道路工程用地聚合物灌浆料的制备及性能研究

发表时间:2021/6/28   来源:《基层建设》2021年第9期   作者:李如
[导读] 摘要:现如今,我国是社会经济快速发展的新时期,由于复杂的气候环境和恶劣的交通条件等原因,水泥混凝土路面易出现断板、开裂、脱空和卿泥等损坏,造成许多公路投入使用没有多久,就出现了不同程度的早期损坏。
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        摘要:现如今,我国是社会经济快速发展的新时期,由于复杂的气候环境和恶劣的交通条件等原因,水泥混凝土路面易出现断板、开裂、脱空和卿泥等损坏,造成许多公路投入使用没有多久,就出现了不同程度的早期损坏。为延长水泥路面使用寿命,常使用灌浆技术来改善水泥路面脱空病害。近些年,国内对灌浆技术的深入研究以及相关产业的发展,使得灌浆技术在各个行业都被广泛应用。但在实际工程中,灌浆技术存在诸多制约条件,如浆液原材料的多样性及其配比的复杂性,被加固工程地质条件的不可预见性,这些不确定的因素导致了灌浆理论发展缓慢。国内外相继开发出普通硅酸盐类、火山灰改性混凝土类、纤维改性水泥基类、超快硬灌浆料等一系列材料,多以水泥基材料为主,存在能耗大、造价高等缺陷,且有些材料施工工艺复杂。因此,为弥补传统胶凝材料的不足,需要一种早期性能优良、环境友好型修补材料。地聚合物是是以矿渣、偏高岭土、粉煤灰等工业废渣为主要原料,经碱激发处理,在较低温度条件下得到的新型无机聚合物材料。地聚合物的概念在上个世纪70年代末首先由J.Davidovits提出,具有强度高、硬化快、耐酸碱腐蚀等优于普通硅酸盐水泥的独特性能,有可能在许多场合代替水泥,并有着比水泥更优异的特性。国外众多学者基于大量的室内试验,结果发现在混凝土中掺入地聚合物后,能够快速提高混凝土块体的早期抗压强度、抗拉强度以及抗弯强度,此时对应的块体总孔隙率以及大孔隙体积均大幅度降低,而胶结性水化产物的数量与混凝土浆液水化过程中释放的能量却大幅增加;与此同时,还能大幅度降低混凝土块体的干缩应变以及凝固所需要的时间;除此之外,其亦能够提高混凝土的抗氯离子侵蚀、抗硫酸盐侵蚀以及抗冻融劣化等能力,延长了混凝土在各种复杂环境下的使用寿命,提高结构的耐久性能的新型材料。采用地聚合物对道路的各种病害进行非破损、快速注浆修复,该工艺工期短、见效快,较好解决了道路修复与交通运输的矛盾。
        关键词:地聚合物;碱激发;流动度;抗压强度;干缩率
        引言
        道路在长时间使用过程中,受过往车辆的压力以及天气等因素的影响,路面会出现裂痕、龟裂以及起伏等现象,会对行车安全造成威胁,给人们的日常出行造成不便。因此需要采取一定措施来对路面进行维修和养护。在道路养护过程中,主要是采用注浆技术对问题路面进行处理。注浆技术是在近年来出现的一种新型的道路养护技术,能较好地解决路面龟裂等问题。注浆技术中用于注浆的材料比较多,地聚合物是近年发展起来的比较新型的注浆材料。使用地聚合物进行注浆,具有体积稳定性好、耐久性好等特点。地聚合物是一种绿色环保材料,属于新型胶凝材料类型。为进一步探讨地聚合物注浆技术在道路养护工程中的应用价值,本文结合某道路养护工程实例进行了相关研究。
        1路面病害检测
        道路的弯沉值在很大程度上直接反映出了道路的承载能力,弯沉值越大道路的承载能力就越差,该道路经过检测发现弯沉值较大,说明该道路不具有极高的承载力。通过对道路损害原因的分析,对道路路面结构产生极大破坏的原因主要是道路发生了大量的竖向变形,是该道路的某一段发生了断裂而造成的。对道路结构进行分析时发现,该道路出现损害的主要原因是路基板层缺乏较大的厚度,并且路基也缺乏较好的强度。与此同时,该道路的中间段的路基含有较多水分,导致了该道路强度及稳定性受到不良影响。


