水泥混凝土路橋面病害快速修復(fù)技術(shù)創(chuàng)新介紹

劉耘

（廣東能達(dá)高等級公路維護(hù)有限公司,廣東 廣州 510030）

水泥混凝土路橋面病害快速修復(fù)技術(shù)創(chuàng)新介紹

劉耘

（廣東能達(dá)高等級公路維護(hù)有限公司,廣東 廣州 510030）

隨著國家公路網(wǎng)規(guī)劃出臺，未來國家高速建設(shè)不僅拓展了公路網(wǎng)的覆蓋范圍，提升路網(wǎng)的服務(wù)能力，也為高速公路持續(xù)健康發(fā)展提供了指導(dǎo)。圍繞高速公路日常養(yǎng)護(hù)維修工程，采用快速修復(fù)水泥混凝土路橋面病害技術(shù)，提高高速公路快速通行服務(wù)能力，延長水泥混凝土路橋面壽命，并通過施工現(xiàn)場結(jié)果對比，將預(yù)測值與實際值對比分析，進(jìn)一步總結(jié)各類水泥混凝土路橋面病害快速修復(fù)技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用的合理性，為水泥混凝土路橋面病害快速修復(fù)提供了有益的參考。

水泥混凝土；快速修復(fù)；創(chuàng)新；高速公路

0 引言

水泥混凝土路面或橋面具有剛度大、強(qiáng)度高、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，但水泥混凝土路面或橋面使用一段時間后，普遍存在局部破損、接縫損壞等病害，這些病害若不及時進(jìn)行維修，則易造成混凝土病害的快速惡化，造成路面結(jié)構(gòu)整體破壞，然而傳統(tǒng)的維修技術(shù)要么根治性不強(qiáng)，要么開槽破肚、整體更換，混凝土養(yǎng)生期長，對交通運(yùn)營影響大，造成維修成本及安全風(fēng)險劇增，資源浪費(fèi)。

針對傳統(tǒng)維修技術(shù)存在的種種弊端，結(jié)合近年來交通量劇增的現(xiàn)實情況，因此對水泥混凝土路面或橋面形成的初期破損進(jìn)行快速修復(fù)的意義顯得越來越重要，有必要對混凝土快速修復(fù)技術(shù)進(jìn)行深入研究，以推動快速修復(fù)技術(shù)的不斷完善。現(xiàn)就水泥混凝土路面病害分類、表現(xiàn)形式，就傳統(tǒng)常規(guī)維修技術(shù)、當(dāng)前快速修復(fù)技術(shù)及對比分析介紹如下。

1 水泥混凝土路面或橋面病害分類[1]

水泥混凝土路面或橋面結(jié)構(gòu)由于設(shè)計、施工缺陷，常有局部破損；在長期的重復(fù)荷載與自重和自然作用下也會造成混凝土路面產(chǎn)生裂縫、破損、磨損、掉角等破壞，主要病害類型可按損壞模式和影響程度分為五類：

（1）裂縫類。主要指貫通面層厚度的斷裂裂縫，把板分成數(shù)塊，破壞了面層結(jié)構(gòu)的完整性。損壞形式有橫向裂縫、縱向裂縫、斜向裂縫、破碎板或交叉裂縫和板角折裂。

（2）變形類。主要指面板整體并未破壞，但出現(xiàn)較大的豎向位移，影響行車舒適性，主要表現(xiàn)有錯臺、沉陷、唧泥、隆起、拱起等。

（3）接縫損壞類。主要指與相鄰板傳荷系統(tǒng)有關(guān)的損壞，橫縫或縱縫附近局部深度范圍內(nèi)混凝土碎裂和裂縫，填縫料的散失或失效，碎裂通常不擴(kuò)展到整個板厚。其表面形成如板縫處剝落、碎裂等問題。

（4）表面損壞類。屬于非結(jié)構(gòu)性損壞，發(fā)生在面層表面的局部損壞，如紋裂、起皮、麻面、坑洞等損壞。

（5）修補(bǔ)類。修補(bǔ)后形成新的直觀的再生性缺陷問題。

2 傳統(tǒng)常規(guī)維修技術(shù)

