水固比對“修復王”薄層修補材料性能的影響

孫娜峰 張濤 陳勇 吳方政

（1.杭州修路人科技股份有限公司，浙江 杭州 310023；2.太原國際機場有限責任公司，山西 太原 030031）

水泥混凝土結構具有強度高、剛度大、承載能力強等特點，廣泛應用于重載交通高速公路、橋梁、機場道路等領域。然而，由于長期輪載、鹽凍剝蝕和碳化等因素的作用，水泥混凝土路面表面容易出現網裂、起皮、剝落、露骨、坑槽等現象，可能進一步發展為裂縫、斷板、破碎板等問題，影響路面結構承載能力和交通安全。

超快硬混凝土“修復王”材料屬于磷酸鹽修補材料，具有早期強度高、后期強度持續發展等特點，黏和性能及抗裂性能優異。此外，“修復王”材料與水泥混凝土的彈性模量和熱膨脹系數接近，匹配性明顯優于有機聚合物材料。

一、試驗原材料及試驗方法

（一）試驗原材料

1.超快硬混凝土“修復王”試驗選用“修復王”薄層型材料，由A、B兩組按重量1：1的比例組成。

2.水：自來水。“修復王”材料配合比如表1所示。

表1 “修復王”材料配合比及拌和物性能

（二）使用試驗方法

1.流動性試驗：流動度為料漿在邊長為600mm的玻璃板面的自由擴展度，流動性試驗如圖1所示。

圖1 流動性試驗

2.凝結時間試驗：參考《水泥標準稠度用水量、凝結時間、安定性檢驗方法》（GB/T 1346-2011）測定。

3.水化熱試驗：將溫度計插入攪拌好的料漿中，從加水時間開始觀測并記錄溫度計的顯示數值。

4.力學性能試驗：抗折強度和抗壓強度按照《水泥膠砂強度檢驗方法（ISO法）》（GB/T 17671-1999）測試。

二、試驗結果與分析

（一）水固比對拌和物性能的影響

水固比對拌和物工作性和凝結時間的影響，如表1所示。隨著水固比提高，料漿擴展度明顯增大，初凝時間略有延長，水固比對初凝時間的影響較小；當水固比較低時，擴展度增長速率快，當水固比大于10%時，隨著用水量繼續增加，擴展度增長速度逐漸減緩，并趨于穩定。

當水固比為10%時，料漿擴展度已達到300mm，工作性好，料漿表面有少許黑色物質析出，如圖1所示，后續抹面作業可消除表面黑點。在實際工程應用中，應在材料初凝前不斷抹面消除表層氣泡，確保表面密實。

（二）水固比對水化熱的影響

水固比對“修復王”材料水化熱的影響，如圖2所示。隨著齡期的增長，料漿內部溫度先快速上升，在50分鐘左右達到最高值，然后逐漸下降，在180分鐘后，料漿內部溫度接近室溫。內部水化熱隨著水固比的增加呈先上升后下降的趨勢，當水固比為10%時，料漿內部水化熱溫度最高，在50分鐘時，內部溫度高達63℃。該現象可能是由于水固比的提高，增加了“修復王”材料溶解物質的含量，加速了反應速度；隨著水固比的進一步上升，由于水的比熱容很大，未參與反應的水會吸收部分水化熱。

圖2 水固比對水化熱的影響

（三）水固比對力學性能的影響

水固比對“修復王”材料抗折強度的影響，如圖3所示。隨著水固比的不斷增大，材料1h、1d和7d抗折強度均呈現出下降趨勢，主要是因為水固比提高，材料內部未水化水分含量增加，試塊空隙率增大，降低了試塊的抗折強度，且當水固比過大時，由已試塊折斷的截面可以看出，材料出現了明顯的離析現象。當水固比為10%時，材料仍具有很高的抗折強度，其1h、1d和7d的抗折強度分別為5.0MPa、8.7MPa和9.6MPa。

水固比對“修復王”材料抗壓強度的影響，如圖4所示。當水固比增加時，材料1h抗壓強度不斷下降，1d和7d抗壓強度呈先下降后上升再下降的趨勢，且分別在9%和8%時，達到最大值，主要是由于當水固比增加時，試塊密實度降低，1h抗壓強度也逐漸減小；當水固比較低時，隨著齡期的推移，內部水分為持續的水化反應提供了必要的濕度條件，內部含水量大的試塊在1d和7d的水化反應程度更高，水化產物也更多；當水固比達到一定臨界值時，過多的水大幅降低了試塊密實程度。當水固比為10%時，材料1h抗壓強度達到33.8MPa，7d抗壓強度為54.7MPa，仍可滿足修補材料的強度要求。

由圖5可知，“修復王”材料的壓折比隨著用水量提高，呈先上升后下降趨勢；壓折比大小范圍在4%～7%之間，明顯低于普通水泥混凝土或水泥砂漿，說明其具有優異的柔韌性，抗開裂性能和抗沖擊能力強，適用于水泥混凝土路面的薄層修補工程。

圖3 水固比對抗折強度的影響

圖4 水固比對抗壓強度的影響

圖5 水固比對壓折比的影響

三、結語

隨著水固比的不斷增加，“修復王”材料的流動性顯著提高，初凝時間略有延長，早期水化熱呈先上升后下降的趨勢；“修復王”材料抗折強度與水固比成反比，抗壓強度隨著水固比的提高呈先下降后上升再逐漸下降的趨勢。當水固比為10%時，“修復王”材料可自流平，同時其抗折強度和抗壓強度仍保持在較高水平，可滿足水泥混凝土道面薄層修補的要求。