道路化學(xué)注漿材料試驗研究與工程應(yīng)用

李利 鄭永強 陳松 江豪

摘要： 闡述了道路化學(xué)注漿的機理和工程特性，對注漿固化物材料進行了試驗研究，主要是對其抗壓和抗拉強度試驗，并結(jié)合具體的工程實例，介紹了該技術(shù)在湖北武（漢）英（山）高速公路中的應(yīng)用。工程實例應(yīng)用表明，道路化學(xué)注漿技術(shù)是一種高效快速處治路面內(nèi)部病害的方法，廣泛應(yīng)用于道路養(yǎng)護工程中。

Abstract： The mechanism and engineering characteristics of road chemical grouting are expounded， and the experimental research on grouting solidified material is carried out， which is mainly on its compressive and tensile strength tests. Combined with specific engineering examples， this paper introduces the application of this technology in Wu（H） Ying（Shan） Expressway in Hubei Province. Application of engineering example shows that the road chemical grouting technology is a kind of efficient and quick way to treat the pavement internal disease， which is widely used in road maintenance engineering.

關(guān)鍵詞： 道路化學(xué)注漿；技術(shù)特點；工程實例；道路養(yǎng)護

Key words： road chemical grouting；technical characteristics；engineering examples；road maintenance

中圖分類號：U416.216 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）03-0110-03

0 引言

道路化學(xué)注漿技術(shù)是一種路面快速維修的新技術(shù)，在我國高速公路中廣泛進行應(yīng)用，其原理是向道路基層及面層中快速注入化學(xué)黑白料，化學(xué)材料可以很快發(fā)生反應(yīng)，體積增大及快速膨脹，有效地填充在道路內(nèi)部的空隙中，使周圍松散的部分得到擠壓，從而增強了路面的整體強度，實現(xiàn)快速高效的處治路面內(nèi)部病害。該注漿技術(shù)的工程特性主要有：①膨脹性非常高：黑白材料組合反應(yīng)的膨脹比達(dá)到1∶25，有效進入空隙中；②早期強度很高：注漿過程快速，無需封閉交通，黑白化學(xué)材料混合后可在短時間內(nèi)達(dá)到整體強度的90%；③隔水、綠色環(huán)保：黑白化學(xué)材料發(fā)泡形成固體后，水分無法進入，不污染環(huán)境；④創(chuàng)傷?。鹤{是鉆孔約為16mm，對路面的創(chuàng)傷很??；⑤強度保持時間長：首次注漿后，高聚物注入道路內(nèi)部空隙中，與路面中的材料有很好的粘接性，使道路基層強度可以長時間地維持在較高的水平。該技術(shù)方法靈活、具有多種突出優(yōu)點，是增強路面基層強度有效的一種方法。筆者對其注漿材料進行了抗壓和抗拉試驗，得出其最佳的配合比并應(yīng)用于工程實例中，并根據(jù)道路化學(xué)注漿技術(shù)在湖北武英高速公路中的應(yīng)用，介紹其施工工藝及處治效果。

1 注漿材料的試驗研究

用直徑為80mm，高為75mm的圓柱形鐵模進行試件成形。將道路化學(xué)注漿中的黑料和白料按不同的配比進行配制，緩緩倒入杯中并快速進行攪拌，等混合均勻后，再倒入模具中，如圖1所示，待化學(xué)注漿材料發(fā)泡到一定程度后，將模具蓋板迅速蓋上并同時施加壓力，待反應(yīng)完全結(jié)束后再進行脫模，如圖2所示。再分別進行抗壓和抗拉試驗。

1.1 抗壓強度試驗

將黑料與白料配比為0.5∶1、0.5∶1.5、1∶1、1∶1.5制成4組試件，即試件有4組不同的膨脹倍率，每組5個，共計20個試件分別進行無側(cè)限抗壓強度試驗，如表1所示。

由以上的試驗數(shù)據(jù)可得出：隨著混合料的密度的增大，其無側(cè)限抗壓強度變化很小，均在2.0MPa左右，為了使道路化學(xué)注漿材料膨脹時可以有效地擠密周圍松散的介質(zhì)，要求注漿混合料的發(fā)泡膨脹率到達(dá)15為最好，可以看出當(dāng)黑料與白料的配比在1∶1時，發(fā)泡的膨脹率最大，達(dá)到了14，符合要求。

1.2 抗拉強度試驗

為了測定道路化學(xué)注漿固化物材料的抗拉強度，按黑料與白料配比為0.5∶1、0.5∶1.5、1∶1、1∶1.5制成4組試件，即試件有4組不同的膨脹倍率及固化密度，每組5個，共計20個試件分別進行無側(cè)限抗壓強度試驗，如表2所示。