我國現(xiàn)階段水泥混凝土路面日常養(yǎng)護(hù)中，通常對小病害如小坑洞、表面破損、裂縫等不予維修或僅對裂縫采取灌縫處治，對小坑洞采取砂漿或環(huán)氧砂漿材料臨時修補(bǔ)，待病害發(fā)展變大妨礙車輛通行時，再采取鑿除病害區(qū)域局部修補(bǔ)或整板修補(bǔ)，采用硅酸鹽水泥混凝土重新澆筑填補(bǔ)方法，該方法簡便易行，成本低，但存在收縮大、新老混凝土易脫落造成修補(bǔ)失效等問題，且從破損路面的清理、修補(bǔ)、養(yǎng)生到開放交通需要長達(dá)7～10 d時間，梅雨季節(jié)或冬季時間將更長。如此一旦出現(xiàn)局部破損就進(jìn)行修補(bǔ)，則大部分道路都面臨連續(xù)不斷修補(bǔ)的狀況，這將嚴(yán)重影響道路的通行，因此很多水泥混凝土路面只有等到破損已嚴(yán)重影響到車輛通行時才進(jìn)行修補(bǔ)，而這時往往破損面積大，修補(bǔ)成本劇增，資源浪費(fèi)嚴(yán)重。

3 快速修復(fù)技術(shù)

目前，國內(nèi)外水泥混凝土路面中所采用的快速修復(fù)技術(shù)主要依賴于快速修補(bǔ)材料，通過調(diào)整材料凝結(jié)硬化時間和早期強(qiáng)度的方法，以達(dá)到快速修補(bǔ)的目的，然而在機(jī)械設(shè)備、施工工藝方面的優(yōu)化改善較少。

目前，快速修補(bǔ)材料類別及優(yōu)缺點(diǎn)如下。

3.1 在硅酸鹽混凝土中加入早強(qiáng)組分

主要通過早強(qiáng)劑或快速修補(bǔ)劑提高硅酸鹽混凝土的早期強(qiáng)度。相比普通道路混凝土可以大大縮短修復(fù)時間，但仍存在以下不足：

（1）強(qiáng)度尤其是小時強(qiáng)度仍然偏低，用這類材料修復(fù)的路面恢復(fù)交通時間需8～10 h以上甚至更長時間。

（2）早期需要更為嚴(yán)格的保溫和保濕等養(yǎng)護(hù)措施。

（3）體積穩(wěn)定性、黏結(jié)性能及耐磨性等較差。

3.2 硫鋁酸鹽水泥修補(bǔ)材料

硫鋁酸鹽水泥修補(bǔ)材料具有早強(qiáng)、高抗?jié)B、高抗凍、耐腐蝕、低堿度等特點(diǎn)。早強(qiáng)凝結(jié)時間可控，一般施工6 h后可以通車，通常在潮濕狀況下微膨脹，干燥情況下收縮較大，早期水化熱大，易產(chǎn)生微細(xì)裂縫，對鋼筋保護(hù)不力，早期就可能發(fā)生鋼筋銹蝕，并且水化產(chǎn)物晶格不穩(wěn)定，后期會發(fā)生強(qiáng)度倒縮現(xiàn)象，甚至粉化，維修部位可能在6～12個月就需要再次維修，如圖1所示。

圖1 超早強(qiáng)快硬水泥混凝土修補(bǔ)

3.3 乳化瀝青混凝土

采用改性的乳化瀝青混凝土對損壞的水泥混凝土路面進(jìn)行修復(fù)，該方法較為簡便，也可實現(xiàn)快速恢復(fù)交通，但路面含水較高的情況下修復(fù)黏結(jié)強(qiáng)度低，乳化瀝青混凝土與混凝土強(qiáng)度等級差別大，路面?zhèn)骱刹灰恢拢褂脡勖蹋瑫r還存在顏色不一致的情況，經(jīng)過車輪碾壓后修補(bǔ)部位容易變形下陷造成修補(bǔ)部位不平整。

3.4 聚合物改性水泥類或聚合物膠結(jié)類修補(bǔ)材料[2]

