乳化瀝青水泥復(fù)合材料壓力灌漿技術(shù)的應(yīng)用

劉旭棟

(1云南平捷工程設(shè)計咨詢有限公司， 云南 昆明 650000；2蘭州大學(xué)， 甘肅 蘭州 730000)

0 引言

在以往的水泥混凝土路面中，水泥是其中的膠結(jié)料，在瀝青混合料中，瀝青也為其中的膠結(jié)材料[1]。而研究過程中，將瀝青和水泥組成復(fù)合材料作為膠結(jié)材料可有效降低混凝土生產(chǎn)施工過程中能源消耗及污染物排放的目標，同時吸收瀝青混凝土的柔性和水泥混凝土的剛性特征[2]。

1 灌漿材料及灌漿機理

1.1 灌漿材料

乳化瀝青水泥復(fù)合材料即乳化瀝青和水泥主要組成，具體則是由陽離子乳化瀝青、保護助劑、填料等組成[3]。

（1）陽離子乳化瀝青。對陽離子乳化瀝青是重要組成部分，它的選擇要考察乳化劑的HLB值、ζ電位值和乳化劑溶液的pH值。

（2）保護助劑。它是一種在一定環(huán)境下控制乳化瀝青的破乳速度。

(3)填料。硅酸鹽水泥、水泥粉煤灰是灌漿材料的主要填充材料。水泥和乳化瀝青之間的反應(yīng)過程是互補的，乳化瀝青破乳的水分正好被水泥硬化所應(yīng)用。粉煤灰是酸性材料，有利于乳化瀝青的破乳顆粒較細，是非常優(yōu)良的填料[4]。

在實際工程中，根據(jù)是實際情況采用不同的灌漿方式以及材料來增加復(fù)合材料的可操作性和灌漿質(zhì)量。

1.2 乳化瀝青水泥復(fù)合材料的灌漿機理

利用復(fù)合材料在灌漿壓力下的劈裂效應(yīng)、擠密、滲透效應(yīng)將混凝土板下中的空氣、泥漿等排出路面之外。用灌入的漿體即乳化瀝青水泥復(fù)合材料對空氣、泥漿等進行替代，而漿液固結(jié)后使基層成為一個非常密實的整體，并且板體具有很好的防水、防滲能力，阻止泥漿中的水分對路基的侵蝕和破壞，徹底解決翻漿、唧泥等病害，同時也較好的對板體和基層的空隙進行了填充、補強、加固，提高路面板的承載能力，滿足設(shè)計規(guī)范的要求。

2 灌漿技術(shù)的施工工藝

灌漿的施工工藝一般為靜壓化學(xué)注漿法，見圖1.

圖1 灌漿的施工工藝

(1)布孔。一般情況下先在四角邊緣分別打孔，然后在中間打孔，使孔洞呈梅花樁。每隔2～3米設(shè)一個封堵灌漿。

(2)鉆孔。鉆孔直徑為46mm，一般的鉆孔深度到精加工層（貫穿瀝青路面）。

(3)調(diào)漿。調(diào)漿工作需專業(yè)人員進行，漿液的配比需根據(jù)現(xiàn)場實際情況提前配好。

(4)壓漿。灌漿采用單液灌漿系統(tǒng)，即將漿液提前調(diào)配好，通過擠壓泵的壓力將漿液擠壓進路面板的底部，使之充滿路面板的底部，使路基與路面板的脫空區(qū)得到充分的填充，從而使路面和路基形成一個穩(wěn)定牢固的整體

(5)灌漿壓力?？紤]到瀝青路面為柔性路面，在灌漿時灌漿壓力必須進行非常嚴格的控制，以瀝青混凝土的抗折強度乘以經(jīng)驗系數(shù)0.12來進行計算。

(6)灌漿次序。以下幾個方面為影響灌漿順序的重要因素，應(yīng)該予以重視：

1)以灌漿孔群為單位的注漿次序。前期的注漿情況對于后期的注漿工作是有著非常大的影響的，后期注漿孔洞的注漿工作會由于前期注漿、注漿壓力以及其他施工因素而產(chǎn)生注漿流偏，為避免漿液流偏必須適當?shù)膭澐肿{孔群，按照劃分的先后數(shù)字次序來進行注漿，已達到均勻的流動和良好的注漿效果，具體見圖2。

