一种基于地聚合物的水泥混凝土结构基层修复方法

1.本发明属于路面修复技术领域，具体涉及一种基于地聚合物的水泥混凝 土结构基层修复方法。


背景技术：

2.旧水泥混凝土路面基层裂缝成因多种多样，虽然各种裂缝成因基本清楚， 但开裂后要进行裂缝修复仍存在很大的困难。主要困难在于基层已被面层覆 盖，目前还没有合适的手段准确探测到基层裂缝的具体位置，并且找到裂缝 具体位置后采用恰当的方法及时修复仍有待探索。
3.我国现阶段修复水泥混凝土基层裂缝的方法主要有整板全厚置换法、水 泥浆钻孔灌浆加固法等。整板全厚置换法经济效益差，并且在破碎路面时还 要考虑基层强度和路基不均匀沉降等问题，施工复杂难度高。灌水泥浆法成 本高，且修复时间长影响交通。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种基于地聚合物的水泥混凝土结构基层修复方 法，解决现有灌水泥浆法存在成本高，且修复时间长，影响交通的问题。
5.为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种基于地聚合物的 水泥混凝土结构基层修复方法，具体按照以下步骤实施：
6.步骤1，以水玻璃、烧碱和水为原料，按照1：(0.2
‑
0.3)：(2
‑
2.3)的质 量比制备激发剂溶液；
7.步骤2，以步骤1制备的激发剂溶液和矿粉、粉煤灰为原料，按照1：(0.50
‑
1.5)：(0
‑
0.5)的质量比制备浆液；
8.步骤3，更换混凝土路面破碎板，并在更换后的新板上朝下钻多个孔；
9.步骤4，使用步骤2制备的浆液分别向多个孔灌浆。
10.本发明的技术方案，还具有以下特点：
11.进一步地，在步骤2中，制备浆液所用的激发剂溶液至少12h以前制备。
12.进一步地，在所述步骤3中，孔的数量为五，其中四个孔靠近新板的边 角，一个孔位于新板的中部。
13.进一步地，在步骤3中，孔的直径为50mm，深度为0.5m。
14.进一步地，在所述步骤3中，四个位于边角的孔与对应边的距离为1m。
15.进一步地，在所述步骤4中，灌浆的压力为0.3mpa
‑
0.5mpa，时间为 10min
‑
15min。
16.进一步地，在所述步骤4中，先对四个靠近边角的孔进行灌浆，再向中 间的孔灌浆。
17.进一步地，在所述步骤4中，灌浆所用的浆液为现做的。
18.与现有技术相比，本发明的一种基于地聚合物的水泥混凝土结构基层修 复方法，具有以下优点：(1)本发明的基于地聚合物的水泥混凝土结构基层 修复方法，发了地聚合
物灌浆材料，其耐久性好，浆液流动性好，结石强度 高且环保。(2)本发明的一种基于地聚合物的水泥混凝土结构基层修复方法， 采用的钻孔灌浆施工工艺简单，修复时间短，开放交通早；(3)本发明的一 种对水泥混凝土基层修复效果好，有效提高水泥混凝土路面结构承载能力， 延长道路的使用寿命；(4)本发明的一种基于地聚合物的水泥混凝土结构基 层修复方法，实用性强，经济效益好，具有较好的应用前景。
具体实施方式
19.以下结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步地详细说明。
20.本发明的一种基于地聚合物的水泥混凝土结构基层修复方法，具体按照 以下步骤实施：
21.步骤1，以水玻璃、烧碱和水为原料，按照1：(0.2
‑
0.3)：(2
‑
2.3)的质 量比制备激发剂溶液；
22.步骤2，以步骤1制备的激发剂溶液和矿粉、粉煤灰为原料，按照1： (0.50
‑
1.5)：(0
‑
0.5)的质量比制备浆液；
23.步骤3，更换混凝土路面破碎板，并在更换后的新板上朝下钻五个孔， 其中四个孔靠近新板的边角，一个孔位于新板的中部；
24.步骤4，使用步骤2制备的浆液先对四个靠近边角的孔进行灌浆，再向 中间的孔灌浆，灌浆的压力为0.3mpa
‑
0.5mpa，时间为10min
‑
15min。
25.本发明的一种基于地聚合物的水泥混凝土结构基层修复方法，属于水泥 混凝土路面钻孔灌浆技术领域。本发明开发了地聚合物灌浆材料，提出了地 聚合物灌浆就地修复旧水泥混凝土路面基层新方法。通过将地聚合物作为灌 浆材料，对旧水泥混凝土路面钻孔灌浆，提高了混凝土结构的承载能力和匀 质性。该工艺工序操作简便，不需大型机械作业，加固效果安全可靠，应用 前景较好。
