道路工程基層及土路基聚合物注漿材料的製作方法
2023-06-11 17:20:31
專利名稱：：道路工程基層及土路基聚合物注漿材料的製作方法
技術領域：
：本發明涉及一種道路工程基層及土路基聚合物注漿材料，用於加固道路路基、道路基層、橋接坡等工程軟土地基，屬於道路的路基及基層加固
技術領域：
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背景技術：
：近些年來，上海市每年花費大量資金用於建設城市道路基礎設施，極大地改善了人們的交通出行需求，但由於施工、養護、設計和日益增長的交通流量等種種原因，部分路面產生了大量不同性質的破損。然而，用於修復這種破損的材料及工藝仍十分缺乏。傳統的進行大量翻挖、置換的養護施工方法阻斷交通、汙染環境，已遠遠不能適應當前城市快速發展的要求。因此，注漿材料作為一種可供選擇的修補材料極其施工工藝技術的研究就顯得十分必要。固化劑注漿材料加固技術，大大改善了老工藝的不足，不但節約成本，縮短工期，而且也大幅度提高工程質量。採用固化劑注漿材料對道路進行無障礙交通快速修復有利於工業廢渣綜合利用的技術進步，既可節能節約水泥和保護環境；又可不阻斷地面交通進行應急搶修施工，減少道路養護工程的開挖工作量。同時，由於這種施工工藝一般需要採用較為輕型簡便的機械設備，所以施工效率高、施工速度快、勞動強度低、施工質量好，對解決我國軟土地基加固用新材料和應用技術具有深遠的技術經濟和社會環境效益。固化劑注槳材料最早是由法國科學家Jos印hDavidovits於1985年在其美國專利中提出來的，現在已經被廣泛應用，並已進入實用化階段。目前，世界上有許多專門研究機構如法國，"GeopolymerInstitute"禾口美國的"WaterwaysExperimentStation"等禾口許多科學家正在效力於固化劑注漿材料的研究工作，有關固化劑注漿材料科學的理論和應用研究成果正在快速增長。我國在這方面研究較晚，八十年代有人開始用複合外加劑來改變超早強注漿水泥的工藝性能，並有了嘗試性的應用。九十年代上海市政工程研究所研製出一種快速注漿材料在實際工程中得到了一定的試點應用。張雲升等人在固化劑基體中摻入三種鋼纖維，採用適當養護工藝得到一系列強度的纖維增強固化劑激活性粉末混凝土，其抗壓強度最高達55.2Mpa，彎曲強度達22.44Mpa。目前固化劑注漿材料作為一種新的環保型無障礙交通快速修復材料，已日益受到人們的關注，國內研究者對固化劑注漿材料已作了一定的研究工作。但仍處於研究、開發等起步階段，有關固化劑注漿材料及其工藝等方面的技術還不夠成熟，要達到廣泛應用還需要做大量的工作。
發明內容本發明的目的是提供一種快凝早強、流動度大、滲透性好的道路工程基層及土路基聚合物注漿材料。為了達到上述目的，本發明的技術方案是提供一種道路工程基層及土路基聚合物注漿材料，其特徵在於，由冶金礦渣100重量份、高鈣粉煤灰30重量份、偏高嶺土10重量份、增稠保水劑13重量份、鹼激發劑30重量份以及外加劑24重量份組成。所述冶金礦渣的粒徑小於5.0mm。所述高鈣粉煤灰為II級高鈣粉煤灰。所述的增稠保水劑為SY-1增稠保水劑。所述的鹼激發劑為ND-105鹼激發劑。所述的外加劑為WY-II高效外加劑。本發明的原理是1、由於礦渣是一種過燒的矽酸鹽熟料具有一定的膠凝活性，膨脹性和較高的顆粒強度，可成為壓密灌漿材料的一種新組份，用來調節、改善灌漿材料的凝結時間、強度和沉入度等材料性能；2、由於採用細微粉塵或小顆粒材料與激發劑複合而成，具有粘度小、流動度好、擴散半徑大，同時耐久穩定性好、泌水性和收縮率明顯小於水泥漿類注漿材料，對路基基礎具有較高的滲透性和固結性能。