一种道路快修用水泥预制件的制作方法

1.本实用新型涉及公路工程技术领域，尤其涉及一种道路快修用水泥预制件。


背景技术：

2.由于国家对基础建设的大量投入、城市化进程的快速发展、人均车辆保有量率的快速上升，使得当前道路交通压力日益提升。在道路拥挤和工程重载车辆的反复作用下，城市及其联通的干道往往未到服役年限即提早发生破坏，出现局部路面破损、路基下沉、开裂、坑槽、车辙、沉陷、松散、网裂、拥包等等情况，若得不到及时修复将会迅速发展而波及周边，从而形成更大面积的道路破坏口。
3.对于市区及其联通的干道道路，由于其通行压力大，不便进行长时间的封闭维修，故对于道路修补工程所采用的修补材料及修补工艺务必具备快速固化、高效施工、性能早强、安全环保等效果，使其在短期的养护下，甚至不用护养即可实现道路通行恢复。
4.我国早期建造的公路大多为水泥路，到如今已经陆续进入到大、中修养护阶段，对水泥混凝土路面的养护维修尤其是对裂缝的养护任务变得十分繁重。目前针对裂缝的解决方法主要有表面修补法、混凝土置换法等式修复方法，修补材料主要为普通水泥、快速固化水泥、沥青材料以及树脂修补材料等。普通水泥砂浆修补硬化时间、养护时间长，道路通行造成非常大的阻碍；快速固化水泥砂浆成本高、固化收缩率大，新老界面结合力差等技术难度一直等不到解决；改性沥青为主体修补水泥路，虽然固化时间较短，但成型后材料的力学性能较差、抗压强度很低，对原水泥基材的色差大、粘结性不强，极容易造成二次破坏；树脂类修复材料主要包括环氧树脂、聚氨酯树脂、丙烯酸树脂等，正在逐渐兴起，树脂类修复材料的出现，解决了传统修补材料需要加热、养护时间长等问题，但由于缺乏针对性，仅是将树脂与骨料或者粉料拌和后直接使用，会有诸如喷张系数大、价格昂贵、反应速度慢，强度低，易开裂等问题。


技术实现要素：

5.本实用新型提供了一种道路快修用水泥预制件，该水泥预制件可用于水泥道路的快修施工，解决现有技术成本高、护养周期长、色泽不一致、修补不标准、新老界面结合度差等问题。
6.本实用新型的技术方案如下：
7.一种道路快修用水泥预制件，包括本体，所述本体的顶面平整，所述本体的底面设有导流槽；
8.所述本体上设有贯通顶面和底面的注浆孔；所述的注浆孔位于顶面的几何中心；
9.所述的水泥预制件由水泥砂浆浇筑而成。
10.本实用新型的水泥预制件可用于道路快速修补施工。施工时，将道路破损处切割成与水泥预制件形状匹配的修补槽，将一个或多个水泥预制件固定安装在修补槽内，使水泥预制件的顶面与路面齐平；然后通过注浆孔向修补槽内加压灌注高分子快速固化固结浆
料，直至固结浆料从修补槽的四周溢出为止，封闭注浆孔，刮去多余的溢出固结浆料，即完成道路的快速修补工作。修补后保养15-60min即可撤销管制，实施通车。
11.采用本实用新型的水泥预制件进行道路快速修补，解决了现有技术成本高、护养周期长、色泽不一致、修补不标准、新老界面结合度差等问题，并且由于水泥预制件与原水泥路面材料接近，所以耐磨及磨损程度基本一致。
12.优选的，所述的水泥预制件的顶面形状为正方形、长方形、圆形或条状。进一步优选为长方形，这样能保证修补区域在轮载作用下受力更有利。
13.优选的，所述的水泥预制件的顶面面积为0.1-1m2。该尺寸大小的水泥预制件便于施工，且承载力更好。
14.优选的，所述的水泥预制件的厚度为5-20cm。
15.优选的，所述的水泥预制件的砼体抗压强度≥50mpa、抗剪切强度≥5mpa。该性能的水泥预制件符合水泥道路的性能要求，延长修补处的寿命。
16.优选的，所述的导流槽包括以注浆孔为中心的放射性导流槽和联通放射性导流槽的环形导流槽。
17.由于导流槽的设计，在通过注浆孔向修补槽内注入固结浆料时，能通过导流槽快速排出修补槽内的空气，防止空鼓，增强水泥预制件的粘结牢度。
