高等級公路水泥路面板塊快速修補材料調(diào)查與分析

1、高等級公路水泥路面板塊快速修補材料調(diào) 查與分析高等級公路水泥路面板塊快速修補材料調(diào)查與分析蔡琦，張衛(wèi)華（江西省贛州市交通工程質(zhì)量監(jiān)督站，江西 贛州341000）摘 要通過對目前國內(nèi)外常見的水泥路面板塊 快速修補材料的調(diào)查與分析，分別對其技術(shù)、經(jīng)濟性能進行對比分析，初步推薦適合于江西省高等級公路水泥路面板 塊快速修補的材料。關(guān)鍵詞道路工程；水泥路面；快速修補材料；調(diào)查0前 言 水泥路面快速修補技術(shù)的核心為快速修補材料，目前快 速修補材料研究成果較多，但實際應(yīng)用較少。通過對國內(nèi)外相關(guān)資料的收集分析，目前快速養(yǎng)護材料 在全國范圍內(nèi)應(yīng)用較少，僅在少量特別需要快速修補的地方 如機場、隧道、橋面等有所應(yīng)用

2、，產(chǎn)生這種狀況的原因除快 速修補材料價格比較昂貴外，修補材料本身的性能不足或使 用方法不當(dāng)也是一個重要的原因。因此，本文試圖通過多省內(nèi)外目前常用的一些水泥路面 板塊快速修補材料的技術(shù)、經(jīng)濟及使用性能等進行調(diào)查與分 析，初步推薦適合于江西省高等級公路水泥路面的板塊快速 修補材料。1板塊修補材料的一般要求1.快硬高早強。路面修補與普通混凝土路面施工不同，需要進行修補的 水泥混凝土路面都是正在使用的道路，不允許長時間封閉交 通。因此，修補材料必須具有迅速硬化的性能，使修補路面 短時間內(nèi)達到通車的強度要求。2 .收縮小。水泥混凝土路面修補，新老混凝土的結(jié)合部位是薄弱環(huán) 節(jié)。造成新老混凝土結(jié)合不好的重要

3、因素之一是新拌水泥混 凝土的收縮。收縮產(chǎn)生收縮應(yīng)力，使新老混凝土拉開。因此，要控制修補材料的收縮率，盡可能選用無收縮或 收縮率很低的修補材料。3 .具有一定的粘性。從提高新老混凝土結(jié)合力的愿望由發(fā)，要求修補材料本 身具備一定的粘性。4 .后期性能穩(wěn)定，強度發(fā)展與老混凝土基本同步。修補材料的后期強度發(fā)展速度與老混凝土基本一致，不 允許強度減少，也不要求強度發(fā)展過快，致使新老混凝土力 學(xué)性能差異太大，影響路面的整體性能。5 .施工和易性好。修補混凝土的凝結(jié)時間應(yīng)滿足施工要求。對于需水量大、硬化過快的修補材料，應(yīng)通過試驗，摻入一定量的緩凝型減水劑，以保證新修補混凝土的施工和易 性。6 .顏色。修補材

4、料的顏色與老混凝土基本一致，無明顯差異。2水泥路面板塊快速修補材料2.1普通水泥加外加劑（基礎(chǔ)研究）（1）長安大學(xué)陳忠達、張登良等采用425號普通硅酸鹽水泥加旱強減水型復(fù)合外加劑（FDN減水劑、NFA-10減水劑、硫酸鈉或元明粉、三乙醇胺）研制的超早 強混凝土。（2）吉林省交通廳季凍區(qū)水泥混凝土路面病害防治及 結(jié)構(gòu)組合優(yōu)化設(shè)計研究課題成果采用525號普通硅酸鹽水泥加早強劑，早強劑主要化學(xué)成分為&蔡磺酸鈉甲醛縮合物高效減水劑、硫酸鋁、氧化鋁、硫酸鋁鉀、硫酸鈣等無機化合 物。（3）南京航天大學(xué)土木工程技術(shù)研究所張雪華、艾軍 等人采用膨脹劑超塑化劑或高效減水劑早強劑”的配方 配制了高性能無收

5、縮修補混凝土。2.2 專用快速修補劑（復(fù)合外加劑）2.2.1 HW系列超早 強修補劑 長安大學(xué)陳拴發(fā)、李煒光、張登良，廣東省交通 工程質(zhì)量監(jiān)督站職雨風(fēng)以及廣東省交通科研所陳佩林等通 過對HW超早強修補混凝土的脆性研究分析，提由了解決新舊混凝土粘結(jié)性能差，整體性不足的方法。水泥采用525號普通硅酸鹽水泥，超旱強修補劑主要由 部分硫鋁酸鹽、鋁酸鹽、硅酸鹽及高效表面活性劑按一定比 例復(fù)合而成。該研究選用適合不同溫度及早齡期強度要求的HW1、HW2、HW3三種系列修補劑。2.2.2 JK-24快速修補劑JK系列快凝快速修補材料由江 蘇省建筑科學(xué)研究院研制，該材料由部分氟鋁酸鹽、硅酸鹽、硫鋁酸鹽和高效表

