高性能水泥路面修补混凝土试验研究

关键词： 修补 混凝土 路面 水泥

高性能水泥路面修补混凝土试验研究（共13篇）

篇1：高性能水泥路面修补混凝土试验研究

水泥混凝土路面快速修补工艺研究

简述了水泥混凝土路面的.特点,介绍了可修补的混凝土路面的破损类型,对水泥混凝土路面快速修补工艺进行了研究,提出了具体的施工注意事项,以提高水泥混凝土路面的维修理论和工程实践水平.

作 者：张志勇 韩蒋飞 蒋双华 ZHANG Zhi-yong HAN Jiang-fei JIANG Shuang-hua 作者单位：张志勇,韩蒋飞,ZHANG Zhi-yong,HAN Jiang-fei(广东省肇庆市交通工程质量监督管理站,广东肇庆,526060)

蒋双华,JIANG Shuang-hua(浙江省杭州市中港建设工程有限公司,浙江杭州,310023)

刊 名：山西建筑英文刊名：SHANXI ARCHITECTURE年，卷(期)：200935(4)分类号：U418.6关键词：水泥混凝土路面 快速修补 施工工艺

篇2：高性能水泥路面修补混凝土试验研究

刘启平(黑龙江林业设计研究院,哈尔滨,150080)

篇3：水泥混凝土路面快速修补工艺研究

关键词：水泥混凝土路面,快速修补,施工工艺

水泥混凝土的特点是在养护良好的条件下使用年限比其他路面长。然而一旦开始破坏,将会迅速发展,而且修补起来比沥青路面要困难得多。水泥混凝土路面修补仅有性能良好的修补材料还不够,修补工艺也直接影响到水泥混凝土路面的修补质量。按照过去传统的方法,应凿除全部或部分厚度后重新浇筑普通混凝土,不仅费力还投入较多的成本,尤其是从修补到开放交通时间长,造成交通拥挤,对社会环境影响大。因此在研制出快速修补材料的同时,也应有相应的快速修补工艺。

1 路面破损调查

在进行水泥混凝土路面快速修补前需要对原路面的破损状况进行实地调查。调查混凝土路面破损的类型和严重程度,以及破损的具体地点、范围、交通流量等,并做好相关现场调查记录,以便确定具体使用的修补材料和施工方案。根据目前市场上大多数水泥快速修补剂的特点,可修补的混凝土路面破损类型[1]有以下几种。

1.1 接缝类破损

纵横向接缝浅层或深层剥落、碎边,接缝附近混凝土多处出现裂缝且深度超过接缝切槽底部的碎裂。

1.2 断裂类破损

因地基承载力不均,上部受压后造成整块路面板开裂,表现为严重裂缝、严重破碎、严重断角以及修补后再次破坏的严重补块。

1.3 表面类破损

1)露骨:路面表面层脱落,粗骨料裸露,严重露骨,深度大于3 mm。2)表皮脱落:路面表面层与主体分离,成块脱落。3)坑洞:由于粗集料脱落或局部振捣不到位等原因,造成路面表面出现深度为40 mm,面积大小不等的局部凹坑。

1.4 变形类破损

1)错台:

路面横向或纵向接缝两侧面混凝土板端部出现竖向相对位移,高差超过10 cm的严重错台。

2)沉陷:

路面板块下沉,低于相邻路面板平面或板块正常标高,造成纵坡突变量大于1.0%或10 mm以上的邻板高差。

3)脱空:

板块在荷载通过时有明显活动感,或接缝处有污染,沉积着基层材料,或板角弯沉值大于0.2 mm,需采用板下注浆封堵。

2 快速修补方案和工艺的确定

根据水泥混凝土快速修补剂的特点,针对不同的水泥混凝土路面破损类型及修补方案,可采用合适的修补方法和施工工艺[2]。

2.1 条带罩面修补法

条带罩面修补法是将一定范围内的混凝土路面表面破损及松动的混凝土凿除,刷洗干净后,用快速修补材料进行罩面的一种修补方法,它主要用于表面龟裂、交叉裂缝、检查井附近裂缝、蜂窝、摩擦系数不足、麻面、露石、脱皮等的修补。对贯穿板全厚的大于3 mm且小于5 mm的中等裂缝和纵缝张开的处治,采用条带罩面法进行修补,其快速修补工艺如下:1)在缝的两侧各约20 cm平行于缝处切7 cm～10 cm深的两条缝。2)在缝内侧用风镐或液压镐凿除混凝土约7 cm～10 cm。3)沿缝两侧15 cm,每隔50 cm钻一钯钉孔。4)用直径16 cm的螺纹筋制成长30 cm,钩长约7 cm的钯钉。将孔槽内填满快硬砂浆,安装钯钉。5)人工将切割的缝内壁凿毛并去除已破裂又尚未脱落的表面裸石。6)在修补面上先刷一层界面剂,然后浇筑快硬混凝土并及时振捣密实,抹光。7)适时用切缝机沿原缝位置切缝并灌填缝料。