26.浆液为地聚合物灌浆材料，采用碱性激发剂溶液激发高炉矿渣和粉煤灰 合成，激发剂溶液采用烧碱、水玻璃和水，按所要求的模数、浓度和比重进 行配制。配制完成后，基于这种灌浆材料对旧水泥混凝土路面进行灌浆修复。
27.(1)溶液的浓度
28.波美度是表示溶液浓度的一种方法，根据波美度确定溶液的相对密度：
[0029][0030]
式中：ρ——溶液的相对密度；be
′
——波美度；
[0031]
本发明所选用的激发剂溶液的相对密度要求为1.08～1.28，溶液的波美度 为10.0～30.0。
[0032]
(2)溶液的模数
[0033]
激发剂溶液采用液体硅酸钠制备，模数为溶液中的二氧化硅含量与氧化 钠含量的比值：
[0034]
[0035]
式中：n——溶液的模数；
[0036]
sio2，na2o——分别表示溶液中二氧化硅和氧化钠的质量百分比。
[0037]
本发明拟配制的激发剂溶液，其模数范围为0.5～3.5，采用氢氧化钠调整 溶液的模数。
[0038]
(3)激发剂溶液的配制
[0039]
激发剂溶液按下列公式进行配制：
[0040]
n＝5.516(ρ
‑
1)n
‑
2.28
[0041]
式中：n——水玻璃溶液的模数；
[0042]
n——水玻璃溶液中碱的当量浓度(mol)；
[0043]
ρ——溶液的相对密度。
[0044]
根据水玻璃溶液的技术性质和烧碱的纯度，按计算比例混合溶于水中， 即得所需碱含量、密度和模数的激发剂溶液。
[0045]
激发剂溶液配合比范围是：水玻璃：烧碱：水＝1:(0.2～0.3)：(2～2.3)。
[0046]
其中：
[0047]
水玻璃：相对密度为1.384，氧化钠含量为8.9％，模数为3.15；烧碱： 工业级。
[0048]
激发剂溶液在使用前12h以上准备，使固相充分溶解、聚合，在使用前 溶液的温度降低到常温。而浆液随时制备随时使用，可使用时间应为≥1h。
[0049]
更换旧水泥混凝土路面破碎板。水泥混凝土路面破碎板的结构承载能力 不满足加铺沥青面层的要求，不能采用灌浆方法就地修复，因此在灌浆之前 先更换破碎板。
[0050]
钻孔布置：钻孔直径为50mm1深度为0.5m，每块板布置5个钻孔其中 4个钻孔位于板角附件，离板边的距离为1m左右，1个钻孔位于板中。
[0051]
灌浆顺序：先进行板边孔位灌浆，再进行板中孔位灌浆。
[0052]
灌浆参数：灌浆压力为0.3mpa～0.5mpa，稳压时间为10min～15min。浆 料从钻孔冒出时应立即停止该孔灌浆，移至另一钻孔部位进行灌注。
[0053]
性能效果评价
[0054]
1.地聚合物灌浆材料性能试验
[0055]
(1)地聚合物灌浆材料的流动度和凝结时间
[0056]
本次试验采用模数为1.0，相对密度为1.15的溶液，按溶液与矿粉比为 0.50～1.50的范围制备浆液，测定浆液流动度，试验结果如表1。
[0057]
表1地聚合物灌浆材料的流动度
[0058][0059]
随着溶液矿粉比的增大，流动度增大，满足流动度小于20s要求时，溶 液矿粉比为≥1.0。
[0060]
浆液的凝结时间：初凝为20min～2.0h，终凝时间随模数增大而缩短，随 相对密度增大而缩短。
[0061]
(2)结石强度
[0062]
溶液的模数为1.0，相对密度为1.15时，激发s95磨细矿渣，不同溶液 矿渣比的结石强度试验结果如表2。
[0063]
表2地聚合物灌浆材料的结石强度
[0064][0065]
结石强度要求不低于基层材料的无侧限抗压强度，因此，满足强度要求 时，溶液矿渣比不大于1.25。针对本次试验所采用的的参数，确定溶液矿渣 比为1.0～1.25。
[0066]
地聚合物灌浆材料流动性和结石强度满足要求。
[0067]
2.地聚合物灌浆修复基层效果
[0068]
第一天灌浆处治长度为50m。第二天灌浆长度550m，取样3组，试验结 果如表3所示，强度满足基层材料强度要求。
[0069]
表3地聚合物灌浆材料的结石强度
[0070][0071]
