基于“三層修補法”的水泥道面砂漿恢復層材料與結構研究＊

王百林 王 坤 楊體文 葉 青 山宏宇 田耀剛

（寧波市高等級公路指揮部1） 寧波 315105） （長安大學材料科學與工程學院2） 西安 710064）（海南高速公路股份有限公司3） ?？?570203） （鎮江技師學院4） 鎮江 212003）（貴州省交通規劃勘察設計研究院5） 貴陽 550001）

0 前 言

水泥道路發展迅速，隨之出現的問題也越來越多，尤以面層砂漿層的破壞較為突出，這類破壞如不及時修補，則會出現更大的破壞，從而造成以后的修復難度大，經濟成本高．從技術上講，影響水泥混凝土路面修補質量的關鍵在于所采用的修補材料和修補施工工藝［1－2］，目前，國內外修補材料發展很快，如德國的“Draifach”水泥，美國研制的III型水泥，我國蘇州水泥混凝土制品研究院研制了PR－I型混凝土快速修補劑，長安大學陳栓發教授等研究的HW系列超早強水泥混凝土修補劑［3］，水泥基修補材料的發展很好，但是在使用過程中也發現了一些不足之處：收縮大，易導致修補材料與舊混凝土的拉開；與舊混凝土相容性差，界面缺陷易使結合部開裂；養護周期長，阻斷交通時間長；道路強度不均勻，傳遞荷載不一致，從而導致使用壽命短，路面的使用功能低［4－5］．

然而修補材料和舊混凝土路面是一個整體性的結構［6］，修補應從整體性考慮，傳統的修補技術很顯然不能滿足經濟的發展和人們對路面功能的要求，因此針對此類問題，并解決了修補中經濟成本高、養生時間長的缺點，研究出超薄罩面搶通修復材料，并基于修復工藝，提出“三層修補法”．這種方法可以盡快的修復破損路面，減少水分的下滲，減少路面結構和基層的損壞；可以使得修補變得簡單易行，減少施工時的交通干擾，盡快恢復交通；修補后使用壽命長，耐久性好．

1 結構層分析

混凝土道面是一種剛度大、擴散荷載能力強、穩定性好的路面結構．然而這些良好的性能主要依賴于混凝土道面的整體性，而當混凝土道面破壞后，修補材料如何保障其整體性就成了一個關鍵問題．

超薄罩面修復后的修補料與舊混凝土界面結構類似于普通水泥混凝土過渡區的結構，其界面強度應低于修補材料本身的強度，與舊混凝土路面的粘結性是超薄罩面修補材料必須考慮的問題，所以使用良好的界面材料，使其保證良好的粘結性是一種很好的方法．超薄罩面修補材料強度一般都會很大，從而會使其脆性較大，修補后，行車荷載的反復沖擊作用，加上環境因素的耦合影響，所修補的砂漿結構層就會產生疲勞破壞［7］，所以在修補材料的表面鋪一層養護層，可以很好的解決這個問題．見圖1．

圖1 修補后破壞圖示

基于此，提出了“三層修補法”．在破壞的舊混凝土表面鋪一層界面粘結材料，然后應用自己研制出的罩面修補材料，最后在表面鋪一層水性養護材料，以解決修補后出現的結構性問題，達到混凝土的整體性，使修補后能得到跟好的路用性能［8－9］．

2 材料性能

表1～2分別為所用的膠凝材料技術指標和修補材料的配合比［10］．

表1 膠凝材料技術指標

表2 配合比

運用的表2配合比，確定該修補材料的主要技術指標見表3．

表3 修補材料主要技術指標

此外，根據三層修補法的原則，研制出水溶性養護材料，此材料的性能對比見表4．

表4 不同養護方式對強度和性能影響結果

對新研制的界面材料進行劈裂試驗和抗折試驗示意圖見圖2［11－12］．

圖2 界面材料劈裂、抗折試驗示意圖

經過試驗，得出界面處理材料性能見表5．

表5 界面材料劈裂、抗折強度性能指標

3 “三層修補法”

修復工藝對修復效果的影響很重要［13］，基于此，經過長期研究與實踐，提出了“三層修補法”的工藝來實現，流程見圖3．

圖3 三層修補法流程圖

4 工程應用

將研制出的材料在河南商城縣道X006商城至安徽方向路段，施工的工藝如下．

1）涂界面處理劑（見圖4） 界面清除后，首先要進行表面潤濕，用干凈的自來水充分濕潤清潔的路面板，然后，在修復砂漿與混凝土道面之間涂界面材料，它是保證砂漿修復質量的關鍵．涂界面粘結劑時按以下2個步驟進行：（1）現場制備界面材料，并立即將配制好的界面劑進行噴涂施工，靜止停放時間不得超過15～20min（根據氣候條件不同而不同）；（2）采用人工噴涂界面處理劑，用刷子或掃帚將配置好的膠漿涂刷于處理后的混凝土表面，要求噴涂均勻，厚度約為0．8～1．1mm，用量為0．15kg／m2．每次噴涂界面劑的面積不要太大，要在界面劑初凝之前將砂漿攤鋪到位．因此應加強界面劑噴涂與砂漿澆筑施工之間的密切配合．

2）修補砂漿攪拌和澆筑［14］（見圖5） 修復砂漿拌制的關鍵是在砂漿的拌和過程中，保證纖維均勻分布于砂漿之中，所以要求砂漿拌和時采用強制式拌和機攪拌．拌和中嚴格按照水灰比要求，不得隨意加水．

圖4 修補面潤濕與涂界面劑

澆筑時，凝結時間會因施工地點的氣溫和風速而有所不同．將攪拌好的料倒入清理過的道面上，采用壓實振動的抹面方法，并根據實際情況進行表面收漿處理．由于受可操作時間影響，物料必須在45min內澆筑完．

圖5 修復砂漿的攪拌、澆筑與飾面

3）養護．薄層修補難度很大，傳統養生方式難以滿足要求，此次試驗路段使用開發的專用養護材料，具有與混凝土親和性強，能在其表面形成膠狀硅酸鹽，且具有填充表面孔隙、促進水化，還能減緩水分蒸發，預防表面微裂紋，提高混凝土強度及耐久性等作用．修復后使用效果圖見圖6．

圖6 修復后使用效果圖

圖為薄層修復一年后路面使用情況．從圖中可以看出，修復部分使用情況良好，表明光滑，與原混凝土具有較好的粘結性，未出現病害的現象．

5 結 論

1）水泥混凝土道面薄層修復后具有在2h就可以達到通車的能力，且早強快硬，后期強度沒有發生衰減．

2）“三層修補法”對施工工藝的要求簡單，一般的施工單位可以進行施工．

3）“三層修補法”能夠滿足修補路面的整體性結構要求，使路面耐久性更好，并且對于氣候條件要求苛刻的都有很好的效果，具有很好的實用價值，經濟性好，易于大面積推廣使用．

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