專利名稱：：道路工程基層及土路基聚合物注漿材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種道路工程基層及土路基聚合物注漿材料，用于加固道路路基、道路基層、橋接坡等工程軟土地基，屬于道路的路基及基層加固
技術(shù)領(lǐng)域：
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背景技術(shù)：
：近些年來，上海市每年花費(fèi)大量資金用于建設(shè)城市道路基礎(chǔ)設(shè)施，極大地改善了人們的交通出行需求，但由于施工、養(yǎng)護(hù)、設(shè)計和日益增長的交通流量等種種原因，部分路面產(chǎn)生了大量不同性質(zhì)的破損。然而，用于修復(fù)這種破損的材料及工藝仍十分缺乏。傳統(tǒng)的進(jìn)行大量翻挖、置換的養(yǎng)護(hù)施工方法阻斷交通、污染環(huán)境，已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)當(dāng)前城市快速發(fā)展的要求。因此，注漿材料作為一種可供選擇的修補(bǔ)材料極其施工工藝技術(shù)的研究就顯得十分必要。固化劑注漿材料加固技術(shù)，大大改善了老工藝的不足，不但節(jié)約成本，縮短工期，而且也大幅度提高工程質(zhì)量。采用固化劑注漿材料對道路進(jìn)行無障礙交通快速修復(fù)有利于工業(yè)廢渣綜合利用的技術(shù)進(jìn)步，既可節(jié)能節(jié)約水泥和保護(hù)環(huán)境；又可不阻斷地面交通進(jìn)行應(yīng)急搶修施工，減少道路養(yǎng)護(hù)工程的開挖工作量。同時，由于這種施工工藝一般需要采用較為輕型簡便的機(jī)械設(shè)備，所以施工效率高、施工速度快、勞動強(qiáng)度低、施工質(zhì)量好，對解決我國軟土地基加固用新材料和應(yīng)用技術(shù)具有深遠(yuǎn)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)和社會環(huán)境效益。固化劑注槳材料最早是由法國科學(xué)家Jos印hDavidovits于1985年在其美國專利中提出來的，現(xiàn)在已經(jīng)被廣泛應(yīng)用，并已進(jìn)入實用化階段。目前，世界上有許多專門研究機(jī)構(gòu)如法國，"GeopolymerInstitute"禾口美國的"WaterwaysExperimentStation"等禾口許多科學(xué)家正在效力于固化劑注漿材料的研究工作，有關(guān)固化劑注漿材料科學(xué)的理論和應(yīng)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復(fù)合外加劑來改變超早強(qiáng)注漿水泥的工藝性能，并有了嘗試性的應(yīng)用。九十年代上海市政工程研究所研制出一種快速注漿材料在實際工程中得到了一定的試點(diǎn)應(yīng)用。張云升等人在固化劑基體中摻入三種鋼纖維，采用適當(dāng)養(yǎng)護(hù)工藝得到一系列強(qiáng)度的纖維增強(qiáng)固化劑激活性粉末混凝土，其抗壓強(qiáng)度最高達(dá)55.2Mpa，彎曲強(qiáng)度達(dá)22.44Mpa。目前固化劑注漿材料作為一種新的環(huán)保型無障礙交通快速修復(fù)材料，已日益受到人們的關(guān)注，國內(nèi)研究者對固化劑注漿材料已作了一定的研究工作。但仍處于研究、開發(fā)等起步階段，有關(guān)固化劑注漿材料及其工藝等方面的技術(shù)還不夠成熟，要達(dá)到廣泛應(yīng)用還需要做大量的工作。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種快凝早強(qiáng)、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(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是提供一種道路工程基層及土路基聚合物注漿材料，其特征在于，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、堿激發(fā)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于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。所述的堿激發(fā)劑為ND-105堿激發(fā)劑。所述的外加劑為WY-II高效外加劑。本發(fā)明的原理是1、由于礦渣是一種過燒的硅酸鹽熟料具有一定的膠凝活性，膨脹性和較高的顆粒強(qiáng)度，可成為壓密灌漿材料的一種新組份，用來調(diào)節(jié)、改善灌漿材料的凝結(jié)時間、強(qiáng)度和沉入度等材料性能；2、由于采用細(xì)微粉塵或小顆粒材料與激發(fā)劑復(fù)合而成，具有粘度小、流動度好、擴(kuò)散半徑大，同時耐久穩(wěn)定性好、泌水性和收縮率明顯小于水泥漿類注漿材料，對路基基礎(chǔ)具有較高的滲透性和固結(jié)性能。