本發明的優點是具有較為理想的工程物理學性能，粘度小、自身強度高、4小時抗壓強度達到3.5MPa，流動度大、可注性好、快凝早強、流動度大、滲透性好、耐久穩定性好、泌水性和收縮率明顯小於水泥漿類注漿材料，對路基基礎具有較高的滲透性和固結性能；其適合無阻礙交通修復道路工程的注漿材料、注漿性能和技術要求，以及機械化注漿施工的配合比設計方法的研究，注漿材料用於實體工程，3小時可開放交通。圖1為流動度試驗漏鬥示意圖；圖2為泌水率和膨脹率檢測試驗裝置示意圖。具體實施例方式下面結合實施例來具體說明本發明。實施例1—種道路工程基層及土路基聚合物注漿材料由冶金礦渣100重量份、高鈣粉煤灰30重量份、偏高嶺土10重量份、增稠保水劑13重量份、鹼激發劑30重量份以及外加劑4重量份組成。實施例2—種道路工程基層及土路基聚合物注漿材料由冶金礦渣100重量份、高鈣粉煤灰30重量份、偏高嶺土10重量份、增稠保水劑13重量份、鹼激發劑30重量份以及外加劑4重量份組成。實施例3—種道路工程基層及土路基聚合物注漿材料由冶金礦渣100重量份、高鈣粉煤灰30重量份、偏高嶺土10重量份、增稠保水劑13重量份、鹼激發劑30重量份以及外加劑3重量份組成。實施例4—種道路工程基層及土路基聚合物注漿材料由冶金礦渣100重量份、高鈣粉煤灰30重量份、偏高嶺土10重量份、增稠保水劑13重量份、鹼激發劑30重量份以及外加劑5重量份組成。其中，以下實施例中使用的各種原材料如下(1)高鈣粉煤灰上海海力工貿公司生產的II級高鈣灰，其與II級低鈣灰(上海楊樹浦電廠生產)的化學成分和品質指標對比如下表tableseeoriginaldocumentpage5(2)冶金礦渣寶鋼分公司生產，最大粉粒Z5.Omm，化學成分如下表tableseeoriginaldocumentpage5考慮到體積安定性及壓密灌漿的工藝要求，對水淬渣重新篩分組合，所用水淬渣的級配和細度模數見下表tableseeoriginaldocumentpage5(3)偏高嶺土浙江弘揚粉體公司生產。(4)增稠保水劑四川瑞普士新型建材有限公司生產的SY-1增稠保水劑c(5)鹼激發劑上海躍達實業有限公司生產的ND-105鹼激發劑。(6)外加劑上海萬宇建築外加劑廠生產的WY-II高效外加劑。上述原料的性能要求如下表tableseeoriginaldocumentpage5上述原料的外觀要求如下表項目名稱外觀要求形態粉狀色澤深灰色或深褐色氣味無味組織無機物、高分子、無毒、無腐蝕細度一般為325目(幼irai)所述道路工程基層及土路基聚合物注漿材料的製備方法如下本發明的道路工程基層及土路基聚合物注漿材料採用上述原料混合得到。所述道路工程基層及土路基聚合物注漿材料是一種新型的無機聚合物，其分子鏈Si、0、Al等以共價鍵連接而成，是具有沸石結構的類沸石。本方法採用偏高嶺土、鹼激活劑等合成路基固化劑的工藝條件，通過調整原料配方、水的加入量來獲得固化劑的最佳性能，當Si02、A1203、5Na20的分子式一定比例時，可得到抗壓強度大於40Mpa的固化劑，從而穩定路基工作狀態。所述道路工程基層及土路基聚合物注漿材料的技術性能指標檢測如下(1)抗壓強度試驗按JTGE30規定進行，採用70.7X70.7X70.7mm3試模成型試塊，測定固化劑混合料ld、7d、28d齡期的立方體抗壓強度。(2)材料流動度試驗如圖l所示，為流動度試驗漏鬥示意圖，漏鬥3口徑為178mm，點測規l伸入漏鬥3的距離為76mm，漏鬥3錐形部分深度192mm，底口活門4的深度為38mm;測定時按JTJ041規定進行，先將漏鬥調整水平，關上底口活門4，將攪拌均勻的固化劑漿液傾入漏鬥3內，直至表面觸及點測規1下端平面2，打開活門4，讓固化劑漿自由流出，固化劑漿全部流完時間(s)，稱為固化劑漿的流動度。(3)固化劑材料漿液泌水率如圖2所示，為泌水率和膨脹率檢測試驗裝置示意圖，所述裝置用有機玻璃製成，帶密封蓋，高120mm，置於水平上。測定時按JTT041規定進行，往容器內填注的固化劑漿約100mm深，測量固化劑漿面1的高度&並記錄下來，然後蓋嚴。