一种适用于半柔性路面修建的灌浆设备技术领域
本发明涉及一种用于道路修建的液态材料添加设备，具体为一种向道路添
加复合液态胶结材料的设备。
背景技术
半柔性路面是指向开级配的大空隙母体沥青混合料中，灌入以水泥为主要
成分的特殊浆体(以下简称水泥胶浆)而形成的路面。这种路面具有高于水泥
混凝土路面的柔性和高于沥青混凝土路面的刚性，兼顾了刚性和柔性两种路面
的优点，从抗车辙、抗推移、减少伸缩缝和提高路面材料的应力松弛性能等方
面显著的改善了路面的使用性能。半柔性路面较之柔性路面具有较好的高温稳
定性、低温抗裂性和稳定性；并且有效的减少了刚性路面断板、开裂、脱空等
病害。
水泥胶浆的灌注是半柔性路面修建中至关重要的步骤，它直接影响路面完
成后的各项综合性能。传统的灌注方法是利用重力使水泥胶浆自然渗透到母体
沥青混合料中，辅助使用平板振动器来提高水泥胶浆的渗透率和渗透速度。这
种灌注方法仍存在以下缺点：
1、采用上述灌注方法，水泥胶浆的渗透率直接受沥青混合料空隙率的影响，
为使水泥胶浆能顺利的渗透到沥青混合料中常常不得不加大沥青混合料的空隙
率，这导致水泥胶浆的灌注量加大，水泥胶浆干结后路面的刚性成分比例提高。
路面整体性能趋向于刚性路面，抗裂性能降低。
2、受半柔性路面的材料特性和传统灌注工艺的影响，对灌注材料的设计提
出了严格的要求：既要求水泥胶浆干结后具有足够的强度、刚度和温湿度稳定
性，又要求其水化后具有良好的流动性能。这些指标间往往存在着冲突，为了
满足设计要求，工程人员在设计过程中往往需要在水泥胶浆中添加多种添加剂
以平衡各指标间的关系，增大了水泥胶浆的设计难度和成本。
3、尽管可以使用平板振动器辅助灌注，沥青混合料的空隙中仍然不可避免
会存在少许空气无法排除，水泥胶浆无法充分地将空隙中的空气置换，导致水
泥胶浆干结后材料内部存在气孔等缺陷，破坏材料的完整性，进而影响半柔性
路面的强度。
4、由于平板振动器需要在所有的灌注区域停留足够的时间以使水泥胶浆更
好的渗透到沥青混合料中，这导致上述灌注方法施工速度慢，连续作业能力差。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种适用于半柔性路面修建的灌浆设
备，该灌浆设备在一定程度上完善了灌注工艺，降低了灌注材料的设计要求，
不仅具有灌注速度快、连续作业能力强的优点，还减少了路面材料内部的缺陷，
提升了半柔性路面的综合性能。
本发明解决上述技术问题的技术方案是：
一种适用于半柔性路面修建的灌浆设备，该灌浆设备包括具有行走轮的车
架，所述车架上设有存浆箱和真空泵；其中，
所述的存浆箱的底部为敞口且贴近路面；
所述的真空泵的进口位于存浆箱内并贴近存浆箱下的路面；所述真空泵进
口的端面上设有环形的密封垫，该密封垫与路面紧贴；所述真空泵的出口与存
浆箱连通。
本发明所述的灌浆设备工作过程如下：将所述灌浆设备放置在由沥青混合
料铺设成的路面上，把事先水化好的水泥胶浆倾倒进存浆箱，打开真空泵对沥
青混合料空隙中的空气进行抽吸，使空隙内形成负压，水泥胶浆在大气压的作
用下充分的渗透到沥青混合料的空隙中；当观察到真空泵的出口有连续稳定的
水泥胶浆喷出时，牵引着灌浆设备沿需灌浆的路线移动即可实现连续作业。
本发明的一个改进方案是，所述的存浆箱底部的敞口内设有滤网，所述真
空泵进口的端面位于滤网的上表面，环形的密封垫由滤网的下表面固定在真空
泵进口的端面上。该改进方案既可防止沥青混合料中的砂石被吸入真空泵而损
