道路化学注浆材料试验研究与工程应用

摘要： 阐述了道路化学注浆的机理和工程特性，对注浆固化物材料进行了试验研究，主要是对其抗压和抗拉强度试验，并结合具体的工程实例，介绍了该技术在湖北武（汉）英（山）高速公路中的应用。工程实例应用表明，道路化学注浆技术是一种高效快速处治路面内部病害的方法，广泛应用于道路养护工程中。

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.

关键词： 道路化学注浆；技术特点；工程实例；道路养护

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

中图分类号：U416.216 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2017）03-0110-03

0 引言

道路化学注浆技术是一种路面快速维修的新技术，在我国高速公路中广泛进行应用，其原理是向道路基层及面层中快速注入化学黑白料，化学材料可以很快发生反应，体积增大及快速膨胀，有效地填充在道路内部的空隙中，使周围松散的部分得到挤压，从而增强了路面的整体强度，实现快速高效的处治路面内部病害。该注浆技术的工程特性主要有：①膨胀性非常高：黑白材料组合反应的膨胀比达到1∶25，有效进入空隙中；②早期强度很高：注浆过程快速，无需封闭交通，黑白化学材料混合后可在短时间内达到整体强度的90%；③隔水、绿色环保：黑白化学材料发泡形成固体后，水分无法进入，不污染环境；④创伤小：注浆是钻孔约为16mm，对路面的创伤很小；⑤强度保持时间长：首次注浆后，高聚物注入道路内部空隙中，与路面中的材料有很好的粘接性，使道路基层强度可以长时间地维持在较高的水平。该技术方法灵活、具有多种突出优点，是增强路面基层强度有效的一种方法。笔者对其注浆材料进行了抗压和抗拉试验，得出其最佳的配合比并应用于工程实例中，并根据道路化学注浆技术在湖北武英高速公路中的应用，介绍其施工工艺及处治效果。

1 注浆材料的试验研究

用直径为80mm，高为75mm的圆柱形铁模进行试件成形。将道路化学注浆中的黑料和白料按不同的配比进行配制，缓缓倒入杯中并快速进行搅拌，等混合均匀后，再倒入模具中，如图1所示，待化学注浆材料发泡到一定程度后，将模具盖板迅速盖上并同时施加压力，待反应完全结束后再进行脱模，如图2所示。再分别进行抗压和抗拉试验。

1.1 抗压强度试验

将黑料与白料配比为0.5∶1、0.5∶1.5、1∶1、1∶1.5制成4组试件，即试件有4组不同的膨胀倍率，每组5个，共计20个试件分别进行无侧限抗压强度试验，如表1所示。

由以上的试验数据可得出：随着混合料的密度的增大，其无侧限抗压强度变化很小，均在2.0MPa左右，为了使道路化学注浆材料膨胀时可以有效地挤密周围松散的介质，要求注浆混合料的发泡膨胀率到达15为最好，可以看出当黑料与白料的配比在1∶1时，发泡的膨胀率最大，达到了14，符合要求。

1.2 抗拉强度试验

为了测定道路化学注浆固化物材料的抗拉强度，按黑料与白料配比为0.5∶1、0.5∶1.5、1∶1、1∶1.5制成4组试件，即试件有4组不同的膨胀倍率及固化密度，每组5个，共计20个试件分别进行无侧限抗压强度试验，如表2所示。

由以上的试验数据可知：在不同的试验配比下，其抗拉强度变化很小，均在0.8MPa左右，均符合道路注浆材料试验要求，为了更好地挤密周围松散介质，要求其膨胀倍率在15为宜，综上所述，在黑料：白料为1∶1时，发泡倍率最大。

2 工程应用简况

2.1 工程概况

湖北省武（汉）英（成）高速公路是双向六车道，主路线长约103.4km，设计时速为110km，2009年12月通车，路面结构组成形式为：22cm沥青混凝土面层+16cm水稳碎石上基层+24cm水稳砂砾或石屑下基层+23cm砂砾垫层（软弱路段）。截止目前路面总体良好，但由于重载车辆较多，某些路段出现了裂缝、车辙、唧浆等病害，其中如唧浆等内部病害最难防治。经过现场调查与检测，发现某些路段的弯沉值较大。经过诸多方案的对比，拟选用在有病害的路段实施化学注浆技术，以加强基层的强度。

2.2 道路化学注浆的处治过程

高聚物化学注浆的施工流程为：控制道路交通选择注浆的路段确定注浆的孔位注浆前的弯沉检测实施钻孔安装注浆的导管开始注浆封住孔眼注浆后再次进行弯沉的检测清扫施工的路面恢复交通。

在武英高速路面维修中采用的化学注浆的孔布置方试是沿裂缝布置。如图3所示。

在进行化学注浆钻孔时应使长钻和较短的钻进行配合使用，先用较短的再用长钻，短钻与长钻的使用约为1？X2，其中短钻使用时间50～65s，长钻使用时间120～145s，孔深约为75cm。在进行化学注浆过程中应时刻防治路面因注浆过量而引起路面鼓包等现象，若发现在钻孔注浆旁有隆起的现象，应及时停止注浆。

2.3 注浆前后路况检测

对有路面病害的地方实施道路化学注浆，在实施注浆前后进行了弯沉检测，注浆前后的弯沉值如表3所示。

由表3可见，注浆后路面的弯沉值变小，并且减少的幅度较大，反映出注浆后路面的强度有所提高，承载力明显增强，化学注浆技术对基层的强度有明显的增强。除此之外，实施注浆后3个月，笔者再次进行了调查，如图4所示，发现该路段路况良好，没有发生新的路面病害，且弯沉检测值变化不大，表明道路化学注浆技术是处治路面内部病害有效的方法。

3 结论

道路化学注浆技术是利用黑白两种化学材料混合发生化学反应，反应后两者的体积急剧膨胀的原理，来填充路面内部中存在的空隙并挤密周围松散的介质，以此来增强路面基层的强度，根据对道路化学注浆材料的室内试验研究，得出当混合料中黑料与白料的配比在1：1时，发泡的膨胀倍率最大，并将其应用于武英高速公路中，处治效果明显，对道路养护行业具有重要的意义。

参考文献：

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