6、面活性劑配制而成。2.2.3 KS系列快速修補劑 KS系列快速修補材料由江蘇 省交通工程公司研制的，該系列分為KS-6、KS-12、KS-24三種，具特點是強度高、強粘結(jié)，修補后數(shù)小時即可通車。2.2.4 R-24快速修補劑 R-24快速修補劑由武漢理工大 學(xué)研制。2.2.5 WWX-m型混凝土快速修補材料WWX-III型混凝士快速修補材料是國家九五”重點科技攻關(guān)項目重點工程混凝土安全性96-535-02-04的研究成果，WWX-m型混凝土快 速修補材料由無機材料與有機材料組成。材料早期強度 抗壓、抗拉、粘結(jié)較高，凝結(jié)硬化時間短， 具有良好的抗?jié)B、防水、抗凍性能。通過調(diào)整 WWX-m型超早強劑

7、摻量，WWX-m型混凝土快速修補材料可作為快速堵漏劑使用。由于材料具有較高抗?jié)B性和抗凍性，因而可用于水工建構(gòu)筑物、道路路面的耐久性修補2.2.6 復(fù)合型快速修補劑 LG23由廣西區(qū)交通科學(xué)研究 所和交通部公路科學(xué)研究所共同承擔(dān)的西部交通建設(shè)科技 項目 水泥混凝土路面養(yǎng)護技術(shù)研究 ”課題在JK-24快速修補 劑的基礎(chǔ)上，研制由水泥路面復(fù)合型快速修補劑LG23,其具有12h抗折強度高，后期強度倒縮較小、收縮小、凝結(jié)時 間長、且摻量低。2.3 特種水泥或材料（直接應(yīng)用）2.3.1快硬硫鋁酸鹽水泥與道橋修復(fù)快硬水泥快硬硫鋁酸鹽水泥是以無水硫鋁酸鈣和硅酸二鈣為主要礦物成分，并有適量石膏與輔助材料 的特種

8、水泥。具有低堿，早強，高強，微膨脹，抗凍，耐蝕和高抗?jié)B 性能。混凝土道橋快速修補材料，是由特快硬水泥基材料及不 同作用的化學(xué)外加劑和多種輔助材料組成。2.3.2修復(fù)王”超快硬混凝土 修復(fù)王”是由同濟大學(xué)材 料工程研究所研發(fā)，由 A、B組分干料組成，一般加水和石 子配制成混凝土使用，其主要特點是快硬高強15 min左右即可凝固，1h即可投入使用（按要求加石子配成混凝土， 在適宜的施工溫度下，1h強度達到 C30, 7d強度達到C50 以上；粘結(jié)性好抗折強度C30普通混凝土（試驗方法砂 漿中間折斷補灌后再檢測抗折強度）；匹配性好體積穩(wěn)定性高，干縮率幾乎為0,熱膨脹系數(shù)和普通混凝土幾乎一致； 產(chǎn)品全

9、面、使用溫度范圍廣修復(fù)王系列產(chǎn)品能保證5c45 c范圍內(nèi)都可以正常施工；耐久性高有良好的抗凍融性和耐化學(xué)腐蝕性。缺點硬化時間過快，難以適用與較大體積混凝土施工； 且當(dāng)修補混凝土面積較大時（>2m2）易產(chǎn)生微裂縫。3快速修補材料的選擇和推薦3.1快速修補材料技術(shù)性能對比 3.1.1摻加專用快速修補劑后混凝土主要技術(shù)性 能對比根據(jù)現(xiàn)有資料，總結(jié)歸納摻加各類型修補劑后混凝 土的各項技術(shù)性能指標(biāo)如下表1所示表1不同修補劑混凝土技術(shù)性能對比 由上表可知，當(dāng)不考慮所用水泥標(biāo)號時， 摻加不同品種修補劑的混凝土性能對比如下早期（1d）抗折強度值除JK24和R24修補劑混凝土外（采用高標(biāo)號水 泥后應(yīng)該有所

10、提高，但提高幅度一般不超過20）,其他混凝士均在4Mpa以上，滿足高等級水泥路面開放交通的最低要 求 5.0703.5 MPa。WWX- m> HW 系歹U % LG23> KS 系列 > JK24 R24 早期 抗壓強度則基本上在 20MPa40MpPa之間；從后期強度 發(fā)展規(guī)律來看，除 WWX-m無后期數(shù)據(jù)資料無法判斷外，其他修補劑混凝土抗折強度均未由現(xiàn)倒縮現(xiàn)象；從混凝土脆性指標(biāo)來看，HW系列脆度系數(shù)最小，表明添加該修補劑 的混凝土具有良好的柔韌性，其他修補劑混凝土后期（28d）脆度系數(shù)與普通混凝土后期基本相當(dāng)；從現(xiàn)有收縮性試驗結(jié)果來看JK24和R24的28d干縮率均 0