2.2 扩缝粘结法

扩缝粘结法是指将裂缝浅层或全深度扩缝,然后用快速修补材料进行粘结修补,使板体恢复使用功能。它主要用于横向裂缝、纵向裂缝、拱胀、接缝剥落、碎裂等的修补。

快速修补工艺流程:放样→切割→扩缝→翻挖→粘结界面清理→粘结剂配料→搅拌→浇筑→振捣抹平→养护观察→开放交通。

2.3 全厚修补法

全厚修补法是指将部分或整块破损混凝土板全部凿除,在对基层进行处理后重新浇筑混凝土的裂缝修补方法。这种修补方法主要适用于路面板断裂破碎及板边、板角的破碎断板修补。

快速修补工艺为:放样→破损路面切割清除→界面处理→材料配制→搅拌→浇筑→振捣养护→观察检测→开放交通。

快速修补施工工艺的关键技术要点如下:

1)传力杆或拉杆对齐和有效注浆对传力杆接缝的长期性能十分关键。2)注浆和安装传力杆的正确方法是先将砂浆或环氧树脂注入孔的底端,然后在插入传力杆的同时,轻轻扭动传力杆,以保证砂浆或树脂能与传力杆紧密结合。

2.4 快速注浆法

混凝土路面和基层之间出现脱空导致的错台,可采用板底快速注浆进行基层处理并抬高板块的方法,使之恢复到原来的位置。快速注浆材料主要以超细超早强水泥同粉煤灰和调凝剂组成。

其快速修补工艺流程为:放样→钻孔→界面处理→配料→搅拌→注浆→观察孔观察→洞口止塞→养护→开放交通。

布孔采用梅花形布孔形式,此方法的渗透效果比较好,对于路面的每块板块采用5孔成梅花形。孔距为1.5 m～2 m,孔径为3.5 cm～5 cm,孔深为30 cm～40 cm,穿过面板,孔与板边缘距离不小于50 cm。快速注浆法示意图见图1。

3施工注意事项

采用早强快硬水泥混凝土进行破坏路面的快速修补时,在施工过程中应加强施工过程管理,针对不同病害采用相应的修补技术,且施工时应注意以下有关事项,以期更好的达到快速修补的目的,充分发挥快速修补带来的时间效益和社会效益及体现出的经济效益[3]。

1)拌和混凝土的坍落度应严格控制在3 cm～5 cm以内。2)混合料拌和好后,应立即使用,不得延误,且不得再加入水和其他外加剂等。3)混凝土在浇筑完毕后必须尽快清洗设备。4)加强早期养护。水泥混凝土道面快速修补剂水化热较集中,需要及时养护。5)严格控制锯缝时间,防止早期收缩引起的不规则裂纹。

4结语

由于国民经济的迅猛发展和交通量的急剧增加,社会对公路部门路面维修提出了快速修补的期待。深入开展快速修补材料和工艺的研究,对于提高水泥混凝土路面的维修理论和工程实践水平,具有重要的经济效益、社会效益和广阔的应用前景。

参考文献

[1]JTJ 073.1-2001,公路水泥混凝土路面养护技术规范[S].

[2]傅智,金志强.水泥混凝土路面施工与养护技术[M].北京:人民交通出版社,2003.

篇4：高性能水泥路面修补混凝土试验研究

关键词：水泥混凝土路面；病害；接缝；混凝土板；快速修复技术

中图分类号：U418.6 文献标识码：A 文章编号：1000－8136（2011）27－0105－02

水泥混凝土路面直接承受交通荷载的作用，受气候、水、温度、人为等因素的影响，因而在使用过程中易受到破坏，出现不同的病害。这些病害（如拱起、唧泥、裂缝、错台等）若处理不好，将会严重影响行车速度、安全及舒适性。因此，分析水泥混凝土路面的病害，并有针对性的采取处治对策，对于我国公路工程的健康发展具有重要的现实意义。

