一种黄土路基路面沉陷用发泡低碳水泥复合注浆材料及其应用的制作方法

1.本发明属于道路注浆修复技术领域，具体涉及一种黄土路基路面沉陷用发泡低碳水泥复合注浆材料及其应用。


背景技术：

2.全国首次自然灾害综合风险公路承灾体普查山西省试点阶段调查结果显示，山西省道路沉陷与塌陷(最直接体现路面沉陷)一二级灾害点共计355处，其中80％是由于强降雨引起黄土湿陷性造成，黄土路基路面沉陷病害异常严峻。当前对黄土路基路面沉陷处治通常使用的方法是水泥注浆或高压旋喷桩，然而注浆处治或高压旋喷桩处治后经过1-3年的运行路面沉陷又会反复出现。因此，黄土路基路面沉陷用新型注浆材料及应用关键技术的研发迫在眉睫。


技术实现要素：

3.为解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种黄土路基路面沉陷用发泡低碳水泥复合注浆材料及其应用。本发明可充分提高在建公路和运营公路黄土路基路面沉陷的处治能力和使用寿命，产生显著的经济社会效益。
4.所述的黄土路基路面沉陷用发泡低碳水泥复合注浆材料的组成包括10-20质量份的循环流化床粉煤灰、10-20质量份的循环流化床炉底渣、50-60质量份的低碳水泥、10质量份的高钙铝矾土、5-10质量份的油性聚氨酯。
5.所述的黄土路基路面沉陷用发泡低碳水泥复合注浆材料的制备方法为：先将循环流化床粉煤灰、循环流化床炉底渣、低碳水泥、高钙铝矾土与水搅拌10-15min混合均匀，其中水固比为0.6-1.0:1.0，然后加入油性聚氨酯继续搅拌15-30s，即得黄土路基路面沉陷用发泡低碳水泥复合注浆材料。
6.所述的黄土路基路面沉陷用发泡低碳水泥复合注浆材料的施工方法为：先进行注浆前病害检测、然后选择注浆方式、再依次进行布孔、钻孔、下pvc注浆管、压水、布设注浆帽、调配黄土路基路面沉陷用发泡低碳水泥复合注浆材料、注浆、注浆效果检验、封孔。
7.所述的注浆前病害检测采用目测结合电阻率法综合评价，若等电阻率曲线出现明显波动或差异时判定为异常，即出现病害，依据异常区域形状判断病害类型，病害类型包括裂缝、错台和塌陷。
8.所述注浆方式为板底注浆、基底注浆或加压注浆。
9.所述布孔采用梅花形布孔，沿着路面沉陷裂缝或错台处周边30-50mm呈s型梅花布孔，孔径为49-80mm，孔深为5-20m。
10.所述压水采用高压潜水泵，直到注浆孔压出来的水呈清澈状时停止压水。
11.所述注浆采用水泥双浆泵或水泥单浆泵，以注浆压力达到0.8-1.0mpa时结束注浆。
12.使用水泥单浆泵时要求注浆材料配制完成后5-15min内完成注浆完成。
13.所述注浆效果检验采用探地雷达、落锤式弯沉仪、电阻率法或钻探取芯法进行，若无明显突变现象或芯样完整则判定为注浆效果优良，反之则需要补充注浆。
14.进一步，注浆完成后进行黄土路基边坡落水洞的回填，回填落水洞后需要压实落水洞填埋土体或集料。
15.进一步，在落水洞与路面沉陷中间沿着道路边坡布置一排5-10m的注浆帷幕。以防止黄土边坡落水洞水分渗入黄土路基，阻隔落水洞与黄土路基的水路通道。
16.本发明制备的黄土路基路面沉陷用发泡低碳水泥复合注浆材料具有微膨胀(发泡)特性、优异的力学特性、超低的渗透系数、优异的耐久性及绿色环保等优点。将其应用于黄土路基路面沉陷的注浆处治，可快速修复黄土路基路面沉陷病害，缩短注浆的施工周期，防止黄土边坡落水洞水分渗入黄土路基，阻隔落水洞与黄土路基的水路通道，使黄土地区路基路面长期安全稳定的运营，延长黄土地区高速公路的使用寿命。
具体实施方式
17.实施例1：
18.本实施例中的黄土路基路面沉陷用发泡低碳水泥复合注浆材料由10％循环流化床粉煤灰、10％循环流化床炉底渣、60％低碳水泥(牌号为p.o.32.5)、10％高钙铝矾土、10％油性聚氨酯组成；先将循环流化床粉煤灰、循环流化床炉底渣、低碳水泥、高钙铝矾土与水搅拌15min使之混合均匀，其中水固比为0.6:1.0，然后加入油性聚氨酯搅拌30s，制备得到黄土路基路面沉陷用发泡低碳水泥复合注浆材料。
