黑龙江省高速公路管理局 黑龙江哈尔滨 150040
摘要：文章对预制拼装6h快通技术，现浇12h快速修复技术进行了分析。从理论上提出了预制板弯拉强度和几何尺寸的确定方法，阐明了预制拼装修复技术的各道施工工艺。研究了SBT-K10型快速修补剂的性能，结果表明，SBT-K10型快速修补剂具有良好的施工性能、早期强度发展快、微膨胀、后期强度不倒缩、脆性低、耐久性好等优点，可满足高速公路水泥路面12h整板全厚修复通车的要求。
关键词：混凝土路面；预制拼装；全厚式现浇；SBT-K10型快速修补剂；力学性能
前言
在水泥混凝土路面的现浇修复工程中，由于普通水泥凝结硬化慢、强度发展时间长，一般需要封闭养生14d至混凝土强度达到设计强度的80%以上，方可开放交通。而我国正处于经济建设的迅猛发展时期，高等级公路交通流量大，长时间封闭交通不但会给人们的出行和货物运输带来诸多不便，而且会造成巨大的经济损失。因此，高速公路与一、二级主干线公路水泥混凝土路面的碎板修复要求在不中断交通、或在交通量较小的夜间进行。采用预制拼装或快通材料就能在12h以内实现碎板的快速修复工作，且施工可安排在晚间进行，这就将换板养护工作对交通的阻碍降低到最小程度。当前，国际市场原油价格居高不下，我国要规避沥青价格波动的冲击与供应风险，应加快水泥路面的建设。实际上，目前高速公路沥青路面的造价已经比水泥路面造价多一倍以上。但在一些高速公路路面结构的决策中，由于顾虑水泥混凝土路面修复难、慢、拖等缺点而遭到放弃，仍然采用沥青路面结构。因此，快速修复技术不仅决定了水泥路面的养护水平和发展前景，而且在很大程度上影响着我国的高速公路建设成本和经济安全。
本文介绍了西部交通建设科技项目《水泥混凝土路面养护技术研究》中水泥混凝土路面碎板6h预制拼装和12h现浇快通修复技术。期待获得更加广泛的推广应用，将科研技术转化为现实的养护生产力，藉此改变人们对水泥路面修复难、慢、拖的不良印象，使水泥路面得到更快的发展，获得更大的技术进步。
1 预制拼装6h快通修复技术
1.1预制板应力分析
1.1.1基层强度对板体应力的影响分析
水泥混凝土路面的损坏一方面是由板的自身质量引起的，另一方面是下部结构承载力不足造成的。大量的挖补养护表明，下部结构承载能力偏弱是路面破坏的主要原因，其主要表现是基层厚度偏薄，排水不畅，冲刷严重，弯沉较大。计算表明，为了弥补基层存在的强度缺陷，预制拼装板的设计弯拉强度应不小于原路面结构的设计弯拉强度。由于预制拼装工艺采用集料嵌锁的方法实现接缝的荷载传递，为了提高接缝的传荷能力和平整度，同时考虑到与相邻旧面板的平顺衔接，同时厚板有利于抵抗热膨胀破坏，减少翘曲变形，增加结构稳固性，减少板间的松动和错台等综合因素，因此，在路面修复工程中，预制板块厚度与旧板厚度一致。
1.1.2不同板体尺寸的应力分析
预制拼装板几何尺寸主要取决于施工性能和使用性能。一般而言，采用小板的主要优点是板块容易预制、便于吊装施工、板的受荷性能较好。由计算可知：随着板体尺寸变小，板内最大弯拉应力随之加速递减，且两者满足二次关系。说明应力是板体尺寸的敏感因素，当板体尺寸稍有变化，应力变化剧烈。
小板具有优异的力学性质，使用小板可大大提高安全储备。但小板的缺点是接缝过多，处理工作量大，行驶质量稍差。相反，大板块的整体性要好得多，接缝少，行驶舒适性较好；不足之处是板块自重大，施工时需要大吨位的吊车，吊装成本较高。
2 快速修补混凝土的性能
2.1新拌混凝土性能
有些快速修补混凝土为了获得较高的早期强度而采用很低的水灰比，使得混凝土坍落度小，工作性差，难以生产出密实和匀质的混凝土。施工经验表明：用于路面修复的快速修补混凝土的坍落度应维持在30mm左右，初凝时间1h是比较合适的。快速修补混凝土凝结时间1h，坍落度为30~35mm，能够满足施工要求。快速修补混凝土的容重与普通混凝土相当，且保水性、粘聚性良好。
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2.2硬化混凝土的力学性能
（1）强度
在混凝土中掺入快速修补剂SBT-K10可以大幅提高其12h强度，用42.5级硅酸盐水泥配制的混凝土在标准养护条件下12h弯拉强度超过4.0MPa。弯拉强度7d后基本稳定，且后期不倒缩，抗压强度直至90d龄期仍能持续增长。
（2）脆性
普通混凝土早期的压折比接近10.6~19.8，随着龄期的增长，其压折比逐渐下降，至90d时其压折比为11.3；对于快速修补混凝土其压折比随龄期的变化较小，基本在6.6~10.1左右变动。由试验结果可以看出，快速修补混凝土无论在早期还是后期，其压折比均比同龄期的普通混凝土低，说明掺入快速修补剂SBT-K10的快速修补混凝土比普通混凝土的脆性低，韧性更好。