11、.15%。，LG23由 于添加了 2的微膨脹組分，因此早期微膨脹，后期基本無收 縮； 從耐久性結(jié)果來看， HW系列、WWX-III以及LG23 的抗?jié)B性均優(yōu)于普通混凝土 ；JK24的耐磨耗性與普通混凝土相當(dāng)或略低于普通混凝土，LG23的耐磨耗性要優(yōu)于普通混凝土。從現(xiàn)有技術(shù)資料分析，水泥混凝土路面板塊快速修補時， 從技術(shù)性能上本文推薦采用HW系列和LG23快速修補劑，但當(dāng)其他修補劑經(jīng)室內(nèi)配比試驗滿足上述強度、脆性、收縮 率以及耐久性等指標(biāo)時也可采用。不論采用何種快速修補劑，在實際應(yīng)用前必須進行技術(shù) 性能室內(nèi)試驗分析，根據(jù)技術(shù)性能指標(biāo)確定合理最佳摻量。3.1.2特種水泥混凝土技術(shù)性能對比西部交通建

12、設(shè)科技項目 水泥混凝土路面養(yǎng)護技術(shù)研究 ”課題研究對比了快硬硫 鋁酸鹽水泥與道橋修復(fù)快硬水泥兩種快硬早強特種水泥，結(jié) 果顯示從技術(shù)性能上來說推薦采用道橋修復(fù)快硬水泥（上海 市政工程應(yīng)用經(jīng)驗也顯示使用快硬硫鋁酸鹽水泥修補1個月后又損壞）。另外新型材料 修復(fù)王”其性能也十分優(yōu)異，但造價高昂， 高等級公路小塊修補可用。從現(xiàn)有的一些研究成果來看，特種水泥或快硬早強材料其在快硬早強上性能十分優(yōu)異，但收縮性能難以滿足，尤其是當(dāng)修補混凝土面積較大時易產(chǎn)生收縮開裂。因此，建議當(dāng)使用特種水泥或快硬早強材料時，應(yīng)重點 關(guān)注其收縮性能，盡量使用在小面積修補中。3.2 快速修補材料經(jīng)濟性分析一般來說，水泥路面板塊 修

13、補所需要的混凝土方量不大，每方混凝土的養(yǎng)護成本比大 面積澆筑混凝土高，而養(yǎng)護時間與養(yǎng)護成本成正比。使用水泥混凝土路面快速修補劑用于板塊快速修補，最 多24h即可開放交通，確保道路暢通和行車安全。使用普通硅酸鹽水泥配制混凝土用于道面修補，加上早強劑放車通行至少需要 3d4d天時間，加上早強劑混凝土的后期強度損失又較大，若不加早強劑，至少需要 7d時間 參考國內(nèi)現(xiàn)有的一些水泥路面板塊修補經(jīng)驗，快速修補劑用于水泥路面板塊修補雖然直接成本比使用普通水泥要高一些，但間接成本要低得多。綜合傳統(tǒng)水泥混凝土路面板塊修補的特點修補工程量少、維護成本高、安全隱患重、修補混凝土與舊混凝土粘結(jié) 差、二次裂縫明顯、耐久

14、性差和修補實際效果來看應(yīng)用快速 修補劑與采用傳統(tǒng)的路面修補方法綜合成本相近，而且社會 效益顯著。此外，使用快速修補劑與特種快硬高強水泥材料相比， 經(jīng)濟成本相差不大，但特種水泥考慮其運輸和貯存成本時,代價較高，且僅適用于板塊面積較小的修補3.3 快速修補材料推薦3.3.1板邊、板角快速修補以及裂縫開槽條帶快 速修補 建議采用普通混凝土摻加HW系列或LG23等快速修補劑，可 24h開放交通；若有特殊要求需 更快開放交通，建議采用道橋修復(fù)特種水泥或修復(fù)王等材 料，但應(yīng)注意修補面積不應(yīng)過大。3.3.2水泥路面面板更換快速修補建議采用普通混凝土摻加HW系列或LG23等快速修補劑。4結(jié)語水泥混凝土路面快速修補劑具有早期強度高、 后期強度穩(wěn)定增長、微膨脹、磨損小、新舊混凝土粘接良好、顏色相近、施工工藝簡單、材料費用相對較低。采用水泥混凝土路面快速修補劑進行路面板塊快速修 補，基本取消了混凝土的后期養(yǎng)護工作，不影響道路的正常 行車，基本解決了道路維修與行車的矛盾，社會效益和經(jīng)濟 效益非常顯著。參考文獻1陳忠達，張登良.混凝土路面裂縫灌漿材料 的試驗研究D.重慶重慶交通學(xué)院學(xué)報，1997,1643740. 2中愛琴，李祝龍等.聚合物乳液改性水泥砂漿J.公 路,2000,74144. 3陳忠達，張登良等.水泥混凝土路面破損 的快速修補技術(shù)J.公路,1997,111215 4陳榮