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是具有較為理想的工程物理學(xué)性能，粘度小、自身強(qiáng)度高、4小時抗壓強(qiáng)度達(dá)到3.5MPa，流動度大、可注性好、快凝早強(qiáng)、流動度大、滲透性好、耐久穩(wěn)定性好、泌水性和收縮率明顯小于水泥漿類注漿材料，對路基基礎(chǔ)具有較高的滲透性和固結(jié)性能；其適合無阻礙交通修復(fù)道路工程的注漿材料、注漿性能和技術(shù)要求，以及機(jī)械化注漿施工的配合比設(shè)計方法的研究，注漿材料用于實體工程，3小時可開放交通。圖1為流動度試驗漏斗示意圖；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(jié)合實施例來具體說明本發(fā)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、堿激發(fā)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、堿激發(fā)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、堿激發(fā)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、堿激發(fā)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(mào)公司生產(chǎn)的II級高鈣灰，其與II級低鈣灰(上海楊樹浦電廠生產(chǎn))的化學(xué)成分和品質(zhì)指標(biāo)對比如下表<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>(2)冶金礦渣寶鋼分公司生產(chǎn)，最大粉粒Z5.Omm，化學(xué)成分如下表<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>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(xì)度模數(shù)見下表<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>(3)偏高嶺土浙江弘揚(yáng)粉體公司生產(chǎn)。(4)增稠保水劑四川瑞普士新型建材有限公司生產(chǎn)的SY-1增稠保水劑c(5)堿激發(fā)劑上海躍達(dá)實業(yè)有限公司生產(chǎn)的ND-105堿激發(fā)劑。(6)外加劑上海萬宇建筑外加劑廠生產(chǎn)的WY-II高效外加劑。上述原料的性能要求如下表<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>上述原料的外觀要求如下表項目名稱外觀要求形態(tài)粉狀色澤深灰色或深褐色氣味無味組織無機(jī)物、高分子、無毒、無腐蝕細(xì)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制備方法如下本發(fā)明的道路工程基層及土路基聚合物注漿材料采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(jī)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(jié)構(gòu)的類沸石。本方法采用偏高嶺土、堿激活劑等合成路基固化劑的工藝條件，通過調(diào)整原料配方、水的加入量來獲得固化劑的最佳性能，當(dāng)Si02、A1203、5Na20的分子式一定比例時，可得到抗壓強(qiáng)度大于40Mpa的固化劑，從而穩(wěn)定路基工作狀態(tài)。所述道路工程基層及土路基聚合物注漿材料的技術(shù)性能指標(biāo)檢測如下(1)抗壓強(qiáng)度試驗按JTGE30規(guī)定進(jìn)行，采用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(qiáng)度。(2)材料流動度試驗如圖l所示，為流動度試驗漏斗示意圖，漏斗3口徑為178mm，點(diǎn)測規(guī)l伸入漏斗3的距離為76mm，漏斗3錐形部分深度192mm，底口活門4的深度為38mm;測定時按JTJ041規(guī)定進(jìn)行，先將漏斗調(diào)整水平，關(guān)上底口活門4，將攪拌均勻的固化劑漿液傾入漏斗3內(nèi)，直至表面觸及點(diǎn)測規(guī)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(jī)玻璃制成，帶密封蓋，高120mm，置于水平上。