坏真空泵的叶轮，又可防止存浆箱内水泥胶浆混入的砂石流至路面。
本发明具有如下有益效果：
1、由于本发明使用了真空泵将沥青混合料内的空隙抽吸为负压，水泥胶浆
在重力和大气压的双重作用下能更容易且充分的渗透到沥青混合料的空隙中
去，这无疑降低了灌注材料的流动性要求，进而使灌注材料的设计难度和成本
下降。
2、由于沥青混合料内的空隙为负压，因此水泥胶浆的渗透率和渗透速度明
显提升，无疑提高了本发明所述灌浆设备的施工速度和连续作业能力。并且，
由于水泥胶浆渗透的更充分，完成后的路面材料中气孔等缺陷少，显著提高了
路面材料的强度。
3、无需为满足水泥胶浆的渗透需要而扩大沥青混合料的空隙率，提高了半
柔性路面的抗裂能力。同时为小空隙率半柔性路面水泥胶浆的灌浆提供了工艺
支持。
附图说明
图1～3为本发明的一个具体实施例的结构示意图，其中，图1为主视图，
图2为俯视图，图3为图1中的A-A剖视图。
图4为图1～3所示实施例的工作原理示意图，图中箭头示意沥青混合料空
隙中空气以及水泥胶浆的流向。
图5～7为本发明另一个具体实施例的结构示意图，其中，图5为主视图(剖
视)，图6为俯视图，图7为图6中B-B剖视图。
具体实施方式
例1
参见图1～3，本例中的灌浆设备包括车架1、设在车架上的存浆箱2和真
空泵3；其中所述的存浆箱3为一顶部和底部均为敞口的长方体金属箱，该金属
箱长1.5m，宽0.7m，高0.5m，存浆箱2内部沿长度方向设有三台旋片式真空泵
3(型号2XZ-0.5型，工作压强范围为1.0×10-2～1.5×10-2Pa)，该三台真空泵3
通过支架4固定在存浆箱2内侧。所述的车架1由存浆箱2、设在存浆箱2两端
的两根车轴和设于车轴端部的车轮1-1组成。当所述灌浆设备置于路面6上时，
形成所述存浆箱2底部敞口的边与路面6贴近；所述的三台真空泵3的进口3-1
均与路面6贴近，出口3-2直接敞露在存浆箱2内，且，进口3-1与路面6之间
设有由耐磨橡胶制成的环形的密封垫5，该密封垫5的下表面与路面6紧贴。所
述存浆箱2底部的敞口处蒙有一层孔径为1mm×1mm的方孔金属滤网8，该金
属滤网8被夹持在真空泵3的进口3-1与密封垫5之间。所述的存浆箱2上设有
把手7，该把手7的两头分别焊接在存浆箱2一长度方向箱壁的两头。
以下结合附图简要说明本发明的工作原理：
参见图4并结合图1～3，开启真空泵3对沥青混合料空隙中的空气进行抽
吸，使空隙中形成负压，存浆箱2中的水泥胶浆在重力和大气压力的作用下更
快且充分的渗透到沥青混合料的空隙当中；移动本装置时，真空泵3会不断将
沥青混合料空隙中的空气和水泥胶浆抽吸至存浆箱2中，在存浆箱2中空气以
气泡的形式挥散，而水泥胶浆则继续从存浆箱2底部渗透到沥青混合料的空隙
当中；如此循环，不断将沥青混合料空隙中的空气抽吸排出，置换成水泥胶浆，
以达到提升水泥胶浆渗透率和渗透速度的目的。
例2
参见图5～7，本例中的车架1为一具有四个车轮1-1的平板式车架，车架1
上沿其运动方向，一头安装有一台旋片式真空泵3(型号2XZ-0.4型，工作压强
范围为5.0×10-2～6.5×10-2Pa)，另一头设有一矩形通槽，所述的存浆箱2设于
该通槽内，其形状和尺寸与例1相同，存浆箱2的两头分别通过两连杆焊接在
通槽的两侧，形成其底部敞口的边与路面6紧贴。
参见图5～7，所述的真空泵3的进口法兰与一伸到存浆箱2上方的抽吸管
3-3相连，出口法兰与一伸到存浆箱2内部的排放管3-4相连。所述抽吸管3-3
上设有三根伸到存浆箱2内部的支管3-5，每一根支管3-5的末端均为贴近路面