在水泥中加入聚合物乳液改性，或全部采用聚合物乳液代替水泥配制混凝土作為修補(bǔ)材料。如改性環(huán)氧樹脂修補(bǔ)砂漿即是聚合物膠結(jié)類修補(bǔ)材料。環(huán)氧砂漿具有快硬、高強(qiáng)和顯著改善抗?jié)B、耐蝕、耐磨、抗凍融以及黏結(jié)等性能，一般膠結(jié)越快其脆性越高，易開裂，屬于有機(jī)材料，耐紫外線老化性能比無機(jī)材料差，要求施工部位清潔、干燥，現(xiàn)場配料比較煩瑣，材料成本和施工成本較高，如圖2所示。

圖2 環(huán)氧砂漿快速修補(bǔ)

3.5 磷酸鎂水泥修補(bǔ)材料[3]

磷酸鎂水泥修補(bǔ)材料具有快速凝結(jié)硬化、高強(qiáng)、收縮開裂少、耐磨耗等優(yōu)點(diǎn)，但其凝結(jié)硬化速度難以控制，缺乏與之相配套的施工設(shè)備，難以做到規(guī)模化生產(chǎn)應(yīng)用。

3.6 高強(qiáng)快硬鎂堌

高強(qiáng)快硬鎂堌是一種新型無機(jī)修補(bǔ)材料，是在磷酸鎂水泥的基礎(chǔ)上進(jìn)一步優(yōu)化的產(chǎn)物，具有凝結(jié)硬化快且施工操作時間可控，一般施工2～6 h后可以通車，與混凝土、鋼筋黏結(jié)強(qiáng)度高，負(fù)溫可硬化，干縮變形小，后期性能穩(wěn)定，不需要水養(yǎng)護(hù)等特點(diǎn)，如圖3所示。主要技術(shù)指標(biāo)見表1。

4 快速修復(fù)技術(shù)對比分析

目前，專門針對水泥混凝土路面或橋面病害修補(bǔ)的材料和技術(shù)已取得了初步的進(jìn)展，在實際修補(bǔ)工程中也得到了一定程度的應(yīng)用，但總體應(yīng)用情況還有待進(jìn)一步完善，總體來說，目前存在的問題主要如下：

（1）大部分快速修補(bǔ)材料性能仍難以滿足快速而有效的修補(bǔ)要求，快凝快硬的材料雖然滿足修補(bǔ)快的要求，但后期易收縮開裂出現(xiàn)二次損壞，而具有穩(wěn)定后期性能的修補(bǔ)材料的早期強(qiáng)度發(fā)展仍偏低，達(dá)不到及早開放交通的目的。

圖3 高強(qiáng)快硬鎂堌快速修補(bǔ)

表1 鎂堌及其混凝土的主要技術(shù)指標(biāo)

（2）快速修補(bǔ)材料沒有圍繞材料的特性、局部破損類型研究相適宜的施工設(shè)備、施工工藝，限制了修補(bǔ)的速度，甚至影響修復(fù)質(zhì)量。

（3）對修補(bǔ)材料的長期耐久性方面考慮不足。

（4）快速修補(bǔ)材料成本參差不齊，修補(bǔ)效果相對較好的材料成本高，經(jīng)濟(jì)性差。

5 結(jié)語

該文介紹了近年來水泥混凝土路橋面病害快速修復(fù)技術(shù)方法，依據(jù)快速修復(fù)技術(shù)在高速公路實際使用情況以及后續(xù)對維修部位的跟蹤統(tǒng)計，得出以下材料對比數(shù)據(jù)，見表2。

表2 常見快速修補(bǔ)材料對比一覽表

[1]辛立華.水泥混凝土路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)初探[J].中國勘察設(shè)計，2011(7): 84-87.

[2]申愛琴，朱建輝，王曉飛，鐘建超，付琴.聚合物改性超細(xì)水泥修補(bǔ)混凝土結(jié)構(gòu)物微裂縫的性能及機(jī)理[J].中國公路學(xué)報, 2006,19(4):46-51.

[3]汪宏濤，張時豪，丁建華，齊召慶.磷酸鎂水泥修補(bǔ)材料耐磨性影響因素研究[J].功能材料,2015(20):20068-20072.

U418.6

B

1009-7716（2017）08-0216-03

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2017.08.067

2017-04-01

劉耘（1983-），男，新疆昌吉人，路橋工程師，從事高速公路施工管理工作。