18.优选的，所述的本体上还设有贯通顶面和底面的限高螺母孔。在施工时，通过限高螺杆和限高螺母孔将水泥预制件固定安装在修补槽内并限制其表面与路面平齐。当修补面积小于1m2时，也可不安装限高螺杆，人工找平灌浆定型即可；当修补孔大于1m2时，可由多快水泥预制件组装而成。
19.进一步优选的，所述的限高螺母孔至少为两个，且关于注浆孔对称分布。该技术方案在注入浆料时，各限高螺母孔受力均匀，使得修补槽内的固结浆料分布更加均匀，进一步增强水泥预制件的粘结牢度。
20.与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：
21.(1)采用本实用新型水泥预制件的预制式道路快速修补技术解决了高分子快速固结修补材料的成本过高问题，将高分子固结材料从修补主料变成预制件和路基之间的粘结料，从而极大的减少了其用量，降低平均修补成本。高分子快速固结材料成本高昂一直是其大规模应用的最大障碍，只有一些特殊场合，以不计成本的方式实施，才得以小面积应用，如环氧砂浆。
22.(2)采用本实用新型水泥预制件的预制式道路快速修补技术解决了快速通车问题。道路快修技术的核心问题是道路维修的通车时间问题，此问题包括施工时间和修补材料固化、保养时间。而预制技术是直接将特定的水泥预制件通过限高螺母覆盖在修补区域，并通过预制件中心的注浆孔加压注浆的方式将聚合物快速固结料在预制件底部灌注直至四周溢出来完成施工，施工方便快捷。由于在水泥预制件底部有导流槽设计，能快速排出修补施工坑内的空气，防止空鼓；同时，聚合物在密闭高压的环境聚合速度快，避免氧阻聚的影响，起到快速固化的作用，能在极短的时间(20-30分钟)达到较高耐压强度(≥10mpa)的目的，甚至可做到无需护养直接通车。
23.(3)采用本实用新型水泥预制件的预制式道路快速修补技术解决了高分子固结料在制备和施工的挥发性异味问题。双组份常温固化材料，常常有小分子的固化剂或活性稀
释剂、或其他小分子助剂，其在聚合反应前会具有一定的挥发性及毒性。这使得施工或护养时污染空气或对施工人员造成生态伤害。而预制式道路修补技术可以通过预制件和路面修复伤口间隙的控制，极大的减少高分子修补材料与空气的接触面积；同时，修补材料通过高压注浆的方式施工，也避免了挥发组份的外溢，也进而提高高分子固体料的固化效果。
24.(4)采用本实用新型水泥预制件的预制式道路快速修补技术解决了高分子快速固结材料的收缩大、线膨胀系数高和修补表面不一致等问题。由于水泥预制件代替了大量的高分子固结材料，使得每个修补区域高分子固结料的固结厚度极大的减少，避免了因高分子固结材料高线喷张系数、高固化收缩率等物理因素代理的热胀冷缩等现象对修复面的物理破坏；同时水泥预制件与道路相同材质，避免了修补表面出现斑斓色差、对道路造成视觉破坏。
附图说明
25.图1为预制式道路快修预制件的底面结构示意图；
26.图2为预制式道路快修预制件的安装施工示意图。
具体实施方式
27.为了更进一步阐述本实用新型所采取的技术手段及其效果，下面结合优选实施例及其附图对本实用新型作进一步详细描述。
28.如图1所示，预制件外形为正方形、长方形、圆形或条状，表面积为0.16m2、0.25m2、0.36m2、0.49m2、0.64m2、0.81m2、1m2等不等。预制件(4)有三通孔，其正中间的通孔为注浆孔(1)，两边对称的为限高螺母孔(3)；预制件(4)的正面平整与水泥路面表观一致，底面分布有导流槽(2)，导流槽(2)分为以注浆孔(1)为中心的放射性导流槽和联通放射性导流槽的环形导流槽。
29.预制件为通过52.5、42.5或32.5标号水泥的砂浆或混合砂浆添加增强纤维(丙纶短纤维或再生玻璃钢玻纤)后振动浇筑而成，厚度为5-20cm。浇筑后保养28天，测试砼体抗压强度≥50mpa、抗剪切强度≥5mpa(按标准《普通混凝土力学性能试验方法标准》测试)，检验合格后备用。
