黑龙江省尚志高速公路管理处 黑龙江哈尔滨 150049
摘要：在交通繁忙路段进行修补作业，如何减少中断交通时间是一个重要课题。本文介绍水泥混凝土路面快硬修补材料的最新研究试验结果。掺“无氯型”速凝剂的普通混凝土和钢纤维混凝土用作修补材料可将养护时问编短到6个小时，做到当天修补当天通车，
关键词：水泥混凝土路面快硬修补材料
前言
在我国，普通水泥混凝土路面已大量用于国省干线公路以及城市道路交通繁忙的地段。随着使用年限的延长，多数已开始出现不同程度的损坏或由超过设计轴次的车流量引起的路面表面磨损。若任其发展，破损面将不断扩大，开裂和剥落区域将严重影响行车安全和舒适性，进行及时修补，以保持道路正常使用是当务之急。
对修补技术而言，最基本的要求是它能经久耐用；而对繁忙交通道路来说，为尽量减少中断交通时间，还得要求能快速作业、快速成型。对于高速公路而言，修补作业必须在当日昼间完成为宜，避免夜间封闭交通带来的安全隐患。在黑龙江省这段时间若能控制在5-12小时，此类新型养护材料将有更大的市场空间。
本文探讨的三个方面内容：一、介绍几种快速修补材料及修补工艺及其适用性，分析评价其耐久性和经济性；二、在不同条件下进行现场养护施工模拟试验，并检测其性能。三、对普通水泥混凝土路面的修补技术提出建议。
1.配合比设计研究
为选择适合的养护材料，首先对快硬普通水泥拌合物和快硬钢纤维普通水泥拌合物进行配合比设计研究。配合比设计研究的目的，是找出一种配合比以达到8小时内修补，材料能产生足够的强度而又保持合理的水泥用量（控制干缩）和速凝剂掺量（满足经济性指标），并具有一定的可拌合性（用小型移动式搅拌机），和易性好容易施工。早期的试验研究表明，使用l型水泥，掺2%氯化钙，拌合物6小时的抗压强度可达13.78MP或更高。但这种混凝土的水泥用量稍高于控制干缩所要求的水泥用量，而坍落度小于用小型移动式搅拌机拌合和用人工摊铺光面所要求的坍落度，不方便施工。可见，在修补材料的评价标准中，除了强度指标以外，修补材料的可拌合性、和易性和可修整性也是考虑的主要指标。
由于水泥混凝土路面板中配有钢筋和传力杆，用氯化钙做促凝剂并不理想。因此，改用“无氯型”速凝剂。后来的修补试验证明，在设定的8小时养护作业时间内，使用“无氯型”速凝剂，可达到的最小养护时间是4小时，6小时是预期可达到的最大养护时间。试验结果还证实，除少数几例外，养护时间小于6小时，修补后的强度足以达到防止开放交通时产生剥落、磨损、变形及开裂的数值。这表明，6小时抗压强度13.78MPa并不能视作最小强度界限，但还不能确切地指出最小强度值应为多大。
2#水泥混凝土快修料配方，粗骨料用的是经破碎的石灰石，3#水泥混凝土快修配方则用的是天然河卵石。粗骨料最大粒径为19mm。这种粒径所配制的优质拌合物，适合于修补破损深度剥落区6公分以上的区域，两个配方用的细骨料均为天然细砂。为了早强，使用了R型水泥，并掺加“无氯型”速凝剂。速凝剂用的是Pozolith555型特种牌号速凝剂，用量保持在厂商推荐掺量范围内。不掺引气剂，平均含气量为3%。在钢纤维混凝土中，使用的钢纤维长9.5mm，直径0.25mm。快修料混合料由水泥砂浆、钢纤维和丙烯酸类乳液和改性剂组成。在拌和时加入粗骨料和水即可配制成快硬修补材料。
拌合物配比配制原则是，在6小时内抗压强度能达到13.78MPa左右，其和易性和可修整性能满足小型搅拌机拌合和人工作业的要求。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆根据规范要求制作抗压强度试件，并根据相关规定进行试压。抗压试件的尺寸为15mm的立方体试件。在室内温度大约为21℃的条件下带模养护，试面顶面用聚乙烯薄膜覆盖。脱模后立即试压。在寒冷季节，水的蒸发和水泥的水化反应速度缓慢，水的掺量比例要小，速凝剂掺量比例要大。由于3#配方使用的是呈圆形的河卵石，为确保必须的强度，故增加了水泥用量。
