關于一種新型伸縮縫快速修復材料的研究

萬俊林 王建榮

（1哈爾濱市政第二工程公司， 哈爾濱 150026；2北京特希達科技有限公司， 北京 100037）

關于一種新型伸縮縫快速修復材料的研究

萬俊林1王建榮2

（1哈爾濱市政第二工程公司， 哈爾濱 150026；2北京特希達科技有限公司， 北京 100037）

伸縮縫修復工作是橋梁養護中的一項重要工作。目前現有的修復方法中采用最多的是高性能水泥混凝土摻入一定量的鋼纖維進行局部修復，此方法具有早期強度高、后期強度穩定增長、新舊混凝土界面粘接良好、施工工藝簡單等優點，但摻入的鋼纖維有損傷行駛中車輛輪胎的風險，同時成本較高，不利于公路橋梁中大范圍推廣使用。東南大學基于上述的諸多問題進行了一種新型快速修復材料的研發，其基本思路是在早期高強混凝土中摻入FERRO混凝土加強纖維，來達到快速修復既有伸縮縫的目的，本文將針對這種快速修復材料的不同配比及其重載下的力學耐久性能進行系統的研究。

伸縮縫；混凝土；修復；

1 伸縮縫修復技術的研究現狀

伸縮縫修復工作是橋梁養護中的一項重要工作，根據損壞程度，可以進行病害局部修復工作或進行整體換填修復工作。如果橋梁伸縮縫病害問題較輕，尚未達到替換標準，可以考慮對裂縫及破損部位進行快速局部修補工作。

基于上述問題進行了一種新型快速修復材料的研發，其基本思路是利用新型的早期高強混凝土以縮減養護時間，同時利用美國福塔公司制造的FERRO混凝土加強纖維來代替鋼纖維，并針對這種快速修復材料進行重載下的力學及耐久性能研究。

2 試驗用材料

試驗材料包括骨料：中沙，細度模數2.8；碎石，5-10mm l；膠凝材料：SBTJK?-I超早強修補砂漿是一種以水泥、石英砂和聚合物干粉為基材，經特殊活性化學物質改性而成的新型修補材料，具有快硬而不速凝、粘結強度高、承載快且耐久性好等特點，適用于橋梁梁體（面）及道路混凝土結構表面缺陷的快速修補，SBTJK?-I超早強修補砂漿主要技術性能指標見表2-12-1；纖維材料：美國福塔公司制造的FERRO混凝土加強纖維（見圖2-1），具體參數見表2-2。

表2 -1 SBTJK?-I超早強修補砂漿主要技術性能指標

圖2 -1 FERRO纖維

表2 -2 FERRO纖維參數

3 快速修復材料重載下力學試驗

本節就新型快速修復材料的基本力學性能進行研究，目的在于配置適用于橋梁伸縮縫區的快速修復用灌縫混凝土材料，通過測試材料的力學性能（主要為抗壓抗折性能），來取得合適的配料比。

3.1 力學性能研究方法

（1）材料配合比

通過試拌合強度試驗，確定配合比，見表3-1所示。

表3 -1配合比 單位：kg·m-3

以此為基礎，FERRO纖維按照每立方米混凝土體積摻入量0.1%、0.2%、0.3%的標準參入，總共4種試件（外加素混凝土）見表3-2。

表3 -2試件設計及編號

（2）抗壓性能研究方法

抗壓強度采用150mm×150mm×150mm試件，試驗分3h、24h、7d、28d四批進行，每批每個類型的試件做3個取平均值。

（3）抗折性能研究方法

抗壓強度采用150mm×150mm×550mm試件，試驗分24h、7d、28d三批進行，每批每個類型的試件做3個取平均值。

3.2 試驗結果與討論

（1）抗壓抗折性能及機理分析

從試驗可以很明顯看出，摻入Ferro纖維的試件強度普遍高于未摻入Ferro纖維的試件，除了養護24h后摻入0.1%、0.3%的試件和養護28d后摻入0.3%的試件強度略低于素混凝土試件外，其余摻入Ferro纖維的試件均高于素混凝土試件。其中值得注意的一點是Ferro纖維摻量為2.0%的試件其表現一直優于素混凝土構件，且在28d養護期內的四個時間節點上，其抗壓強度均是最高的，見圖3-1。同時四組試件的28d強度，摻入0.1%和摻入0.3%的試件其強度與素混凝土相當，只有摻入0.2%的強度略有提升。

