高性能快速修補混凝土在公路養(yǎng)護工程中的應用

成衛(wèi)平

摘??要：受交通量以及汽車載重量日益劇增影響，導致公路路面結構出現(xiàn)不同程度的損壞，高性能快速修補混凝土能夠可有效修補路面結構損壞。為了進一步探究該混凝土在公路養(yǎng)護工程中的具體應用，結合國內某公路養(yǎng)護工程，對高性能快速修補混凝土的實際應用進行研究，通過研究得出高性能快速修補混凝土的高低溫性能良好，且具備良好的變形能力，可滿足路面抗反射裂縫變形的實際要求，并且修補后路面的行車舒適度、抗滑性以及耐久性均能夠達到相應的要求。

關鍵詞：高性能快速修補混凝土??公路養(yǎng)護工程??反射裂縫變形??高低溫性能

中圖分類號：U455

Application?of?High-Performance?Rapid?Repair?Concrete?in?Highway?Maintenance?Engineering

CHENG?Weiping

（Qingyang?Highway?Development?Center?of?Gansu?Province，?Qingyang，?Gansu?Province，?745000?China）

Abstract：?Affected?by?the?increasing?traffic?volume?and?vehicle?load?capacity，?the?road?surface?structure?has?been?damaged?to?varying?degrees，?and?high-performance?rapid?repair?concrete?can?effectively?repair?the?damage?of?the?road?surface?structure.?In?order?to?further?explore?the?specific?application?of?the?concrete?in?highway?maintenance?engineering，?combined?with?a?domestic?highway?maintenance?project，?the?practical?application?of?high-performance?rapid?repair?concrete?is?studied.?Through?research，?it?is?found?that?high-performance?rapid?repair?concrete?has?good?high-and-low?temperature?performance?and?the?good?deformation?ability，?which?can?meet?the?actual?requirements?of?the?anti-reflection?crack?deformation?of?the?road?surface，?and?that?the?driving?comfort，?the?skid?resistance?and?durability?of?the?repaired?road?surface?can?meet?corresponding?requirements.

Key?Words：?High-performance?rapid?repair?concrete;?Highway?maintenance?engineering;?Reflection?crack?deformation;?High-and-low?temperature?performance

公路養(yǎng)護工程既往采用的普通混凝土在對路面進行修補時，具有養(yǎng)生時間過長、早期強度過低的特點，養(yǎng)生時間通常要達到2～3周，并且最快也要1周方可開放交通[1]。目前，高性能快速修補混凝土得以應用于公路養(yǎng)護工程之中，并且高性能快速修補混凝土發(fā)展至今已經出現(xiàn)多種類型，其中彈性混凝土是其中的一種。彈性混凝土主要是利用熱固性樹脂實現(xiàn)混凝土的彈性性能和剛性性能，是采用雙組份反應材料搭配適量集料在常溫環(huán)境下拌和而成，具有良好的耐高溫、防水、防開裂等性能，可以滿足公路養(yǎng)護工程時間緊的要求。

1??工程概況

某公路是其所在市的交通主干線，該線的每日平均交通量可達1.6萬輛，坡道5?km路段為水泥混凝土路面，并且拉運砂石材料重載車輛往來比較多，導致公路建設時鋪設的混凝土路面已經出現(xiàn)嚴重破損。經實地勘察發(fā)現(xiàn)，該公路的路面破損率已經超過16%，通過研究決定對該公路試驗使用高性能快速修補混凝土，以此將該公路路面出現(xiàn)的破損問題得以修復。該公路的路面板厚可達24?cm，抗折強度設計為5.0?MPa。破損問題主要體現(xiàn)在路面裂縫問題，且裂縫多為橫向裂縫，最開始為單條裂縫，最終發(fā)展為束狀裂縫，需要及時修補。

2??高性能快速修補混凝土技術應用

2.1??高性能快速修補混凝土配方確定

高性能快速修補混凝土是采用聚氨酯膠結料進行制備的，所以此類混凝土的性能也受膠結料性能決定。由于該路段處于坡道，公路縱坡較大，長時間半幅占道作業(yè)風險較大，白天最大有效維修時間僅有10?h左右，在這10?h之內，對原結構混凝土的鑿除并清理，對鑿除后的界面進行處理以及涂布粘結劑便耗費了2.5?h。聚氨酯膠結料在凝膠時間方面有著一定的要求，組分之間混合之后會形成化學反應，從而增加黏度，并使流動性減弱[2]。