灌浆前后路面弯沉值测试结果如表4，表中的弯沉值为该路段的平均值。
[0072]
表4灌浆前后弯沉值的变化
[0073][0074]
灌浆前后相邻板的弯沉值差及传荷系数检测结果如表5。
[0075]
表5灌浆前后相邻板差异路面弯沉值
[0076][0077]
(4)沥青路面结构承载能力评价
[0078]
旧水泥混凝土路面基层及水泥混凝土面板经处治后加铺沥青面层，对整 平层、下
面层、中面层和上面层的弯沉值进行了全面检测，结果如表6。
[0079]
表6旧水泥混凝土路面处治后加铺沥青面层弯沉值
[0080][0081]
旧水泥混凝土路面经处治后，各结构层的代表弯沉值均较小，说明结构 承载能力较高。
[0082]
由此可知，地聚合物灌浆后可显著降低板边弯沉值和相邻板边差异弯沉 值，提高旧水泥混凝土加铺沥青路面结构承载能力，延长道路使用寿命。
[0083]
实施例1
[0084]
本发明的一种基于地聚合物的水泥混凝土结构基层修复方法，具体按 照以下步骤实施：
[0085]
步骤1，以水玻璃、烧碱和水为原料，按照1：0.2：2的质量比制备激 发剂溶液；
[0086]
步骤2，以步骤1制备的激发剂溶液和矿粉、粉煤灰为原料，按照1： 0.50：0.1的质量比制备浆液；
[0087]
步骤3，更换混凝土路面破碎板，并在更换后的新板上朝下钻五个孔， 其中四个孔靠近新板的边角，一个孔位于新板的中部；
[0088]
步骤4，使用步骤2制备的浆液先对四个靠近边角的孔进行灌浆，再向 中间的孔灌浆，灌浆的压力为0.3mpa，时间为10min。
[0089]
实施例2
[0090]
本发明的一种基于地聚合物的水泥混凝土结构基层修复方法，具体按照 以下步骤实施：
[0091]
步骤1，以水玻璃、烧碱和水为原料，按照1：0.25)：(2.2)的质量比 制备激发剂溶液；
[0092]
步骤2，以步骤1制备的激发剂溶液和矿粉、粉煤灰为原料，按照1：1： 0.3的质量比制备浆液；
[0093]
步骤3，更换混凝土路面破碎板，并在更换后的新板上朝下钻五个孔， 其中四个孔靠近新板的边角，一个孔位于新板的中部；
[0094]
步骤4，使用步骤2制备的浆液先对四个靠近边角的孔进行灌浆，再向 中间的孔灌浆，灌浆的压力为0.4mpa，时间为13min。
[0095]
实施例3
[0096]
本发明的一种基于地聚合物的水泥混凝土结构基层修复方法，具体按 照以下步骤实施：
[0097]
步骤1，以水玻璃、烧碱和水为原料，按照1：0.3：2.3的质量比制备激 发剂溶液；
[0098]
步骤2，以步骤1制备的激发剂溶液和矿粉、粉煤灰为原料，按照1：1.5： 0.5的质量比制备浆液；
[0099]
步骤3，更换混凝土路面破碎板，并在更换后的新板上朝下钻五个孔， 其中四个孔
靠近新板的边角，一个孔位于新板的中部；
[0100]
步骤4，使用步骤2制备的浆液先对四个靠近边角的孔进行灌浆，再向 中间的孔灌浆，灌浆的压力为0.5mpa，时间为15min。
[0101]
因此，与现有技术相比，本发明的一种基于地聚合物的水泥混凝土结构 基层修复方法，具有以下优点：(1)本发明的基于地聚合物的水泥混凝土结 构基层修复方法，发了地聚合物灌浆材料，其耐久性好，浆液流动性好，结 石强度高且环保。(2)本发明的一种基于地聚合物的水泥混凝土结构基层修 复方法，采用的钻孔灌浆施工工艺简单，修复时间短，开放交通早；(3)本 发明的一种对水泥混凝土基层修复效果好，有效提高水泥混凝土路面结构承 载能力，延长道路的使用寿命；(4)本发明的一种基于地聚合物的水泥混凝 土结构基层修复方法，实用性强，经济效益好，具有较好的应用前景。
[0102]
上述说明示出并描述了本发明的若干优选实施例，但如前所述，应当理 解发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而 可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通 过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动 和变化不脱离发明的精神和范围，则都应在发明所附权利要求的保护范围 内。