1 接缝的破坏

1.1 拱起

混凝土面板在受膨胀而受阻时，某一接缝两侧的板会突然向上拱起。这是由于板收缩时缝隙张开，填缝料失效，坚硬碎屑等不可压缩的材料塞满缝隙，使板在膨胀时产生较大的热压应力，从而出现纵向压曲失稳。

1.2 错台

错台是横向接缝两侧路面板出现的竖向相对位移。当胀缝下部嵌缝板与上部缝隙未能对齐，或胀缝两侧混凝土壁面不垂直，使缝旁两板在伸胀齐压过程中，上下错开而形成错台。地面水通过接缝渗入基础，使其软化、接缝传荷能力不足或传力效果降低时，都会导致错台的产生。当交通量或基础承载力在横向各幅板上分布不均匀、各幅板深陷不一致时，纵缝也会产生错台现象。

1.3 唧泥

汽车行经接缝时，由缝内喷溅出稀泥浆的现象即为唧泥。在轮载的频繁作用下，基层由于塑性变形累积而同面层板脱空，地面水沿接缝下渗而积聚在脱空的空隙内；在轮载作用下积水变成有压水而同基层内浸湿的细料混搅成泥浆，并沿接缝缝隙喷溅出来。唧泥的出现，使面板边缘部分失去支承，因而往往在离接缝1.5～1.8 m导致横向接缝。

1.4 挤碎

挤碎出现于横向接缝（主要是胀缝）两侧数十厘米宽度内。这是由于胀缝内的滑动传力杆位置不正确、滑动端的滑动功能失效、施工时胀缝内局部有混凝土搭连或胀缝内落入坚硬的杂屑等原因，阻碍了板的伸长，使混凝土在膨胀时受到较高的挤压应力，当其超过混凝土的抗剪强度时，板即发生剪切挤碎。

2 混凝土板本身的破坏

2.1 裂缝

混凝土板的破坏主要是断裂和裂缝。裂缝出现的形式有：横裂、纵裂、网状裂缝或边角裂缝等；断裂是贯空全厚的开裂状裂缝。裂缝出现的原因很多，如缩缝切割太迟；土基强度不够或不均匀；板厚不足；板长太大，伸缩应力超过抗拉应力；温差大，产生较大的翘曲应力；水泥质量差，施工操作粗糙，养护不好等。

2.2 磨光

路面磨成光滑面，其摩擦系数已达到极限以下，致使路面平整度和抗滑性差，其原因在于宏观或微观纹理不当。可能由多种因素引起，如重型交通下的表面磨损；采用了太软的骨料；施工期间，混凝土还未达到足够的强度，雨水就冲刷了新刻痕的表面；初凝后才压纹，效果不理想等。

2.3 坑槽

水泥混凝土表面局部破损，面层出现一定深度的洞穴即为坑槽。产生这些病害的主要原因是使用了质量差的水泥或矿渣水泥、水灰比增大、高温下施工时水分蒸发快、养护不及时等，还可能是由于轮胎防滑链或履带车辆通过造成剥落、混凝土强度不足出现露骨或由于施工不良、冻融作用产生起皮等病害发展而成。在抹面时，使用砂浆找平，或者由于集料表面不洁而被土粒包裹，使胶结力下降，导致集料被剥离造成剥落。

3 水泥混凝土路面的修补技术

3.1 灌浆稳板技术

通常情况下，水泥混凝土路面在运营3～5 a后，路基已基本完成固结沉降，产生了差异沉降脱空；同时，接缝填缝料开始老化、脱落，使接缝失去防水功能。路面在重交通作用下产生唧泥、脱空等病害，面板一旦脱空，板内的荷载应力就会急剧增加，经过少量的疲劳循环后，很快就发生断裂破坏。为了减少水泥混凝土路面板的脱空破坏，国内外的水泥路面养护规范都要求进行灌浆处理，并将灌浆技术作为断板前积极有效的预防性养护措施来对待。在我国，由于大多数水泥路面的养护管理单位对灌浆稳板技术不熟悉，关键技术并未掌握，加之目前非破损脱空检验技术上的困难，我国大多数水泥混凝土路面的灌浆效果并不理想。主要原因是脱空发现较迟，灌浆时机偏晚，水泥混凝土路面板的残余疲劳寿命已经不多；其次是灌浆技术不过关，一些关键的技术指标即使在《公路水泥混凝土路面养护技术规范》中也不明确，灌浆稳板效果较差；甚至有些水泥混凝土路面在灌浆后，并未使面板的疲劳寿命得到延长，反而加速了断裂破坏。因此，必须对灌浆原材料、配合比、浆体与原基层的强度匹配关系、灌浆压力等关键工艺指标和灌浆质量进行深入研究。

