一种早强、高韧注浆材料及其制备方法

本发明属于注浆材料，涉及一种早强、高韧注浆材料及其制备方法。

背景技术：

1、本发明背景技术中公开的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

2、我国交通建设快速发展，到2025年全国公路总里程将增加约30万公里，持续向人口密集区发展，其中滨海岩溶区分布广泛。滨海岩溶区水系丰富，受潮汐作用影响严重，土体含盐量高，温度变化、水位波动造成土体松散、盐分析出，土体强度降低无法承受道路负荷而产生空洞；且溶洞发育，土体易流失造成道路结构承载力下降，道路发生破坏，严重影响公路运营安全及人命生命财产安全，成为制约滨海岩溶区交通运输体系发展的一大难题。

3、目前，注浆治理因快速、高效、对交通干扰小且能根治脱空病害广泛应用。其中，注浆材料主要分为水泥基类注浆材料和高分子类注浆材料。水泥基类注浆材料具有强度高、价格低廉等优点，通过外加剂可以实现流动性可控、凝结时间易调节，使材料满足工程需求；高聚物类注浆材料具有流动性好、轻质、膨胀率高等优点，通过改变材料密度及组分掺量可以改变其工作性能从而广泛应用于路基脱空病害治理。

4、虽然滨海岩溶区路基脱空病害注浆治理材料的应用取得了一定的进展，但是，发明人发现，材料本身存在以下缺点：(1)地下水波动频繁，干湿循环作用下材料易干缩开裂；(2)循环荷载作用下道路结构发生变形，注浆材料将会发生较大变形，道路结构受力不均造成二次破坏；(3)滨海岩溶区海水侵蚀，注浆材料耐久性降低；(4)滨海岩溶区环境复杂，注浆材料凝结时间长，注浆治理后道路养护时间长，交通干扰大，且对地下水扰动较大；(5)高分子材料价格昂贵，注浆治理成本较高且效果较差。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明提供了一种适用于滨海岩溶区路基脱空病害治理的早强、高韧注浆材料及其制备方法，该方法减少了聚合物的掺量，降低了成本，同时在硫铝酸盐水泥中聚合物单体进行原位聚合，提高了水泥与聚合物的相容性，得到的注浆材料具有良好的韧性及强度，并且具有较高的抗侵蚀性，在复杂滨海岩溶环境下，体积稳定，能够更好地满足滨海岩溶区道路工程脱空病害治理需求。

2、具体地，本发明是通过如下技术方案实现的：

3、在本发明第一方面，一种早强、高韧注浆材料，包括a组分和b组分，其中，按重量份计，a组分包括：90～95份聚合物单体、5～10份交联剂、135-142.5份水；b组分包括：70～90份硫铝酸盐水泥、10～30份掺合料、0.2～2份发泡剂、0.5～2份引发剂、110份水；a组分和b组分的质量比为3：50。

4、在本发明第二方面，一种早强、高韧注浆材料的制备方法，包括如下步骤：

5、工序一：a组份的制备：按比例称取聚合物单体加入水中，超声分散二十分钟，使单体均匀分散在水中，聚合体单体分散均匀后按比例称取交联剂，然后加入到聚合物单体中搅拌均匀；

6、工序二：b组分的制备：按比例称取硫铝酸盐水泥、掺合料、发泡剂和引发剂加入到水中搅拌均匀；

7、工序三：将a、b组分按质量比混合即可制得早强、高韧注浆材料。

8、在本发明的第方三面，任一所述的用于滨海岩溶区路基脱空病害注浆治理的早强、高韧注浆材料和/或所述的制备方法得到的注浆材料在道路领域中的应用。

9、本发明一个或多个实施例具有以下有益效果：

10、(1)、本发明获得的早强、高韧注浆材料具有早强、凝结时间可控等特点，可以根据道路工程需求调控凝结时间；早期强度高强度，道路不需要养护，交通荷载作用下整体结构稳定，治理效果良好。

11、(2)、本发明获得的早强、高韧注浆材料，通过聚合物单体在硫铝酸盐水泥中进行原位聚合，降低了聚合物前期对水泥水化反应过程的不利影响，同时活性官能团(羧基等)可以与水泥水化产物进行反应，提升了聚合物与无机材料之间相容性、结合性，形成了有机-无机互穿网络结构，降低了材料的干缩开裂，增强了材料的韧性、抗侵蚀等性能，并加入适量的掺合料，使材料更加致密，材料抗渗性更好。

12、(3)、本发明获得的早强、高韧注浆材料，通过加入发泡剂，使注浆结石体更加轻质，注入道路结构后，对原有道路结构产生的应力较小，降低了注浆材料对既有道路结构的影响。

13、(4)、本发明获得的早强、高韧注浆材料，聚合物掺入量较少，所用材料均为环保型材料，材料总体成本较低且绿色环保。

技术特征：

1.一种早强、高韧注浆材料，其特征在于，包括a组分和b组分；按重量份计，a组分包括：90～95份聚合物单体、5～10份交联剂、135-142.5份水；b组分包括：70～90份硫铝酸盐水泥、10～30份掺合料、0.2～2份发泡剂、0.5～2份引发剂、110份水；a组分和b组分的质量比为3：50。

2.根据权利要求1所述早强、高韧注浆材料，其特征在于，所述聚合物单体选自丙烯酰胺类单体、丙烯酸盐类单体、丙烯酸酯类单体中的一种或多种；优选的，为丙烯酰胺类单体。

3.根据权利要求1所述早强、高韧注浆材料，其特征在于，所述交联剂选自l-2交联剂、二甲基双丙烯酰胺、有机硼交联剂、有机钛交联剂中的一种或多种；优选的，为l-2交联剂。

4.根据权利要求1所述早强、高韧注浆材料，其特征在于，所述掺合料选自粉煤灰、硅灰、沸石粉中的一种或多种；优选的，为硅灰。

5.根据权利要求1所述早强、高韧注浆材料，其特征在于，所述发泡剂选自十二烷基硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠中的一种或多种；优选的，为十二烷基硫酸钠。

6.根据权利要求1所述早强、高韧注浆材料，其特征在于，所述引发剂选自过硫酸钾、过硫酸钠、过硫酸铵中的一种或多种；优选的，为过硫酸钾。

7.根据权利要求1-6任一项所述早强、高韧注浆材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

8.根据权利要求7所述制备方法，其特征在于，工序一中超声时间为10-30分钟。

9.根据权利要求1-6任一项所述早强、高韧注浆材料和/或权利要求7-9任一项所述的制备方法得到的注浆材料在道路领域中的应用。

10.根据权利要求9所述应用，其特征在于，所述应用为滨海岩溶区路基脱空病害注浆治理。

技术总结
本发明涉及一种早强、高韧注浆材料及其制备方法。本发明的注浆材料组分包括：包括A组分和B组分；按重量份计，A组分包括：90～95份聚合物单体、5～10份交联剂、135‑142.5份水；B组分包括：70～90份硫铝酸盐水泥、10～30份掺合料、0.2～2份发泡剂、0.5～2份引发剂、110份水；A组分和B组分的质量比为3：50。本发明注浆材料具有早强、高韧性、体积稳定性好、抗侵蚀性强及价格低廉等优点，能够实现滨海岩溶区路基脱空病害的高效治理。

技术研发人员：李召峰,周志浩,林久卿,李晓亮,王彦哲,高晓杰,杨鹏帅,牛昊,刘致延
受保护的技术使用者：山东大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/21