2.3收缩性能
采用江苏博特新材料有限公司研制的高精度混凝土变形自动化测试系统研究了快速修补混凝土的早期自收缩变形特性。为了对混凝土试件进行密封以杜绝试件与周围环境的水分交换，排除干燥收缩的影响，而又不对混凝土试件的变形形成约束。试验前采用d为1mm的特富隆塑料板材，压制成标准的收缩试模形状，成型时预先放置在试模内部，浇筑成型完毕放置于恒温恒湿室内，待初凝后拆模，由于采用了特富隆衬板而有效避免了拆模对早期仍然脆弱的混凝土试件的损伤，而且特富隆衬板对成型的混凝土试件的约束可以忽略，对没有特富隆衬板的表面，先垫上一层PVC柔性塑料薄膜，再以自粘性铝箔密封。测试系统在混凝土成型后1h40min（初凝）开始采集数据。
2.4耐久性
耐久性试验按《公路工程水泥混凝土试验规程》中相关规定进行。进行渗透试验时，如渗透压力达2.0MPa仍无试件渗水或渗水试件少于3个，则将试件纵向劈开测其渗水高度。本文主要进行了混凝土的抗碳化、抗渗、抗冻以及抗磨耗试验，快速修补混凝土在早期的放热速率很快，而混凝土试件又进行了密封，为了消除试件因温度变化所产生的变形，系统在采集变形的同时，同步采集了试件中心点的温度。加入膨胀组分G的快速修补混凝土在成型后大约4h开始膨胀，至12h后膨胀速率开始变慢，24h后开始收缩。说明掺加SBT-K10的快修料在早期具有微膨胀特性，可以补偿混凝土的收缩。由于测试过程中温度变化小于5℃，因此，收缩曲线H425-T与H425+T相差不大。
在混凝土中掺入快速修补剂SBT-K10可大幅提高其早期强度，而后期的弯拉强度高于同龄期普通混凝土。但抗压强度总体上比普通混凝土略低，表明混凝土的脆性得到了改善，
快速修补混凝土由于水胶比低、孔隙率小，在不引气的情况下其抗冻融循环次数不低于250次，能满足《公路水泥混凝土路面施工技术规范》（JTGF30-2003）中严寒地区路面混凝土抗冻标号F250的要求。
3 结束语
（1）预制拼装修复技术是目前所有快速修复技术中用时最短、对道路交通影响最小的一项实用技术。路面修复时间从面板拼装至重新开放交通不超过6h，是真正意义上的无阻碍交通快速修复技术。
（2）综合考虑快速修复路面的使用性能和施工性能，预制拼装板的设计弯拉强度应不小于原路面结构的设计弯拉强度，且宜采用2.5m×2.0m的小板，面板配筋量以满足吊装要求即可。为改善新旧面板的平顺衔接和平整度，提高接缝传荷能力，减少温度翘曲变形，预制板块厚度应与旧板厚度一致。
（3）板间接缝采用碎石和环氧砂浆填塞，顶面用聚氨酯、硅酮或TST改性沥青粘结料密封，既可实现良好的荷载传递，又能防止雨水渗透破坏，使用效果优异。
（4）用SBT-K10配制的快速修补混凝土的初凝时间>1h，坍落度30mm，能满足浇筑时间和工作性要求。混凝土具有早期强度发展快、具有微膨胀特性、后期强度不倒缩、脆性低的优点，用其配制的快速修补混凝土在标准养护条件下12h弯拉强度超过4.5MPa，满足12h快速通车要求；弯拉强度7d后基本稳定，且后期不倒缩，抗压强度直至90d龄期仍能持续增长。
（5）快速修补剂具有良好的耐久性，用其配制的混凝土的抗渗、耐磨性能优于普通混凝土，28d碳化深度<10mm；抗冻性能满足《公路水泥混凝土路面施工技术规范》（JTGF30-2003）中严寒地区路面混凝土抗冻标号F250的要求。
（6）工程应用结果表明，预制拼装6h快速通车技术仅增加10%的费用，是所有要求快速换板修复的各级公路水泥路面可以接受的；现浇12h快修技术增加32%的快速修补剂费用，是所有高速公路与收费公路可以接受的，这两项技术具有明显的经济效益和交通效益，值得大力推广应用。
参考文献
[1]JTJ073112001，公路水泥混凝土路面养护技术规范[S].
[2]王嬿，查旭东，韩春华（译）.水泥混凝土公路技术）实践与展望[M].北京：人民交通出版社，2000.
[3]冷培义，翁兴中，蔡良才.机场道面设计[M].北京：人民交通出版社，1995.
[4]河北工业大学，秦皇岛市政总公司.秦皇岛市市区水泥混凝土路面面层冻害原因分析及其补强对策研究[M].
论文作者:李军
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; 路面论文; 快速论文; 强度论文; 水泥论文; 性能论文; 技术论文; 《建筑学研究前沿》2017年第31期论文;