水泥路面環氧砼錯臺修復工藝初探

■黃志新

（福建省港永建設工程有限公司，泉州 362000）

水泥路面由于具有較高的強度， 良好的車轍性能，優異的耐久性、穩定性和夜間行車可視性，并且工程造價適中，各國道路部門對其青睞有加[1]。當然， 水泥路面也存在一些問題需要進一步探究和改進。 水泥路面在車輛碾壓下，往往會出現路面變形，表現為斷角、塌落、錯臺、裂縫、啃邊等病害形式，特別是錯臺病害，是亟待解決而又沒有很好解決方案的路面病害之一。 為了充分發揮水泥路面優點，克服其不足，多年來一直在摸索探尋一種全新的錯臺修復新工藝、新材料，以期滿足水泥路面錯臺養護需求。

1 現行錯臺的處理工藝

錯臺的處理，分為基礎處理和路面處理2 類。若是地基病害原因造成的錯臺，必須通過壓漿等工藝進行處置，基礎處置好以后，再行錯臺的表面修復。 本研究著重討論錯臺的表面修復，現行的錯臺表面修復工藝，主要有磨平法和填補法2 種。

1.1 輕微錯臺處置

高差不大于10 mm 的錯臺謂之輕微錯臺，見圖1。 這類錯臺的處置，現行工藝一般采用磨平法，效果也比較好。

圖1 磨平法示意圖

1.2 嚴重錯臺處置

高差大于10 mm 的錯臺稱之為嚴重錯臺，見圖2。 現行工藝對這類錯臺修復一般采用細石水泥砼或細粒式瀝青砼進行處治。

圖2 填補法示意圖

現行嚴重錯臺的處理工藝，已經明顯不適應水泥路面的養護需求：當采用細石水泥砼或高聚物砂漿進行處治時，需要將擬修復表面鑿除20～30 mm，修復面清除干凈后，再將水泥砼或者高聚物砂漿倒入修復面攤鋪。 隨著人工成本的逐年提高，這種錯臺修復工藝，每平方米人工鑿除的成本已接近每平方米全部置換的成本， 越來越難以被養護單位接受，況且細石水泥砼或高聚物砂漿與原路面的連接亦不理想，在重載、大流量路段使用，很快就會出現破損、脫落；當采用細粒式瀝青砼處置時，雖然不需要在修復面人工鑿除，但厚度小于20 mm 的瀝青砼根本承載不了行車重載的沖擊， 很快就會出現松散、脫落。

隨著重載車輛的日益增多、行車流量的不斷擴大， 錯臺病害的修復成為亟待解決而又沒有很好解決方案的重要課題，需要按以下要求找到一種新工藝、新材料：與水泥砼路面粘結性能良好，在載荷沖擊作用下不脫落；有較高的強度和韌性，在載荷的沖擊下不松散；熱脹冷縮的升縮性與水泥砼路面相似，在環境氣溫變化時不產生裂縫；修復工藝操作簡便、快捷，且施工成本低廉。

2 新型錯臺修復材料的選擇

為了適應重載荷、大流量路面錯臺修復，研究跳出養護規范， 試用了市場上出現的幾種新材料、新工藝。

2.1 超早強型混凝土結構修補材料

此類材料基料為水泥，是主要的結合劑，主骨料為石英砂，輔料為高分子膠粉、添加劑為高效減水劑、早強劑、膨脹劑、防離析劑等[2]。 通過選用北京中德新亞建筑技術有限公司的護砼一號作為試驗材料， 并在G228 線K5015+000～K5016+100 段、G358 線K142+000～K143+000 段做了鋪筑試驗，試驗結果見表1。

表1 新型錯臺修復材料篩選檢測

2.2 水性環氧樹脂砂漿

此類材料基料為水性環氧樹脂，固化劑為水性固化劑，粘附劑為水泥，填料為細砂，骨料為細石。通過選用上海可惠新材料科技有限公司的CAN107-3 型水性環氧砂漿作為試驗材料， 并在G228 線K5017+000～K5018+100 段、G358 線K145+000～K146+000 段做了錯臺修復試驗。 試驗結果見表1，從檢測結果看，施工后24 h 只能開放小型客車。在做試驗路時，開放交通要在3 d 以后。該型材料封閉交通時間太長，不適合做錯臺修復材料。