為了使該項目施工要求得以滿足，可以添加適量催化劑對膠結料的養(yǎng)護時間以及凝膠時間進行調整，具體用量對膠結料的反應時間產生的影響已經過試驗驗證，具體見表1所示。

從表2中可知，當催化劑用量的逐漸增加，膠結料的養(yǎng)護時間以及凝膠時間均不斷縮短，并且當溫度比較高的條件下，反應時間的縮短效果更加明顯。根據(jù)項目實際開展的情況可知，高性能快速修補混凝土從制備到施工通常需要耗費15～20?min，所以應將膠結料的凝膠時間嚴控在30?min左右即可，同時依照該地區(qū)交通管制的實際要求可知，膠結料養(yǎng)護時間應該控制在300?min之內。

當催化劑的用量達到0.1%的情況下，在25?℃的氣溫條件下，膠結料凝膠時間達到39.4?min，在15?℃氣溫條件下的養(yǎng)護時間達到284.6?min；當催化劑的用量達到0.2%時，膠結料在25℃的氣溫條件下，凝膠時間達到28.7?min，在15?℃氣溫條件下的養(yǎng)護時間達到246.7?min。由此可見，催化劑用量最好控制在0.1%～0.2%之間，可以取中將摻量確定為0.15%，從而使養(yǎng)護時間和凝膠時間均能控制在理想狀態(tài)。

2.2??性能分析

本項目制備混凝土使用的礦料為玄武巖粉料，粒徑為1.0～2.5?mm，同時使用量石灰石礦粉，兩種礦料的用量比為7∶3。膠結料性能容易受水分影響，所以在選用礦料時，必須確保礦料的干燥性，應該在施工之前1?d將礦料加熱，從而將其中包含的水分去除。

2.2.1?確定油石比

本項目對該混凝土的施工以及易性受油石比影響情況進行試驗研究。通過研究得出：油石比越高混凝土的施工以及易性表現(xiàn)越良好[3]，當油石比在20%以下時，混凝土施工和易性均表現(xiàn)較差，但油石比越高則施工成本就越高。因此，應選擇適當?shù)挠褪龋卷椖窟x擇的油石比為23%，主要是因此油石比恰好使混凝土的施工和易性達到良好的效果。

2.2.2?確定拌和時間

拌和時間對混凝土的抗壓強度能夠產生較大影響，本項目選用的油石比即23%，通過拌和時間測試試驗得出：拌和時間在?3min之內時，試件抗壓強度并未達到最大值，這表明混凝土混合不均勻；拌和時間在3?min之上時，試件抗壓強度能夠達到最大值，在此情況下混凝土混合已達到均勻狀態(tài)。

2.2.3?路用性能檢驗和分析

在上述條件下，將材料在常溫下拌和3?min，制備成混凝土試件，并對其路用性能進行檢測和分析。通過檢測得出檢測結果見表2所示。

從表2中可以觀察到，此類混凝土的空隙率達到0，并且不出現(xiàn)連通，說明其防水效果良好；而在兩種彈性恢復率方面，均能夠達到98%以上，說明該混凝土的恢復能力非常強，能夠有效預防疲勞條件下的開裂問題。同時，此次試驗還對70?℃環(huán)境下的動穩(wěn)定度進行檢測，檢測結果顯示其數(shù)值達到63?000次/mm，說明該混凝土的抗車轍、抗高溫變形能力較強。并且在20?℃環(huán)境下抗沖擊情況中檢測為“未出現(xiàn)裂縫”，說明該混凝土具有較強的抗沖擊能力。

2.3??施工工藝應用

2.3.1?開槽及基面處理

需要對公路原混凝土破損之處進行開槽，本項目使用量砂輪切割機以及電錘等開槽設備進行操作，開槽深度為8～11?cm不等，寬度設定為35～40?cm之間，將槽內出現(xiàn)的雜物進行人工清理，然后使用吹風機吹凈槽內粉塵。對切割面進行處理主要采取剔除、研磨、噴砂以及鑿毛等技術手段開展。處理前必須保證粘結面干燥、無雜物，不出現(xiàn)灰塵和油脂。