置放3h和24h後量測量其離析水面2的高度a2和固化劑漿膨脹面3的高度a3，並按下式分別計算泌水率和膨脹率；泌水率=100(a2—fl3)(%)膨脹率=(4)固化劑耐水性試驗將固化劑混合料制$成100(fl廣"i)(0/0)cm的試樣，把其中一部分放入標準養護室28d6測定其強度。另一部分在28d養護周期後放在水中浸泡30d，測定試件的質量強度，從而算出其質量損失率和強度損失率，耐水性指標由下式計算l=^"XlOOa/0式中L=耐水性％;P「30dMPa;P。-養護強度MPa。(5)固化劑凝結時間的測定試驗儀器採用維卡儀，將製成的固化劑淨漿立即裝入圓模內，振動數次後刮平，放入養護箱內；測定前，將圓模放在玻璃板上，調整好儀器，使試針接觸玻璃時，指針在070上所指示的刻度為標尺零點；測定時，從養護箱取出圓模放到試針下，使試針與淨漿面接觸，擰緊螺絲，然後突然放鬆，試針自由沉入淨槳，觀察指針讀數。最初測定應輕輕扶持金屬棒，使其徐徐下降，以防試針撞彎.但初凝的時間仍然要以自由降落測得結果為準.臨近初凝時，每隔5min測定一次。每次測定不得讓試針落入原針孔內.在每次測試過程中，圓模應不受震動。從加水起，至試針沉入淨漿中距底板0.51.Omm所需的時間為初凝時間，至試針沉入淨漿中不超過1mm時所需時間為終凝時間。所述道路工程基層及土路基聚合物注漿材料的技術性能指標如下表序號項目實施例l實施例2實施例3實施例41流動度(s)^17.00￡20.00弧OO2泌水率(％)3h^諸^0.400.4024h^0.4050.403膨脹率(％)3h謹0.010.010.0124h0,010.010.010,014凝結時間(min)初凝，，2120260終凝，0，，05400膠砂強度(MPa)ld抗壓強度0，.O21.224.57d抗壓強度22.47225.0115.0，028d抗壓強度24.2230.0，.O，03、檢測方法標準SZ-G-B04"2007所述道路工程基層及土路基聚合物注漿材料的使用方法如下將固化劑注漿材料按照重量比l:0.5加入水，布孔一鑽孔一清孔一埋漿管一注漿一冒漿孔封堵一(或補漿)一拔管一注漿孔封堵一養護一土基注漿(步驟同上)一l天養護開放交通。注槳泵的工作壓力控制不大於O.3Mpa(土基注槳不大於l.OMpa)。當壓力達0.3Mpa(或1.OMpa)時，停止注漿靜壓35min。若壓力下降則繼續注漿，直至鄰孔出漿為止。主要機械設備空氣壓縮機、柴油發電機、鑽孔機、液壓注漿設備、攪拌桶、埋(拔)管配套設備、潛水泵。權利要求道路工程基層及土路基聚合物注漿材料，其特徵在於，由冶金礦渣100重量份、高鈣粉煤灰30重量份、偏高嶺土10重量份、增稠保水劑1～3重量份、鹼激發劑30重量份以及外加劑2～4重量份組成。2.如權利要求1所述的道路工程基層及土路基聚合物注漿材料，其特徵在於，所述冶金礦渣的粒徑小於5.0mm。3.如權利要求1所述的道路工程基層及土路基聚合物注漿材料，其特徵在於，所述高鈣粉煤灰為II級高鈣粉煤灰。4.如權利要求1所述的道路工程基層及土路基聚合物注漿材料，其特徵在於，所述的增稠保水劑為SY-1增稠保水劑。5.如權利要求1所述的道路工程基層及土路基聚合物注漿材料，其特徵在於，所述的鹼激發劑為ND-105鹼激發劑。6.如權利要求1所述的道路工程基層及土路基聚合物注漿材料，其特徵在於，所述的外加劑為WY-II高效外加劑。全文摘要本發明提供了一種道路工程基層及土路基聚合物注漿材料，其特徵在於，由冶金礦渣100重量份、高鈣粉煤灰30重量份、偏高嶺土10重量份、增稠保水劑1～3重量份、鹼激發劑30重量份以及外加劑2～4重量份組成。本發明的優點是快凝早強、流動度大、滲透性好。文檔編號C04B28/08GK101723640SQ20091020104公開日2010年6月9日申請日期2009年12月14日優先權日2009年12月14日發明者劉江波,吳初航,李玉鳳申請人:上海城西城建工程勘測設計院有限公司