圖3 -1快速修復材料抗壓試驗結果

同時通過測得的3h、24h、7d、28d強度值可以發現，采用SBTJK?-I超早強修補砂漿的快速修補材料可以在很短的時間內達到很高的短期強度，均可以在一天時間內快速達到28d強度的40%—50%，而在1d到28d這個階段強度增長放緩。

圖3 -2各試件抗壓強度發展曲線

據目前研究情況來看，纖維在參入混凝土后，亂向均勻分布的纖維可以有效的抑制混凝土的早期塑性收縮和離析裂縫的產生及發展，減少了混凝土的早期缺陷，纖維摻量過少時，纖維所起到的作用有限，與素混凝土性能相當，而在纖維參量過多時，彈性模量較低的纖維在混凝土中反而成了薄弱環節，且隨著參量增加薄弱效應將被放大，勢必導致強度降低。故纖維摻量從0.1%升至0.3%，試件強度表現出先升再降的情況。

圖3 -3快速修復材料抗折試驗結果

抗折強度的情況與抗壓強度不同，如圖3-3，摻入Ferro纖維的試件的抗折強度均略低于素混凝土構件，平均低大概10%左右，但和抗壓強度情況類似，0.2%摻量的試件在三組摻纖維的試件中表現最好。同時通過圖3-3可以看出，四組試件的抗折強度均在24h達到相當高的水平，普遍達到了28d強度的90%左右，但其中摻入0.3%Ferro纖維的試件卻在28d后的強度略有下降，這一點還有待進一步研究。

圖3 -4各試件抗折強度發展曲線

3.2 結論

通過試驗研究發現，研發的伸縮縫新型快速修復材料應用于修復既有橋梁伸縮縫區有其特有的優勢，特別是在其最大限度地減少修復作業時間，在短時間內達到較高的短期力學性能，無需長期養護，同時在一定程度上提升混凝土的力學性能。本次試驗使抗壓強度有所提高，而抗折強度僅和素混凝土持平。因此，之后的研究可以著重從纖維混雜摻入的方向入手，注重纖維在參入過程中不同尺寸的配備和高彈模高延性混合的方法，以提高其抗折強度。但從力學性能方面考量，新型快速修復材料可以很好地適用于既有橋梁伸縮縫區的修復施工。

4 結論

研制的伸縮縫快速修復材料用于橋梁伸縮縫區修復有顯著的優勢，可以有效提升伸縮縫的力學耐久性能。

通過試驗研究發現，研發的伸縮縫新型快速修復材料應用于修復既有橋梁伸縮縫區可以最大限度地減少修復作業時間，在短時間內達到較高的短期力學性能，無需長期養護，同時在一定程度上提升混凝土的力學性能。本次試驗使抗壓強度有所提高，而抗折強度僅和素混凝土持平。因此，之后的研究可以著重考慮從纖維混雜摻入的方向入手，注重纖維在摻入過程中不同尺寸的配備和高彈模高延性混合的方法，以提高其抗折強度。但從力學性能方面考量，新型快速修復材料可以很好地適用于既有橋梁伸縮縫區的修復施工。同時通過耐久性抗沖擊試驗研究發現，研發的伸縮縫新型快速修復材料中Ferro纖維對試件抗沖擊強度的提高貢獻較大，與素混凝土相比抗沖擊性能提升顯著，而且能在不降低材料抗壓、抗折強度的前提下，大幅提高纖維增強混凝土抗沖擊性能，符合工程實際應用要求。

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G322

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1007-6344（2017）09-0320-02

萬俊林 男，1961年11月生，籍貫山東省平度市，高工，現從事工程施工，工作單位：哈爾濱市政第二工程公司，哈爾濱，150026