材料通过采用滑石粉及硫铝酸盐复配构成的稳定剂，进而能够在实现体积稳定的条件下，实现由该注浆材料所形成的浆体的力学性能稳定，提高抗压强度和抗折强度。
实施例4
基本步骤与实施例1相同，不同之处在于该实施例为促凝剂含量变化的平行试验，即保持其他变量不变，促凝剂的加入量分别为：0份、0.2份、0.4份、0.6份、0.8份、1.0份，所获得的性能数据如下表9所示。
表9不同的促凝剂加入所获得的注浆的性能
Figure GDA0003992617100000062
Figure GDA0003992617100000071
通过实施例4可知，本发明的通过在原料中添加促凝剂，进而不仅能够实现注浆液的体积稳定性，同时也能够实现注浆液的强度性能稳定性。且两者的含量并非多多益善，当促凝剂为0.2-1份时，该注浆料能够获得优异的力学性能，且当促凝剂为0.4-0.8份时，该注浆液所获得的力学性能最佳。
实施例5
本实施例的注浆材料组分和含量如下表10所示。该实施例对应的注浆液所添加的水量为该注浆材料重量份的0.45倍。
表10注浆材料组分含量
序号 组分 含量
1 硅酸盐水泥(500目) 60
2 矿渣 15
3 粉煤灰(400目) 5
4 硫铝酸钾 2
5 滑石粉(600目) 2
6 聚羧酸 0.2
7 磷酸二氢钠 0.2
实施例6
本实施例的注浆材料组分和含量如下表11所示。该实施例对应的注浆液所添加的水量为该注浆材料重量份的0.3倍。
表11注浆材料组分含量
Figure GDA0003992617100000072
Figure GDA0003992617100000081
性能检测
实施例5和实施例6所获得性能结果如下表12所示。
表12实施例5和实施例6所获得的注浆的性能
Figure GDA0003992617100000082
结合上述实施例4可知，本发明的注浆材料能够在保持流动度、终凝时间稳定的条件下，实现由该注浆材料所形成的固结体的强度和体积稳定。

Claims (6)

1.一种道路加固与修复用注浆材料，其特征在于按重量份数计包括如下原料：胶凝材料60-80份、掺合料15-25份、稳定剂2-8份、阴离子型表面活性剂0.2-0.8份及促凝剂0.2-1份；其中，所述稳定剂包括硫铝酸盐1-5.3份及滑石粉1-2.7份；所述促凝剂为磷酸二氢钠和/或磷酸二氢钾，胶凝材料为细度为400-500目的硅酸盐水泥、铝酸盐水泥或硫铝酸盐水泥，掺合料为质量比为1-3:1的矿渣与粉煤灰。
2.根据权利要求1所述的道路加固与修复用注浆材料，其特征在于：所述硫铝酸盐为硫铝酸钾和/或硫铝酸钠。
3.根据权利要求1所述的道路加固与修复用注浆材料，其特征在于：所述滑石粉的目数为300-600目。
4.根据权利要求1所述的道路加固与修复用注浆材料，其特征在于：所述稳定剂为4-6份。
5.根据权利要求1所述的道路加固与修复用注浆材料，其特征在于：所述促凝剂为0.4-0.8份。
6.根据权利要求1所述道路加固与修复用注浆材料，其特征在于：所述阴离子型表面活性剂为聚丙烯酸钠和/或聚羧酸。
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