2.3 油性環氧樹脂砂漿

此類材料基料為環氧樹脂， 固化劑為有機氨類，骨料為石英砂。 通過選用湖北星聚建材實業有限公司油性環氧修補砂漿作為試驗材料，并在G228線K5020+000～K5021+100 段、G358 線K150+000～K151+000 段做了錯臺修復試驗。 試驗結果見表1。

為了滿足重載、大流量路段錯臺修復的工藝要求，在油性環氧砂漿的基礎上，探索一種全新的環氧基類的錯臺修復材料。 環氧砂漿的主劑為聚合物環氧樹脂。 采用了在環氧樹脂中加入熱塑性聚合物、剛性分散相、柔性鏈段進行增韌，在充分保持環氧樹脂強度好、粘結性能優異的同時，提高交聯固化后環氧樹脂耐疲勞、耐熱、抗沖擊韌性性能。

油性環氧砂漿的主劑， 選用了E-44 型環氧樹脂加入25%的E-51 性環氧樹脂復配體； 固化劑選用有機胺類固化劑T-31；稀釋劑選用非活性X833；增韌劑選用聚氨酯、丁腈羧膠配制出環氧基錯臺修復劑。 配方如下： 環氧樹脂∶丁腈羧膠∶聚氨酯∶氧化鎂∶氧化鋁∶偶聯劑∶固化劑∶稀釋劑∶填料=15∶15∶13∶4∶10∶10∶8∶7∶0.5（質量比）。試制出的環氧基錯臺修復劑，抗壓強度達到85 MPa。

試制的環氧基錯臺修復劑在S215 線K214+000～K215+000 段進行了試驗路鋪筑，試驗結果見表2。

表2 S215 線K214+000～K215+000 試驗路檢測記錄（環氧基錯臺修復劑）

從檢測結果看，施工后2 h 就能開放交通。 在做試驗路時，保守采用3 h 開放交通。 從1 年后的觀察結果看，幾乎沒有破碎、脫落產生。 但是這種錯臺修復劑單價24 000 元/t， 需要10 kg/m2左右，材料成本240 元/m2左右，如果直接使用，雖然效果極佳，但材料成本極高，幾乎沒有推廣價值。

3 錯臺修復環氧砼級配設計

3.1 環氧基錯臺修復劑配制環氧砂漿

按照環氧砂漿的配制方法，將環氧基錯臺修復劑和單一粒徑石英砂按1∶1、1∶2 進行了摻配，在S215 線K214+000～K215+000 段進行了試驗路鋪筑，試驗結果見表3。

表3 S215 線K214+000～K215+000 試驗路檢測記錄

從以上2 組試驗數據分析，環氧基錯臺修復劑摻進石英砂以后，各項指標都略有下降，但不影響使用。1 年中持續觀察，重載車道靠近錯臺修復面外沿薄層處有仍有少量破碎、脫落，說明環氧基錯臺修復劑配制的環氧砂漿抗壓強度略差。 顯然，用環氧基錯臺修復劑配制的環氧砂漿仍然承受不了重載車輛的載荷沖擊。

3.2 環氧砼石英砂骨料的確定及摻量的確定

考慮到水泥砼的強度遠高于水泥砂漿，試著把石英砂按一定的級配和環氧基錯臺劑配制成環氧砼試鋪。

骨料采用與環氧基錯臺修復劑不發生化學反應的惰性材料：石英砂。 其中：T205 為20～40 目石英砂，作為骨料使用；T206 為70～120 目石英砂，作為骨料使用；T209 為200 目（或以上）石英粉，作為微細集料使用；Y157 為200 目（或以上）調色礦粉，考慮到環氧基錯臺修復劑成型后顏色偏褐色，使用了調色礦粉，即作為微細集料使用，亦作為顏色調料使用；根據郭文瑛[3]最緊密堆積的原則，通過實驗得到T205、T206、T209、Y157、環氧基錯臺修復劑的密度與堆積密度， 首先用T205 的堆積密度計算出所需的T205 用量，再用T205 的表觀密度與堆積密度之間的差值計算T205 堆積之后剩余的空隙，然后再用相同的計算方法， 計算T206、 微細集料T209、Y157 的用量及錯臺修復劑的用量。