2#和3#两种配方的混合料测定结果表明，不同修补材料的早期强度发展速率并不相同。2#配方的初凝时间在1小时内，2小时后的强度发展速度减慢。素混凝土和钢纤维混凝土的初凝时间在3-4小时之间，到7小时强度增长很快。在性能测试过程中，除两例外，所有材料的强度都足以满足开放交通时的强度要求。
2.修补施工
2#配方拟应用的既有路面为水泥混凝土路面，以前曾进行过小范围的修补，破损区已用沥青混合料填实。3#配方拟应用路面的水泥混凝土路面，几年前，曾进行过彻底的加固修补。现场维修试验施工中，使用了常规修补机械及修补技术。修补作业的第一道工序是鉴定破损区。破损区有的靠近横向接缝。有的在板块中间边角以及中间施工缝处，在2#配方应用路段，破损区集中在上行车道的横缝处，有的横贯整个路面。而在3#配方应用路段，破损均匀分布在两侧车道。以前修补过及重铺的路面附近，仅有少量的破损，少数几处破损的原修补区进行了彻底翻修。为便于清除破损混凝土和保证修补边缘厚度的均匀性，对部分修补区在破损区周围向下60-80mm深。接着，用风镐将破损混凝土清除干净以备修补。
在部分修补区的模拟修补研究表明，在接缝处设置锚筋对提高承载力是有效的。锚筋用量按其截而面积占修补粘结而积的百分比计算，设计为0.5%。由于施工因素，没能达到设计要求，一般在0.1%一0.6%之间，平均为0.3%。作业时，先在路面上钻孔，尔后将锚筋用快硬聚酯砂浆固定住。将19mm厚的多孔聚苯乙烯分隔板裁成条，嵌入接缝中。松软的分隔板使修补区免受来自毗邻路面板的膨胀压力并起储能密封作用。为了提高粘结力，在修补作业之前，修补区用压缩空气将灰尘吹净，并将坑槽侧壁和底面润湿。用移动式混凝土搅拌机拌合修补材料。由于作业时间的限制，修补材料的日用量很小，以致采用预拌方式很不经济。这就是说，即便是仅使用一种修补材料的常规修补施工，小型移动式搅拌机是最合适的，以保证修补材料的均匀性。修补后的路面，最初须用养生垫、聚乙烯薄膜或玻璃纤维隔热垫覆盖养生。在热天，要严格控制水的损失。在冷天，要严格控制热量损失，以保证强度迅速发展。冷天作业时，为了早强曾尝试过加热拌合水，但热量散失面较大，在插捣和整平时，散热极快，故对早期强度增长并没有明显的促进作用，在初期湿养之后和开放交通之前，对修补的路面喷洒一层薄膜养生液。
根据规范制作边长150mm立方体抗压试件，并试压。早期强度的增长与养护温度和其它条件密切相关。因此，每次试验尽可能地使试件养护条件与现场养护条件保持一致。在试件移至实验室试验之前，尽量延长现场养护时间。对普通水泥混凝土试件和R型水泥配制的2号修补区的实地强度进行了测试。正如室内试验所预期的那样，R型快修料的早期强度增长比普通水泥混凝土要快。但随着时间的推移、素混凝土和钢纤维混凝土的强度超过了R型快修料的强度。
3.结论和建议
使用R型水泥同时掺加“无氯型”速凝剂可配制出早期强度足够高的修补材料，它可使路面当天修补当天通车。掺1.2%的19mm或更长的钢纤维可提高修补材料性能。设置锚筋对修补后的性能有明显改善。相比之下，热天21℃施工的修补质量优于冷天施工的质量。将修补区域的边界扩展至坚实无外延裂纹的部位整齐切割成型，能改善修补效果。
在凿除劣质材料时，欲使坚固混凝土的损伤程度减至最小，宜使用小型的冲击夯。修补时，须用人工插捣将摊铺的修补材料捣固密实。在开放交通之前，湿养护时间最少不能小于4小时。
参考文献
[1]石艳.水泥混凝土路面裂缝修补料制备与性能研究[D].长安大学，2014.
[2]杨清宇.水泥混凝土路面裂缝修补材料研究[D].长沙理工大学，2013.
[3]黄景海，刘文奎.水泥混凝土路面裂缝修补材料应用[J].交通科技与经济，2008（02）.
论文作者:李健民
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第31期
论文发表时间:2018/3/27
标签：混凝土论文; 水泥论文; 路面论文; 材料论文; 强度论文; 作业论文; 小时论文; 《建筑学研究前沿》2017年第31期论文;