30.预制式道路快速修补技术是预先将道路快修材料预制成预制件，在施工时，将道路破损处切割规则方形槽(6)或圆形槽，然将一个或多个预制件通过限高螺母孔(3)固定安装在修补槽内，用限高螺杆(5)限制其表面与路面平齐(见图2)。然后通过注浆孔(1)加压灌注高分子快速固化固结浆料，直至固结料从修补槽的四周溢出为止，封闭注浆孔，刮去多余的溢出固结材料，即完成修补工作。修补后保养15-60min即可撤销管制，实施通车。当修补面积小于1m2时，可不安装限高螺杆，人工找平灌浆定型即可。
31.通过预制件进行水泥道路修补的工艺过程包括：放样
→
切割
→
破碎清理
→
界面处理
→
土基处理
→
预制件安装
→
灌浆浇筑
→
养护通车。
32.(1)放样：根据路面病害类型以及损坏程度来确定修补的范围，结合实际情况进行放样，放线位置应与破损位置相距10cm以上。
33.(2)切割：根据放样的标线用切割机混凝土板病害区分割成若干规则的修补区，切割深度不应小于6cm，面积不应小于10cm
×
10cm。为了保证修补区域在轮载作用下受力更有
利，应该采用矩形的修补区域。
34.(3)破碎清理：用破碎机对已经切割好的修补区域进行破碎，然后再用清理工具把破碎后的碎片、碎屑清除打扫干净。
35.(4)土基处理：如果道路混凝土板出现错台、沉陷等由于土基或基层强度不够或不均匀沉降引起的病害时，需要先对土基或基层进行稳定处理，使其满足技术要求。若混凝土板出现其他病害时，也应该对土基或基层进行整平夯实。
36.(5)界面处理：对土基或基层整平后进行开凿基坑，开凿过程中避免出现薄边断面，基坑四周应该垂直表面切除，并且宜凿成凹凸不平的接口，这样有助于旧混凝土与快速修补固结浆料有更好的粘结。开凿完毕应对基坑进行清理，扫除碎石、碎屑等。
37.(6)安装预制件：按切割口形状、尺寸、厚度选择预制件，先在路基上钻孔安装限高杆，然后安装预制件，并限制高度与路面平齐。
38.(7)灌浆浇筑：现场拌和道路快速固化浆料，利用冲压式灌浆机从装好的预制件的注浆孔进行注浆浇筑，注浆压力0.8-1.0mpa，注浆流速5-20l/min，待浆料从预制件四周溢出为注浆结束，封闭注浆孔，同时刮去溢出面多余的浆料并修补缝隙即为施工结束。
39.(8)养护通车：完成注浆后对其进行养护，在养护期要保证施工区域安全，防止碾压。待1h后对预留试件或实际路面进行强度检验，达到设计要求后即可开放通车，4小时内禁止50吨以上重载卡车通行，4小时后完全开放。
40.实施例1(常规单块预制件注浆施工)
41.本配置道路快修固结料可针对水泥道路路面下沉、开裂、坑槽、沉陷、松散、网裂、拥包等现象中小于1m2左右的创面进行修复，在配置该道路快修固结料前，先将道路路面破损部位按裂纹深度开整齐的矩形孔或圆形孔，然后选择开孔边界尺寸小1-2cm的预制配件(修补孔过小时，可根据预制件大小进行扩张调整)，打限高孔安装预制件后配置快速修补材料。
42.配置快速修补浆料包括以下步骤：
43.配置配级骨料(单位/公斤)：
[0044][0045]
树脂及其它助剂(单位/公斤)：
[0046][0047]
其制备工艺包括以下步骤：
[0048]
(1)将配级骨料、再生纤维等加入混料搅拌釜中搅拌均匀，抽真空备用。
[0049]
(2)按配方量准确称量人造石树脂，并将除过氧化甲乙酮外的其他助剂加入搅拌桶，搅拌分散到树脂中，通入高纯氧气并用砂磨机分散5min，然后取出，最后加入引发剂用溶解分散桨分散2-3min左右，分散到均匀备用。
[0050]
(3)然后将上述配置后的树脂，缓慢通过真空吸入配级骨料的混料搅拌釜中，并通入纯氧气增压到0.1mpa，后快速搅拌5-10min，直至分散到色泽均一为止即为快速修补浆料，粘度6500-7500厘帕(施工前保持纯氧环境，密闭保存)。
[0051]
快速修补浆料的施工工艺：
[0052]
在本实施例制备的快速修补浆料注浆前，通过预制件注浆孔往施工界面用高压空气吹干净，然后进行高压灌浆式注浆施工，注浆压力0.8-1mpa，注浆流量5-10l/min，待浆料从预制件四周溢出为注浆结束，刮去溢出面多余的浆料并修补缝隙即为施工结束。保养1小时后即可通行。4小时内禁止50吨以上重载卡车通行，4小时后完全开放。