經過長時間試驗、摸索，確定了石英砂及微細集料最佳配比T205 ∶T206 ∶T209 ∶Y157=14.5 ∶27 ∶12.4∶9.5。

3.3 環氧基錯臺修復劑用量對抗壓強度的影響

由于環氧基錯臺修復劑黏度較大，如果環氧基錯臺修復劑用量少， 環氧基錯臺修復材料－環氧砼將很難攪拌，因此可以提高環氧基錯臺修復劑用量以改善環氧砼的攪拌性能，但環氧基錯臺修復劑增多會提高環氧砼的成本， 影響環氧砼的強度。 表4為環氧基錯臺修復劑用量對抗壓強度的影響

表4 環氧基錯臺修復劑用量對抗壓強度的影響

從表4 可知，在第1 d、第7 d、第28 d 所取得試件，強度相差不大，僅僅在3 h 的取樣，強度稍差，但也達到了最終強度的60%以上，可以開放小型車和輕型貨車通行，1 d 以后可以完全開放交通；環氧基錯臺修復劑用量的增加，對終極強度提高不明顯，但3 h 的強度明顯降低，會直接影響快速通車，同時加大施工成本。

經過長時間試驗、摸索，確定了環氧基錯臺修復材料－環氧砼最佳配比為環氧基錯臺修復劑A∶環氧基錯臺修復劑B∶T205∶T206∶T209∶Y157=24∶14.5∶27∶12.4∶9.5。

按此配方，選擇重載車輛多、車流量大的G356線K144+000～K145+000 段做了試驗路鋪筑， 試驗結果見表5。

從表5 可知，環氧砼試驗路面施工后2 h 即可限速開放交通，4 h 可以正常開放交通；試驗路經過1 年的觀察，幾乎不見破碎、脫落情況；與水泥砼路面粘結性能良好，在載荷沖擊作用下不脫落；有較高的強度和韌性，在載荷的沖擊下不松散；熱脹冷縮的伸縮性與水泥砼路面相似，在環境氣溫變化時不產生裂縫；修復工藝操作簡便、快捷，且施工成本低廉。

表5 G356 線K144+000～K145+000 試驗路檢測記錄（環氧砼）

按此配比， 每1 t 環氧基錯臺修復劑、2.2458 t石英砂、0.3958 t 調色礦粉可以配制3.64 t 環氧砼，按環氧基錯臺修復劑24 000 元/t、石英砂1 000 元/t、調色礦粉2 000 元/t 結算， 環氧砼單價7 428 元/t，需要11 kg/m2，材料價格81.71 元/m2。

4 環氧基錯臺修復材料施工工藝

環氧砼錯臺修復工藝， 不需要大型施工設備、不需要復雜的操作工序，特別適合養護班組現場使用：首先要對擬修復錯臺面進行預處理，把油污、松動部分清理掉，用強力吸塵器或強力風機把擬修復錯臺面清理干凈； 再沿擬修復錯臺面粘貼膠帶、錯臺處安裝隔離板，錯臺修復寬度，必須保證修復后的坡度≤2%；以上準備工作完成后，按規定配方配制粘層油并均勻涂抹在擬修復錯臺面；待粘層油漆干透后，開始按規定配方配制環氧砼并鋪筑在擬修復錯臺面，隨即撒布防滑陶瓷顆粒；環氧砼初凝后去除膠帶并回收修補面上多余顆粒，環氧砼凝固后開放交通。 工藝流程圖見圖3。

圖3 環氧基錯臺修砼施工流程

5 錯臺修復環氧砼施工工藝應用

錯臺修復環氧砼施工工藝已在泉州市公路局G228 線、G356 線、G358 線、S507 線、S215 線、S217 線、S310 線、S312 線使用達到1 萬多m2，通過對比福建省2018 年度、2019 年度、2020 年度、2021 年度公路檢查數據，PCI 值平均提升2.5、PQI 值平均提升3、RQI 值平均提升1.5，雙向二車道平均費用2.5 萬元/km，效果較現行工藝有明顯提高。 施工前后對比見圖4。

圖4 施工前后對比

6 結語

水泥路面的錯臺修復， 一直是公路養護部門亟待解決而又未得到很好解決的難題之一。 本研究推出的環氧砼錯臺修復工藝，通過在泉州市轄內國、省道上的推廣應用，很好地解決了水泥路面的錯臺修復難題，是一項極具前景的水泥路面錯臺修復工藝。