由以上的試驗數(shù)據(jù)可知：在不同的試驗配比下，其抗拉強度變化很小，均在0.8MPa左右，均符合道路注漿材料試驗要求，為了更好地擠密周圍松散介質(zhì)，要求其膨脹倍率在15為宜，綜上所述，在黑料：白料為1∶1時，發(fā)泡倍率最大。

2 工程應(yīng)用簡況

2.1 工程概況

湖北省武（漢）英（成）高速公路是雙向六車道，主路線長約103.4km，設(shè)計時速為110km，2009年12月通車，路面結(jié)構(gòu)組成形式為：22cm瀝青混凝土面層+16cm水穩(wěn)碎石上基層+24cm水穩(wěn)砂礫或石屑下基層+23cm砂礫墊層（軟弱路段）。截止目前路面總體良好，但由于重載車輛較多，某些路段出現(xiàn)了裂縫、車轍、唧漿等病害，其中如唧漿等內(nèi)部病害最難防治。經(jīng)過現(xiàn)場調(diào)查與檢測，發(fā)現(xiàn)某些路段的彎沉值較大。經(jīng)過諸多方案的對比，擬選用在有病害的路段實施化學(xué)注漿技術(shù)，以加強基層的強度。

2.2 道路化學(xué)注漿的處治過程

高聚物化學(xué)注漿的施工流程為：控制道路交通→選擇注漿的路段→確定注漿的孔位→注漿前的彎沉檢測→實施鉆孔→安裝注漿的導(dǎo)管→開始注漿→封住孔眼→注漿后再次進行彎沉的檢測→清掃施工的路面→恢復(fù)交通。

在武英高速路面維修中采用的化學(xué)注漿的孔布置方試是沿裂縫布置。如圖3所示。

在進行化學(xué)注漿鉆孔時應(yīng)使長鉆和較短的鉆進行配合使用，先用較短的再用長鉆，短鉆與長鉆的使用約為1？誜2，其中短鉆使用時間50～65s，長鉆使用時間120～145s，孔深約為75cm。在進行化學(xué)注漿過程中應(yīng)時刻防治路面因注漿過量而引起路面鼓包等現(xiàn)象，若發(fā)現(xiàn)在鉆孔注漿旁有隆起的現(xiàn)象，應(yīng)及時停止注漿。

2.3 注漿前后路況檢測

對有路面病害的地方實施道路化學(xué)注漿，在實施注漿前后進行了彎沉檢測，注漿前后的彎沉值如表3所示。

由表3可見，注漿后路面的彎沉值變小，并且減少的幅度較大，反映出注漿后路面的強度有所提高，承載力明顯增強，化學(xué)注漿技術(shù)對基層的強度有明顯的增強。除此之外，實施注漿后3個月，筆者再次進行了調(diào)查，如圖4所示，發(fā)現(xiàn)該路段路況良好，沒有發(fā)生新的路面病害，且彎沉檢測值變化不大，表明道路化學(xué)注漿技術(shù)是處治路面內(nèi)部病害有效的方法。

3 結(jié)論

道路化學(xué)注漿技術(shù)是利用黑白兩種化學(xué)材料混合發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)后兩者的體積急劇膨脹的原理，來填充路面內(nèi)部中存在的空隙并擠密周圍松散的介質(zhì)，以此來增強路面基層的強度，根據(jù)對道路化學(xué)注漿材料的室內(nèi)試驗研究，得出當(dāng)混合料中黑料與白料的配比在1：1時，發(fā)泡的膨脹倍率最大，并將其應(yīng)用于武英高速公路中，處治效果明顯，對道路養(yǎng)護行業(yè)具有重要的意義。

參考文獻：

[1]劉志遠(yuǎn).高聚物注漿材料工程特性的試驗研究[D].鄭州：鄭州大學(xué)，2007.

[2]王瑋岳，張寶祥.高聚物注漿技術(shù)分析[J].交通標(biāo)準(zhǔn)化，2014，42（9）：162-163.

[3]李興海，鐘昕，鐘燕輝，等.高聚物注漿技術(shù)在湖北京珠高速公路中的應(yīng)用[J].公路交通科技，2009（9）：92-97.

[4]鄔俊峰，孫柏林，黃儉才，胡國祥.高聚物注漿在路面內(nèi)部病害處治中的應(yīng)用[J].北方交通，2013（9）：1-2.