6的敞口，该三个敞口构成真空泵3的进口，且，每一敞口的端面设有聚四氟乙
烯材料的环形的密封垫5，密封垫5的下表面与存浆箱2下的路面6紧贴。所述
的的存浆箱2底部的敞口处蒙有一层金属滤网8，该金属滤网8被夹持在支管
3-5的敞口的端面与密封垫5的上表面之间。
例3(本例为验证本发明所述灌浆设备效果的实验例)
1、实验目的
验证实施例1所述灌浆设备的灌浆效果。
2、试验方法
取采用本发明所述设备灌浆的路面材料试样(以下称试验样)和采用传统
平板振动器灌浆的路面材料试样(以下称对比样)，分别进行空隙率考察、劈裂
抗拉试验和弯曲试验。
3、试样选取
试样取自梅州至汕头高速公路径义段的半柔性路面试验段，该路段施工中
分别采用了本发明所述的灌浆设备和传统平板振动器辅助灌浆。取样处的路段
应用了相同级配的沥青混合料与水泥胶浆。
考虑到沥青混合料经摊铺与碾压后不同部位的空隙率会略有不同，以下试验
均取试验样和对比样各三个，进行多次对比，以保证试验结果的可靠性。
4、实验结果
4.1灌浆后路面材料的空隙率考察
结合真空负压装置以及网篮法测量各试样灌浆后的空隙率。
表1灌浆后空隙率考察
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由表1可知，三个对比样灌浆后的空隙率均在4.0％以上，平均值为4.43％；
三个试验样灌浆后的空隙率均在2.4％以下，平均值为2.13％。对比可知试验样
的水泥胶浆的渗透率更高，灌浆效果更好，完成后路面材料内部存在气眼等缺
陷的可能性更少。
4.2劈裂抗拉强度试验
依据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》JTGE-202011中的沥青混合
料劈裂试验(T0716-2011)所规定的试验方法，制备直径101mm，高度63.5mm
的马歇尔试件，试验温度为25℃，加载速率为1mm/min。劈裂试验结果见下表
2：
表2劈裂强度试验结果
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由表2可知，对比样的间接抗拉强度均值为1.26MPa，试验样间接抗拉强度
均值为1.33MPa。对比可知试验样的间接抗拉强度更高，表明半柔性材料的灌浆
效果影响了材料的路用性能，采用辅助灌浆设备处理的半柔性材料间接抗拉强
度由于常规灌浆手段。
4.3弯曲试验
依据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》JTGE-202011中的沥青混合
料弯曲试验(T0715-2011)所规定的试验方法，制备尺寸为30mm×35mm×
250mm的试验试件，试验温度为-10℃、加载速率为5mm/min，采用三点弯曲
的加载方式。试验结果见下表2：
表3弯曲试验结果
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由表3可知，与常规的灌浆手段相比，采用辅助灌浆的半柔性路面材料的抗
弯拉强度有所增长，弯曲劲度模量增加，破坏应变能密度较大。从能量角度出
发，试验样的抗裂性能优于对比样。
5、结论
以上试验结果表明，采用设计的辅助灌浆装置后，半柔性材料的空隙率降
低，有效的提高了材料的密实度。力学试验结果表明，采用辅助灌浆装置灌浆
的半柔性材料的间接抗拉强度和抗裂强度均得到了提高。表明设计的半柔性路
面辅助灌浆装置能显著提高半柔性路面的施工质量。