19.所述的黄土路基路面沉陷用发泡低碳水泥复合注浆材料的施工方法为：先进行注浆前病害检测、然后选择基底注浆、再依次进行布孔、钻孔、下pvc注浆管、压水、布设注浆帽、调配黄土路基路面沉陷用发泡低碳水泥复合注浆材料、注浆、注浆效果检验、热沥青封孔。其中注浆前病害检测采用目测结合电阻率法综合评价，若等电阻率曲线出现明显波动/差异时判定为异常，即出现病害，依据异常区域形状可推断出裂缝、错台、塌陷等具体病害类型。布孔采用梅花形布孔，沿着路面沉陷裂缝处周边50mm呈s型梅花布孔，孔径取50mm，孔深取5m。压水选用高压潜水泵，直到注浆孔压出来的水呈清澈状时停止压水。注浆选用水泥双浆泵，要求15min内必须将配制好的浆液注射完成，以注浆压力达到0.8mpa作为注浆结束的标准。注浆效果评价采用钻探取芯法进行，基本性能如表1所示，固化7d芯样抗压强度达28.5mpa，远大于国家标准要求(7d抗压强度≥15mpa)，芯样密度为1.68g/cm3，渗透系数为2.5*10-6
cm/s，芯样完整，无明显破损。
20.表1.芯样的基本性能
[0021][0022]
实施例2：
[0023]
本实施例中的黄土路基路面沉陷用发泡低碳水泥复合注浆材料由20％循环流化床粉煤灰、10％循环流化床炉底渣、50％低碳水泥(牌号为p.o.32.5)、10％高钙铝矾土、
10％油性聚氨酯组成；先将循环流化床粉煤灰、循环流化床炉底渣、低碳水泥、高钙铝矾土与水配置并搅拌15min使之混合均匀，其中水固比为0.8:1.0，然后加入油性聚氨酯搅拌30s，制备得到黄土路基路面沉陷用发泡低碳水泥复合注浆材料。
[0024]
所述的黄土路基路面沉陷用发泡低碳水泥复合注浆材料的施工方法为：先进行注浆前病害检测、然后选择加压注浆、再依次进行布孔、钻孔、下pvc注浆管、压水、布设注浆帽、调配黄土路基路面沉陷用发泡低碳水泥复合注浆材料、注浆、注浆效果检验、热沥青封孔。其中注浆前病害检测采用目测结合电阻率法综合评价，若等电阻率曲线出现明显波动/差异时判定为异常，即出现病害，依据异常区域形状可推断出裂缝、错台、塌陷等具体病害类型。布孔采用梅花形布孔，沿着路面沉陷错台处周边30mm呈s型梅花布孔，孔径取50mm，孔深取15m。压水选用高压潜水泵，直到注浆孔压出来的水呈清澈状时停止压水。注浆选用水泥双浆泵，要求15min内必须将配制好的浆液注射完成，以注浆压力达到1.0mpa作为注浆结束的标准。注浆效果评价采用钻探取芯法进行，基本性能如表2所示，固化7d芯样抗压强度达26.2mpa，远大于国家标准要求(7d抗压强度≥15mpa)，芯样密度为1.95g/cm3，渗透系数为6.8*10-6
cm/s，芯样完整，无明显破损。
[0025]
表2.芯样的基本性能
[0026][0027]
实施例3：
[0028]
本实施例中的黄土路基路面沉陷用发泡低碳水泥复合注浆材料由20％循环流化床粉煤灰、15％循环流化床炉底渣、50％低碳水泥(牌号为p.o.32.5)、10％高钙铝矾土、5％油性聚氨酯组成；先将循环流化床粉煤灰、循环流化床炉底渣、低碳水泥、高钙铝矾土与水配置并搅拌15min使之混合均匀，其中水固比为1.0:1.0，然后加入油性聚氨酯搅拌30s，制备得到黄土路基路面沉陷用发泡低碳水泥复合注浆材料。
[0029]
所述的黄土路基路面沉陷用发泡低碳水泥复合注浆材料的施工方法为：先进行注浆前病害检测、然后选择加压注浆、再依次进行布孔、钻孔、下pvc注浆管、压水、布设注浆帽、调配黄土路基路面沉陷用发泡低碳水泥复合注浆材料、注浆、注浆效果检验、热沥青封孔。其中注浆前病害检测采用目测结合电阻率法综合评价，若等电阻率曲线出现明显波动/差异时判定为异常，即出现病害，依据异常区域形状可推断出裂缝、错台、塌陷等具体病害类型。布孔采用梅花形布孔，沿着路面沉陷坍塌处周边30mm呈s型梅花布孔，孔径取50mm，孔深取20m；压水选用高压潜水泵，直到注浆孔压出来的水呈清澈状时停止压水。注浆选用水泥双浆泵，要求10min内必须将配制好的浆液注射完成，以注浆压力达到1.0mpa作为注浆结束的标准。注浆效果评价采用钻探取芯法进行，基本性能如表3所示，固化7d芯样抗压强度达24.8mpa，远大于国家标准要求(7d抗压强度≥15mpa)，芯样密度为2.05g/cm3，渗透系数为1.5*10-5
cm/s，芯样完整，无明显破损。
[0030]
表3.芯样的基本性能
[0031]