2)以堵水防滲為目的灌漿施工次序。一般從原則上來說，注漿的先后次序就是逐漸加密孔洞，即縮小孔與孔之間的距離。這樣做可以令漿液逐漸被擠密壓實，可以逐漸促進灌漿的帷幕的連續(xù)性；逐步提高灌漿的壓力，能使?jié){液逐漸充分地擴散均勻用來提高灌漿的密實性。各孔的漿液注入量能夠反應(yīng)灌漿的情況以及灌漿質(zhì)量。

3)以加固地基為目的的灌漿孔施工次序。這種目的的灌漿施工必須嚴格貫徹順序施工的原則，第一個孔洞鉆孔、灌漿，然后接著第二個孔洞鉆孔、灌漿。這種原則可以及時檢查注漿的情況。

圖2 注漿孔群的次序

(7)檢測方法。灌漿質(zhì)量和灌漿效果是兩個不同的概念，灌漿質(zhì)量是指灌漿的施工工作是否嚴格按照相關(guān)的施工要求和施工規(guī)范標準進行，灌漿材料的品種、灌漿漿液的配比、灌漿壓力、鉆孔深度等是否滿足規(guī)范要求。而灌漿效果是指灌漿之后是否達到一定的使用效果，將地層的物理力學(xué)性質(zhì)改善到什么地步。因此灌漿質(zhì)量好并不等同于灌漿效果好，二者并沒有必然的聯(lián)系。檢測方法分為以下兩種：

1)實驗室檢測法。一般的實驗室檢測方法，即鉆芯取樣法，通過對鉆出的樣體的密度、空隙率、液體的充填情況等重要的物理力學(xué)指標的測定，來評價灌漿的質(zhì)量和效果。

2)現(xiàn)場觀測法?，F(xiàn)場觀測的方法分為唧水病害和唧泥病害兩種情況的檢測。唧水檢測:施工后觀測，使?jié){液充填后一小時后破乳形成固結(jié)體，令路基和路面之間的脫空區(qū)域完全填充，使路基路面的固結(jié)強度超過4MPa，并且使路基路面能夠形成一個完整的整體擁有非常強的抗變形能力，并且固結(jié)體具有較強抗變形能力。可以在降雨之后肉眼觀察當重載車通過時是否出現(xiàn)冒水的現(xiàn)象來判斷是否有唧水病害。唧泥病害的檢測:在施工完成后，可以通過人體的肉眼觀察路面是否在重載車通過之后路面出現(xiàn)翻漿的病害來判定是否是唧泥病害。

3 乳化瀝青水泥復(fù)合材料壓力灌漿技術(shù)在工程上的應(yīng)用

3.1 唧水及唧泥路段處置方法

唧水及唧泥路段的處置方法分為以下幾步：

（1） 布孔一般情況下，每塊混凝土板和布設(shè)其他病毒路段一樣布設(shè) 5個注漿孔，在特殊情況下，比如路面板斷裂的情況下，可增設(shè)孔洞數(shù)量，原則上來說，在滿足灌漿要求的情況下應(yīng)盡可能的減少布孔數(shù)量（如圖3）。

（2） 鉆孔深度鉆至脫空層，下陷板鉆至軟弱土層（46cm左右）；唧泥路段深度鉆至泥漿層（大約58cm～90cm）。鉆的孔洞的直徑為46mm。

（3） 漿液配比基礎(chǔ)脫空填充此種復(fù)合材料的配比是：水泥：水：保護劑：乳化瀝青=10:5～8:0.5～1:5～7；唧泥路段漿液配比為10:5～8:0.8～1:3～5。漿液配比完成后需采用單液灌漿法灌漿。

（4） 灌漿壓力。脫空層的施工原理是將里面的積水或泥漿用灌漿的漿液代替，使之從施工縫中被擠出，灌漿壓力應(yīng)控制在0.2～0.4 MPa，下陷板是通過漿液使路基路面的下陷區(qū)域抬升到相應(yīng)位置，灌漿壓力應(yīng)控制在0.8～1.2 MPa(如圖4)。

（5） 后處理。灌漿工作完成后，應(yīng)拆除相關(guān)灌漿的設(shè)備，并立即清洗灌漿頭灌漿管等設(shè)備以免堵塞，注漿孔用水泥砂漿磨平，將路面打掃清洗潔凈。

