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原文传递高聚物注浆在高速公路沥青路面内部病害快速修复中的应用研究

论文题名：	高聚物注浆在高速公路沥青路面内部病害快速修复中的应用研究
关键词：	沥青路面;深层病害;高聚物注浆;施工工艺
摘要：	随着我国高速公路建设里程逐年增多，公路养护、重建工作将成为公路建设行业的重要任务之一。对路面采取预防性养护措施，能对路面潜在病害的发展起到预防抑制作用，同时提高路面技术状况，延长路面使用寿命。近年来，高聚物化学注浆技术运用于公路养护维修工程中，用于治理路面深层次病害，如路面基层沉陷、基层裂缝、层间脱空、唧浆等，优势突出，效果良好。但对高聚物注浆技术的注浆机理研究相对滞后，工程设计与施工长期依赖于经验总结，限制了这一优良技术的广泛运用。本文参照国内外有关高聚物注浆技术及其应用实例，结合广惠高速公路高聚物注浆路段试验，对高聚物注浆材料在沥青路面内部扩散机理以及施工工艺方面进行研究。　　在对多雨地区沥青路面典型病害归纳总结的基础上，将沥青路面病害类型分为路表病害及深层病害，深层病害主要体现在基层损坏方面；结合高聚物注浆原理及特点，分析了高聚物注浆治理沥青路面深层病害的合适时机；结合高聚物注浆材料的流动性及劈裂注浆理论，探讨了高聚物材料在沥青路面结构层内的扩散方式以及扩散机理；借以点源式扩散模型理论分析注浆压力与注浆扩散半径、注浆量之间的相关性。分析主要结果如下：（1）硬质高聚物注浆材料的流动性与反应温度、时间极其相关，混合体的粘度随温度升高而上升，内在原因是，温度的升高促进了反应的进行，浆体凝固时间越快，粘度上升越快；在同一温度下，浆体粘度随着时间的延长而增大，即粘度与温度、时间均成正比关系；（2）高聚物注浆在路面结构内部主要以填充挤密﹑层间定向劈裂﹑鼓泡压密不定向劈裂三种方式扩散，随着扩散半径的增大，注浆压力以及裂隙厚度随之减小。　　以高聚物双组份黑白料1：1的质量比、自由体积膨胀比1：15~1：20、自由膨胀密度变化范围50～100kg/m3、凝胶时间15秒以及固化时间约1min作为原材料技术指标制得高聚物注浆材料，按照10、12、13、14、15的发泡倍率制作容积为309cm3的圆柱形高聚物泡沫试件进行室内试验，包括吸水率试验、无侧限抗压强度试验、浸水无侧限抗压强度试验和水质pH影响，获得高聚物注浆材料密度与吸水率及抗压强度之间的相关性：吸水率随着试件密度的增加呈下降趋势；当膨胀倍率在11~15倍时，聚氨酯高聚物密度对材料的抗压强度影响不大；聚氨酯高聚物材料抗压强度受水影响较小，聚氨酯高聚物注入路面基层后对地下水的pH值无影响。因此，初步判断按该技术指标获得的高聚物材料可应用于公路维修中。　　2013年10月，课题组调查并分析了广东省广惠高速公路注浆前的路面技术状况及沿线自然条件，对注浆方案进行合理设计，并选定注浆路段；通过开槽试注浆观察高聚物浆液在路面结构内部的流动方式，验证理论分析中高聚物注浆的扩散机理；借鉴《高分子聚合物注浆处治高速公路病害施工工法》，结合广惠高速公路沥青路面基底高聚物注浆试验路段情况，对注浆孔布置及注浆压力控制方法进行补充完善，依据注浆前后落锤式弯沉仪（FWD）无损检测结果，提出新的高聚物注浆弯沉控制标准，并理论分析了注浆后沥青路面的使用寿命。　　依据试注浆结果，分别对注浆孔纵向间距注浆压力控制方法进行补充完善：　　（1）本次浆液扩散半径的变化范围为1~4m，为保证注浆实施效果，并综合考虑工程量及经济效益，将满布时的注浆孔纵向间距设置和沿缝注浆孔布置方法作出以下变动：①表面无明显病害，弯沉值较小，纵向距离布置为1.2~1.5m；②表面无明显病害，弯沉值较大，纵向距离布置为1.5~2m；③沿缝注浆孔间距设置为1.5m；　　（2）若注浆时注浆压力突然增高，注浆压力反力回弹，应立即停止注浆，稳压注浆枪15~30s左右即可，若注浆压力突然减小，那么意味着遇到了空洞或浆液开始劈裂流动，或是膨胀的浆液已开始将路面隆起，此时应对注浆孔周围半径1m范围内路面高程进行时刻关注。为防止过多的注浆量导致路面隆起，在注浆压力下降后继续注浆的时间应控制在1~2min。　　试验路段注浆前后弯沉值及土基模量值都有所增大，注浆后路面使用寿命理论上提高了27％。
作者：	杨冬韵
专业：	桥梁与隧道工程
导师：	胡国祥
授予学位：	硕士
授予学位单位：	武汉工程大学
学位年度：	2015
正文语种：	中文