測定時按JTT041規(guī)定進(jìn)行，往容器內(nèi)填注的固化劑漿約100mm深，測量固化劑漿面1的高度&并記錄下來，然后蓋嚴(yán)。置放3h和24h后量測量其離析水面2的高度a2和固化劑漿膨脹面3的高度a3，并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(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室28d6測定其強(qiáng)度。另一部分在28d養(yǎng)護(hù)周期后放在水中浸泡30d，測定試件的質(zhì)量強(qiáng)度，從而算出其質(zhì)量損失率和強(qiáng)度損失率，耐水性指標(biāo)由下式計算l=^"XlOOa/0式中L=耐水性％;P「30dMPa;P。-養(yǎng)護(hù)強(qiáng)度MPa。(5)固化劑凝結(jié)時間的測定試驗儀器采用維卡儀，將制成的固化劑凈漿立即裝入圓模內(nèi)，振動數(shù)次后刮平，放入養(yǎng)護(hù)箱內(nèi)；測定前，將圓模放在玻璃板上，調(diào)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(biāo)尺零點(diǎn)；測定時，從養(yǎng)護(hù)箱取出圓模放到試針下，使試針與凈漿面接觸，擰緊螺絲，然后突然放松，試針自由沉入凈槳，觀察指針讀數(shù)。最初測定應(yīng)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(jié)果為準(zhǔn).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(nèi).在每次測試過程中，圓模應(yīng)不受震動。從加水起，至試針沉入凈漿中距底板0.51.Omm所需的時間為初凝時間，至試針沉入凈漿中不超過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(shù)性能指標(biāo)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(jǐn)0.010.010.0124h0,010.010.010,014凝結(jié)時間(min)初凝，，2120260終凝，0，，05400膠砂強(qiáng)度(MPa)ld抗壓強(qiáng)度0，.O21.224.57d抗壓強(qiáng)度22.47225.0115.0，028d抗壓強(qiáng)度24.2230.0，.O，03、檢測方法標(biāo)準(zhǔn)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，布孔一鉆孔一清孔一埋漿管一注漿一冒漿孔封堵一(或補(bǔ)漿)一拔管一注漿孔封堵一養(yǎng)護(hù)一土基注漿(步驟同上)一l天養(yǎng)護(hù)開放交通。注槳泵的工作壓力控制不大于O.3Mpa(土基注槳不大于l.OMpa)。當(dāng)壓力達(dá)0.3Mpa(或1.OMpa)時，停止注漿靜壓35min。若壓力下降則繼續(xù)注漿，直至鄰孔出漿為止。主要機(jī)械設(shè)備空氣壓縮機(jī)、柴油發(fā)電機(jī)、鉆孔機(jī)、液壓注漿設(shè)備、攪拌桶、埋(拔)管配套設(shè)備、潛水泵。權(quán)利要求道路工程基層及土路基聚合物注漿材料，其特征在于，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、堿激發(fā)劑30重量份以及外加劑2～4重量份組成。2.如權(quán)利要求1所述的道路工程基層及土路基聚合物注漿材料，其特征在于，所述冶金礦渣的粒徑小于5.0mm。3.如權(quán)利要求1所述的道路工程基層及土路基聚合物注漿材料，其特征在于，所述高鈣粉煤灰為II級高鈣粉煤灰。4.如權(quán)利要求1所述的道路工程基層及土路基聚合物注漿材料，其特征在于，所述的增稠保水劑為SY-1增稠保水劑。5.如權(quán)利要求1所述的道路工程基層及土路基聚合物注漿材料，其特征在于，所述的堿激發(fā)劑為ND-105堿激發(fā)劑。6.如權(quán)利要求1所述的道路工程基層及土路基聚合物注漿材料，其特征在于，所述的外加劑為WY-II高效外加劑。全文摘要本發(fā)明提供了一種道路工程基層及土路基聚合物注漿材料，其特征在于，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、堿激發(fā)劑30重量份以及外加劑2～4重量份組成。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是快凝早強(qiáng)、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(yōu)先權(quán)日2009年12月14日發(fā)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(shè)計院有限公司