[0053]
实施例2(如实施例1，多块预制件施工)
[0054]
本配置道路快修固结料可针对水泥道路路面下沉、开裂、坑槽、沉陷、松散、网裂、拥包等现象中大于1m2以上的创面进行修复，在配置该道路快修固结料前，先将道路路面破损部位按裂纹深度开整齐的矩形孔，然后根据修补形状选择不同的预制件进行搭配组合，并通过限高孔定位安装安装预制件，每个预制件间隙1cm，预制件与修补坑的边界为1-3cm，然后入实施例1配置快速修补材料进行修补。
[0055]
本实施例制备的快速修补浆料注浆前，通过预制件注浆孔往施工界面用高压空气吹干净，然后进行高压灌浆式注浆施工，注浆压力0.8-1.0mpa，注浆流量10l/min，待浆料从预制件四周溢出进行下一块预制件注浆，当所有预制件注浆完成后，挂去溢出面多余的浆料并修补缝隙即为施工结束。保养1小时后即可通行。4小时内禁止50吨以上重载卡车通行，4小时后完全开放。
[0056]
对比例1(全高分子固结材料)
[0057]
本配置道路快修固结料可进行水泥道路路面修复，在配置该道路快修固结料前，先配置配级骨料及调试填料，并微调调色骨料进行水泥道路现场路面的颜色、颗粒度匹配。其快速修补材料制备的原料配比为(单位/公斤)：
[0058]
配级骨料500，其中：
[0059][0060]
调色细填料150，其中：
[0061][0062]
制备工艺包括以下步骤：
[0063]
(1)按配方量准确称量人造石树脂，并将促进剂搅拌分散到树脂中，分散5min，加入引发剂用溶解分散桨分散2-3min左右，分散到均匀备用。
[0064]
(2)将配级骨料、调色填料、青石子、再生纤维等加入人造石混料搅拌釜中搅拌均匀，然后加入上述配置后的树脂，并快速搅拌10-15min，直至分散到色泽均一为止即为快速固结材料。
[0065]
(3)将对比施例制备的快修固结材料修补前，将施工界面用高压空气吹干，然后将快修固化剂平铺在施工场地，单次铺填每层厚度不大于20cm，铺平后振动压实，然后继续铺平、振动压实，直至与路面平整；与路面平整后，在施工表面铺设离型纸，然后用小型压路机压实即完成施工。
[0066]
对比例2(快速固化水泥)
[0067]
本对比例用p
·
ii52.5r快速固化水泥，砂采用含泥量小于1％，细度模数m＝3.01。其配比为(单位为公斤)：
[0068][0069]
将上述配比按传统水泥砂浆要求拌和，拌和后的砂浆填补修补坑，并振动捣实，表面抹平后腹膜护养。
[0070]
测试例1
[0071]
1、道路快速修补材料修补每平方路面造价估算
[0072]
对实施例1和对比例1、2进行成本核算，其中原料成本p
·ⅱ52.5r(惠州光大)700/吨，配级砂石料250/吨，人造石树脂12元/公斤；人工成本为300/天；交通管制成本1小时100元，4-8小时50元/小时，12小时以上500/天。其它材料按市场价格估算，针对创面为1平方，深度为20cm的修补区域进行，结果见表1。
[0073]
表1单位造价估算表
[0074][0075]
2、压缩强度试验
[0076]
将实施例1-2和对比例1-2的试样参考jgj70-2009《建筑砂浆基本性能试验方法》及jtg e30-2005《工程水泥及水泥混凝土试验规程》的要求，将上述固结料在70.7mm*70.7mm*70.7mm的模具中按施工要求固结，测试其1小时、4小时、24小时的无侧限抗压强度。测试设备：测试采用英国instron-division of itw ltd公司生产的100t高性能试验机，进行测试，测试结果见表2。
[0077]
表2抗压强度测试
[0078][0079]
以上所述仅为本实用新型的较佳实施举例，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。