圖3 布孔情況

圖4 注漿示意圖

3.2 灌漿施工過程中的注意事項

在灌漿施工過程中是會有可能出現(xiàn)緊急情況的，如果出現(xiàn)此種情況，必須立即采取相應(yīng)的緊急措施來進行處理。

(1)灌漿中斷。在施工過程中，如果出現(xiàn)斷漿，應(yīng)首先找出斷漿的原因，并且使之快速解決問題恢復(fù)灌漿工作，如果不能及時恢復(fù)，就必須進行孔內(nèi)清掃工作，避免孔洞堵塞，再恢復(fù)灌漿工作，如果不能清孔，立即停止灌漿工作收起灌漿設(shè)備，以免造成灌漿事故。

(2)串漿。串漿是指向一孔中灌漿的過程中，漿液從其他孔中冒出。應(yīng)采取以下措施：加大孔間的孔距；根據(jù)串漿情況，適當延長相鄰孔洞的灌漿間隔，使?jié){液基本凝固之后再進行相鄰孔洞的灌漿工作。

(3)冒漿。在灌漿的過程中，灌進去的漿液從其他縫隙或地方中向外涌出的現(xiàn)象，稱為冒漿。主要處理措施：一是采取表面堵蓋的處置方法；二是采用減低壓力、減少貫入量、增稠漿液、間歇式的灌入方法來進行注漿，必要的情況下可以加入速凝劑使之迅速凝固。

(4)大量漏失。當灌漿時出現(xiàn)大面積的漿液漏失的情況下，處理方式和處理冒漿問題的第二種方法相同；必要時，可注入砂漿或其他充填料如水泥一水玻璃等速凝材料先堵大通道。

(5)路基瞬間下沉。路基瞬間下沉通常是因漿液配合比不合理、含水量多、從其他地方冒漿或者漏漿嚴重的情況下，路面在車輛的碾壓下產(chǎn)生向下的沉降。采取的處理措施：立即將灌漿工作停止，找出原因，通過調(diào)整水灰比例，用吸水材料將多余的水分吸走。

4 結(jié)語

乳化瀝青水泥復(fù)合材料壓力灌漿技術(shù)對于路面的裂縫、板底脫空、唧水、唧泥等水泥混凝土路面常見病害有著非常好的修補作用。這種技術(shù)是一種非常值得推廣的實用技術(shù)對于 路面的修補、病害處理以及路面的養(yǎng)護工作來說。

但是由于國家的并沒有出臺這種技術(shù)買的相關(guān)規(guī)范，并且在現(xiàn)行的國家公路相關(guān)的技術(shù)標準以及規(guī)范之中，并沒有具體規(guī)定這種水泥乳化瀝青復(fù)合材料混合料的允許應(yīng)力值、彎沉值大小的數(shù)值。因此，這種技術(shù)還處于不太成熟的階段。

在工程的應(yīng)用中，雖然這種水泥乳化瀝青材料的應(yīng)用并不少，但是工程人員大多數(shù)是根據(jù)自己的工程實踐經(jīng)驗來進行這種材料的應(yīng)用，沒有可以比對的標準規(guī)定，這就進一步限制了水泥乳化瀝青復(fù)合材料壓力灌漿技術(shù)在路面工程中的應(yīng)用。一般工程中，在這種技術(shù)的應(yīng)用中，由于工程各種不確定因素，還需要乘以相關(guān)的經(jīng)驗系數(shù)等各類系數(shù)。同時，還需要修訂系數(shù)的修訂，用來確定實測值和理論值之間的數(shù)值關(guān)系，這就需要大量的調(diào)查和試驗來確定了。

這種技術(shù)雖未全國范圍內(nèi)大量的進行推廣應(yīng)用，但是已有很多的工程實例和研究成果，這種技術(shù)先進、可操作性強、施工工藝簡便、治理病害的效果良好并且治理成本較低。因此，這種技術(shù)值得廣泛的推廣應(yīng)用。

[1]秦先濤，祝斯月，豆懷兵，陳拴發(fā). 水泥乳化瀝青復(fù)合材料粘彈性能的依時性研究[J].材料導(dǎo)報，2014(16)：8-10.

[2]劉永亮，孔祥明，閻培渝. 水泥-瀝青膠凝材料動態(tài)力學(xué)行為的初步研究[J].工程力學(xué)，2011(07)：35-37.

[3]杜少文，王振軍.水泥改善乳化瀝青混合料的使用性能[J].建筑材料學(xué)報，2009(01)：59-61.

[4]王振軍，沙愛民，杜少文，袁文豪.水泥乳化瀝青混凝土漿體-集料界面區(qū)結(jié)構(gòu)形成機理[J].公路，2008(11)：75-77.