[发明专利]一种膨胀型地质聚合物注浆材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种膨胀型地质聚物注浆材料及其制备方法，该型地聚物注浆材料主要由A、B两种组分按比例混合制备而成。所述组分A原料包括：粉煤灰、偏高岭土、矿渣、缓凝剂、异氰酸酯、匀泡剂、催化剂、抗裂纤维和水；所述组分B主要成分是碱激发剂。本发明的膨胀型地质聚合物材料制备工艺简单、膨胀性好、不开裂、渗透性好、抗压强度高、耐久性好等优点，有效解决常规注浆材料膨胀性差，填充不密实，收缩开裂，易发二次病害等问题。可用于水泥板块脱空、路面基层和路基病害的快速治理，并可满足相关建筑领域应用。

技术领域

本发明属于道路养护技术领域，涉及一种膨胀型地质聚合物注浆材料及其制备方法。

应用背景

道路在行车荷载和复杂自然环境综合作用下，会出现基层冲刷脱空、路基湿软沉陷、局部强度不足等病害。传统的养护措施需要封闭交通，进行“开膛破肚”式维修。此类处治方案资金投入多，保养周期长，严重影响市民的日常出行。采取注浆非开挖的道路深层病害快速处治技术是解决上述问题的有效途径。

地质聚合物材料因其独特的理化性能引起道路养护领域广泛关注。其主要利用工业废渣矿物活性成分等材料，通过碱激发剂形成胶凝体结构的无机高性能高分子胶结料。并且能渗透到被加固土体及路面基层路基或具有一定活性矿物材料(如砂、石)的界面内，并与界面内的矿物活性进行化学反应，快速形成强度，与被加固体紧密连成一体。CN105819719号中国专利文献公开了一种高强度地聚物注浆材料，其特点在于，以磷酸盐和或多聚磷酸盐、偏高岭土、粉煤灰、水玻璃、碱性化合物、水等为原料，利用磷酸盐或多聚磷酸盐水解产生H⁺，促进原料水解反应，其自身生成复盐，均匀分布在地聚物中，增强地聚物力学性能。CN1439451A号中国专利文献公开了一种粉煤灰基地聚物注浆材料，制备的材料具有良好的流动性和工作性，早期强度高等特点。

由于路面基层或路基中存在许多微小的缝隙，这就要求注浆材料一方面能够渗入这些空隙，另一方面具有一定的膨胀性，在材料固化过程中起到填充挤密作用。如果材料中没有添加膨胀补偿剂，容易导致灌浆料后期出现收缩开裂的问题。特别是治理水泥板块脱空，易填充不密实，造成二次脱空。目前，工程中应用的地聚物注浆材料膨胀性能明显不足，即使添加膨胀剂，有极其微弱的膨胀性，也以牺牲材料后期强度为代价。

发明内容

本发明提出的一种膨胀型地质聚合物注浆材料及其制备方法，其目的旨在解决上述地聚物注浆材料在应用中存在的不足，在保障地聚物注浆材料流动性好，渗透性强等自身优势的前提下，赋予刚性材料优异的膨胀性，同时不降低材料的整体强度。

本发明为解决上述提出的问题所采用的技术方案为：

一种膨胀型地质聚合物注浆材料，其原料按质量份数计包括：

组分A：粉煤灰30~70份，偏高岭土0~20份，矿渣30~80份，缓凝剂0.5~1.5份，异氰酸酯5~30份，匀泡剂0.1~0.5，催化剂0~1份，抗裂纤维1~5份，水40~100份。

组分B：碱激发剂添加量20~80份。

按上述方案，粉煤灰中SiO₂和Al₂O₃总量不低于80%，粒径不超过800目；偏高岭土由高岭土通过高温煅烧活化得到，粒径不超过400目；矿渣粒径不超过800目，CaO含量不低于30%。

按上述方案，缓凝剂可为酒石酸、柠檬酸、磷酸盐中的至少一种。优选地，所述缓凝剂为多聚磷酸钠，不仅起缓凝作用，还有助于提高注浆材料强度。

按上述方案，异氰酸酯可为烷基单异氰酸酯、苯基单异氰酸酯或多异氰酸酯。优选地，所述异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯或多苯基甲烷多异氰酸酯，有利于形成高分子网络结构，保证材料强度。

按上述方案，匀泡剂为有机硅油、棕榈油、油酸、蓖麻油中的一种或多种。