2.3.2?涂布粘結劑

粘結劑屬于雙組分施工材料，在對其使用之前，一定要對B組分刺啦進行充分攪拌，使其達到均勻狀態(tài)，然后將其與A組分材料進行混合，再次進行充分攪拌，使其均勻，在涂布之前必須保證未見水分，然后使用涂布刷或者是脫脂棉將其涂至粘結面之上，形成完整薄層，也可以使用噴槍或者是噴壺在表面均勻噴涂，涂刷量應該控制在0.5?kg/m2左右。

2.3.3?高性能快速修補混凝土施工

應實現(xiàn)對膠結料的兩個組分和催化劑依照試驗比例置入預定容器之中，然后使用電動攪拌器對其進行攪拌，攪拌時間控制在30～60?s之間，攪拌均勻即可。然后將混合礦料倒入其中，同時使用電動攪拌器繼續(xù)攪拌，攪拌時應保證上下移動，并且還要按照順時針方向進行攪拌，攪拌時間控制在3?min左右，保證膠結料和礦料能夠充分均勻混合。然后將攪拌好的混凝土置入槽口內，采取自流平的方式進行填充，并采用人工方式將表層混凝土抹平和壓實，人工操作的時間應該保證在20?min之內完成。

2.3.4?混凝土養(yǎng)護

在對此類混凝土進行養(yǎng)護過程中，一旦確定配方，便要確定其相應的養(yǎng)護時間，而養(yǎng)護時間主要受環(huán)境溫度所影響。本項目施工時的環(huán)境溫度為22?℃，依照膠結料試驗檢測結果，可將混凝土養(yǎng)護時間確定為220～230?min之間[4]。在養(yǎng)護操作時，可使用編織袋將混凝土表層進行全面覆蓋，從而避免混凝土表層受到破壞。養(yǎng)護時無須灑水，當時間達到240?min之后可以使用手指對其表面進行按壓，如果不發(fā)粘便可以將交通開放。

3??修補效果分析

3.1??抗滑性能分析

因高性能快速修補混凝土在級配時采用了細級配，必須對其抗滑性能進行重視。主要是對該混凝土修補處進行擺值試驗，試驗結果見表3所示。

從表3可知，混凝土修補路面測定的平均擺值為55，與規(guī)范要求的45相比更大，說明路面的抗滑性能能夠達到要求。

3.2??平整度分析

平整度是路面施工的重要指標要求，也是滿足公路行車安全性和舒適性的重要指標。通過對該修補路面的平整度進行檢測得知，修補路面的最大間隙控制在?3?mm之內，能夠達到行車安全性與舒適性的實際需求[5]。同時，該材料具有良好的流動性，施工更加方便，但在使用時必須將多余材料及時刮除，從而減少施工所致高差過大問題。

3.3??防滲性能分析

該混凝土的空隙率以及密實度約為0，所以具有良好的防滲性能。通過現(xiàn)場檢測得出修補處的滲水系數(shù)達到了0，與材料性能特征相符[6]。該項目運營1年之后，路面并未出現(xiàn)裂縫、車轍、脫層等問題，說明該公路路面的修補效果較好。

4??結論

綜上所述，高性能快速修補混凝土不僅具有良好的防滲性能、平整度以及抗滑性能，而且在實際施工時耗費的時間也比較短，相較于傳統(tǒng)普通混凝土修補施工，能夠縮短工期，提升修補效果，可將其廣泛投入公路修補養(yǎng)護工程之中，特別是橋梁伸縮縫快速維修和因交通事故造成的防撞墻損壞，維修效果好，時效性強，從而滿足公路運營實際需求。

參考文獻

[1]候勇勤.高性能混凝土在高速公路中應用[J].黑龍江交通科技，2022，45（9）：92-93.

[2]馬斌，陳曉飛，丁志文，等.超高性能混凝土在橋梁工程中的應用[J].合成材料老化與應用，2021（6）：139-141.

[3]趙馨鑫，張燁.反應性樹脂下壓式瀝青混凝土在市政道路快速維修中的應用[J].中外公路，2019（1）：275-277.

[4]郭金波，屈豐來，劉曉洲，等.季凍區(qū)路橋新型快速修補混凝土應用性能試驗研究[J].山西建筑，2022，48（5）：85-87.

[5]郭良.南昌市水泥混凝土路面養(yǎng)護技術分析與評價[D].南昌：南昌大學，2021.

[6]姜磊.高溫地區(qū)高速公路橋梁C50高性能混凝土的制備與應用研究[D].西安：西安建筑科技大學，2019.