        2道路工程用地聚合物灌浆料的制备及性能研究
        2.1注浆材料的选择
        在本次所研究的道路养护工程中,所选取的注浆材料为LY—Ⅱ型地聚合物,该材料主要具有以下特点:(1)在使用的过程中,该地聚合物能够和三渣材料以及砾石砂层黏合,从而能够将道路中较松散的基层材料重新胶黏结合,有效提高结构层的强度;(2)该地聚合物注浆材料的浆液流动性能比较好,在一定压力条件下仍然能保持良好的保水性以及体积稳定性;(3)该材料具有较好的耐水性,因此能应对该工程项目中道路基层以及路基中含水量比较大的问题;(4)该材料浆液的结石概率比较高,因此其抗压能力较强,路面不容易出现龟裂,并能保持良好的抗渗性。
        2.2灌浆
        将灌浆材料加到灌浆泵中,待灌浆泵高压橡胶管出口打出的浆体浓度与灌浆泵中的浓度一样时,将高压橡胶管接到孔道灌浆管上固定。观察排气管的出浆情况,当浆体稠度和灌入之前稠度一样时!关掉排气阀!仍继续灌浆2-3min,使管内具有一定的压力后关掉灌浆阀.
        2.3注浆的深度以及压力值的设置
        根据该工程路面的具体情况,其基层注浆的加固深度在70~90cm之间,而路基加固深度则要设置在110~130cm之间。对基层注浆时,其压力值在0.3~1.0MPa之间,当注浆过程中最大压力值超过1.0MPa时要停止注浆,等15min后再进行,如果压力值仍然过高,则要停止本次注浆。在对路基注浆的过程中,要将压力值控制在0.5~1.5MPa之间。当注浆过程中压力值超过1.5MPa时停止注浆,等15min之后再进行,如果压力值仍然过高,则要停止本次注浆工作。
        2.4道路养护工程中地聚合物注浆技术应用的施工效果
        1)弯沉值测试法道路弯沉值在很大程度上直接体现出了道路路基的综合承载能力,道路的弯沉值越大,表示道路的承载能力较差,而道路的弯沉值越小则表示该道路的承载能够就越好。在道路的注浆环节完成之后就可以展开对道路弯沉值的检测工作,发现在注浆之前该道路的弯沉值变小,则表明道路的承载能力变好。2)复注检测法复注检测法主要是指高道路已经全面完成注浆的路段,在注浆压力保持一致的具体情况下,对道路进行重新的钻孔注浆,之后再将两次注浆所使用的剂量展开细致的比对,从而有效的判断注浆的具体效果。对该道路进行注浆之后一周,在道路的两旁选取4—5处地点展开复注工作,并及时将复注结果进行计算,道路两侧的平均复注率分别为5.47%和6.74%,两者的复注率均小于标准要求的30%。这种结果在很大程度上表明了该道路在道路养护工程中通过应用地聚合物注浆技术,已经实现了基层、路基强度及稳定性的进一步提高。
        结语
        本文首先对某道路养护工程中的路面状况进行了具体分析,然后根据道路实际情况制定了相应的注浆处理方案,使用地聚合物作为注浆材料对道路进行注浆处理。经过一系列的注浆养护后发现,采用地聚合物对道路进行注浆处理能有效修复受损道路,减小道路的弯沉值,从而提高道路的承载能力,能有效保证道路的修复质量以及行车的安全性和舒适性。在对注浆结果的检测过程中,还采用了钻孔取芯法以及复注法来对路面情况做进一步的检验,发现注浆结果良好,道路的使用质量得到明显提高。
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