[发明专利]一种地质聚合物土壤固结注浆材料

说明书

技术领域

本发明涉及一种注浆材料，更具体地说是涉及一种用于道路土路基注浆加固的地质聚合物土壤固结注浆材料。

背景技术

近年来市政、公路建设的飞速发展，交通流量和轴重迅速增加，市政道路和公路经过一段时间的使用后，会产生沉陷、翻浆、裂缝等各种结构性缺损。现有的维修技术主要是对道路面层进行重新处理或道路结构翻挖重筑，需要较长时间的交通封闭；面层处理无法根治病害，翻挖重筑工程造价高、且环境污染及社会影响均较大，因此采取非开挖、能迅速开放交通的维修技术是社会的需要。采取注浆非开挖技术的重要内容之一是注浆材料，特别是对有缺陷的土路基注浆后能重新稳定并提高承载能力是注浆非开挖维修技术的关键，也是确保道路正常运营的主要方面。

目前道路注浆的材料主要为无机、有机两大类，其中无机类以水泥、粉煤灰、水玻璃浆材等为主，这些材料的缺陷主要是需水量大、渗透性差、注入能力有限、与土体无化学反应道路土基固结稳定性差；有机类以环氧树脂类、聚胺酯类等为主，这些材料的缺陷主要是具有一定的毒性、对环境污染大且价格昂贵，所以道路土基加固中基本不用。

中国专利申请CN2004100156961公开了一种地质聚合物土壤固结注浆材料，以解决土路基稳定性差和承载能力低的问题，其特点在于通过对粉煤灰、矿渣、钢渣的配料中掺入一定量的由硅酸钠或硅酸钾组成的碱性激发剂，使粉煤灰、矿渣等具有潜在活性的凝胶材料充分反应，同时还可以促使土壤中硅氧四面体和铝氧六面体等矿物质发生交链反映，提高其聚合度，使注浆材料结构致密，从而导致其土壤固结体的早期强度提高和后期强度的稳定性，但是该注浆材料使用的水量仍偏大。

由于用水量对早期的强度影响非常大，因此在实际使用和操作的过程中，必须严格控制注浆材料的PH值和用水量，以使注浆材料达到最佳的使用效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型的地质聚合物土壤固结注浆材料，以解决土路基稳定性差和承载能力低的问题，克服现有技术的缺陷。

本发明所采用的的技术方案如下：

本发明所提供的地质聚合物土壤固结注浆材料的组成为：干粉混合料、非极性碱性表面活性剂溶液和水；所述的干粉混合料包括粉煤灰、矿渣、钢渣、高钙粉煤灰和碱性激发剂，其中碱性激发剂为固体硅酸钠或固体硅酸钾；所述的非极性碱性表面活性剂溶液由人或动物的毛发和氢氧化钠溶液配制而成；所述的水为纯水或工业用水。

上述非极性碱性表面活性剂溶液由动物毛发和重量百分比浓度为2.5～15％氢氧化钠溶液配制而成，其中每100克氢氧化钠溶液中加入人或动物毛发3～25克。

上述干粉混合料组成按重量百分比计为：

粉煤灰     0～65％，

矿渣       15～60％，

钢渣       5～35％，

高钙粉煤灰 4～10％，

碱性激发剂 5～15％；

每100克干粉混合料中，加入非极性碱性表面活性剂溶液1～10g，加入水20～30g。

使用高钙粉煤灰有助于提高浆体强度和土壤固结体的早期强度，但当其中的游离氧化钙含量低于2.8％(w/w)时，高钙粉煤灰的早强效果不明显，当游离氧化钙的含量过高时，则会引起浆体体积膨胀，影响土壤固结体体积的稳定性。

粉煤灰的活性取决于其中二氧化铝和三氧化二铝的含量，本发明土壤固结注浆材料中粉煤灰所含的二氧化铝和三氧化二铝的总量应不小于70％(w/w)。

水是注浆材料的必须反应物之一，其PH值应大于6.5，同时由于用水量对早期强度影响非常大，因此在实际使用过程中，必须严格控制本发明地质聚合物土壤固结注浆材料的PH值和用水量，以达到最佳的使用效果。

浆体颗粒细度越小，其渗透性越好，强度越高，本发明综合渗透性及强度效果和制备成本因素，确定本发明地质聚合物土壤固结注浆材料的原料的细度必须控制到通过45um筛的数量超过90％。

上述地质聚合物土壤固结注浆材料的固体干粉配方中，各组份的细度要求达到通过45um筛的数量超过90％。粉煤灰中二氧化硅和三氧化二铝的总量大于70％(w/w)；高钙粉煤灰中游离氧化钙的含量为2.8～12％(w/w)；碱性激发剂是本发明地质聚合物土壤固结注浆材料的关键组份，由硅酸钠或硅酸钾组成，其固体模数要求达到2.0～2.4，液体波美度要求达到32～40°。