3.2 断板修补技术

水泥混凝土路面的快速修复，是相对传统的修复材料和修复方法而言的。采用传统的修复方式，路面要经过长时间的养生才能开放交通，在一些繁忙的交通要道，这种修复方式已不能满足要求，必须采用快速修复材料和快速修复工艺进行养护。针对这种要求，可以采取两种方法进行试验：一是预制拼装形式的断板快速修复技术，即将板块的浇注养护等工艺放置后场完成，现场吊装并进行接缝处理就能开放交通；二是采用特殊的材料在现场完成浇注，并进行短时间养护就能开放交通的快速修复方法，以满足12 h内通车的要求。

3.3 预制拼装修补技术

本文从理论上分析了预制板弯拉强度和几何尺寸的确定方法，阐明了预制拼装修复技术的各道施工工艺，并对预制拼装和现浇修复的经济性进行了比较，进而提出了预制拼装修复技术应用建议。研究表明：预制拼装修复技术是目前所有快速修复技术中用时最短、占用道路面积最小、对道路交通影响最小的一项实用技术。路面修复时间从面板拼装至重新开放交通不超过5 h，是真正意义上的无阻碍交通快速修复方法，路面修复后能达到新建路面的使用功能。综合考虑快速修复路面的使用性能和施工性能，预制拼装板的设计弯拉强度应不小于原路面结构的设计弯拉强度，且宜采用2.5 m×2.0 m的小板，面板配筋量满足吊装要求即可。为提高接缝传荷能力、减少热变形破坏，预制板块厚度应与旧板厚度一致。预制拼装水泥混凝土路面的修复成本小于现浇快通水泥混凝土路面，具有良好的经济效益，在养护修复工程中极具应用前景。

3.4 边角修补技术

选用道桥修复材料（超快硬修补水泥）和快硬硫铝酸盐水泥及聚醋酸乙烯白乳胶，分析了5种不同配比混凝土的弯拉强度、劈裂强度和抗压强度及新旧混凝土的粘结弯拉强度、粘结劈裂强度和粘结抗剪强度，研究了旧混凝土界面潮湿状态和界面洁净程度对粘结性能的影响。并结合路用特性，比较不同修复材料的耐磨性。研究表明：道桥修复材料和快硬硫铝酸盐水泥的早期强度都很高，且强度发展快。特别是道桥修复材，不仅快硬早强，而且粘结性能优异。

3.5 现浇修补技术

可使用近几年研究开发的SBT－K10快速修补剂，掺加了该修补剂的混凝土初凝时间略＞1 h，坍落度≥3 cm，能很好地满足施工要求，且具有早期强度发展快、后期强度不倒缩、脆性低的优点，混凝土在标准养护条件下12 h抗折强度超过4.5 MPa，抗折强度7 d后基本稳定，抗压强度直至90 d龄期仍能持续增长。快速修补混凝土在早期具有微膨胀特性，弥补了传统快速修补混凝土收缩大的缺点。

4 结束语

总之，道路任何病害的产生直接或间接反映了工程的施工质量。在建设工程中科学管理，质量层层把关，能最大限度地减小路面病害的发生率。对已出现和形成的病害，应查明原因，对症下药。同时还应从道路养护、制止超载等人的因素进行管理，综合治理，保障道路的正常运营。

参考文献

1 赵军、谈至明、柳正华、陶宇奋.水泥混凝土路面常见病害的治理技术［J］.公路交通科技（应用技术版），2007（11）

The Common Diseases and Restoration Technology of Cement Concrete Pavement

Yuan Jianfang

Abstract: Due to the impact of various factors, the cement concrete pavement is prone to occur various diseases. The emergence of disease has an important influence on the speed, safety and comfort of vehicle. This paper analyzes the joints destruction of cement concrete pavement and the destruction of concrete slab itself, and explores the quick restoration technology of cement concrete pavement disease.

篇5：高性能水泥路面修补混凝土试验研究

快速修补水泥混凝土路面坑洞、裂缝等局部损坏的一个主要要求就是新老混凝土完好结合，同时要求早强、高强及耐久性，其理论依据是由其所使用的材料决定的。

1. 水泥是修补材料生产强度的基本成分，要求采用快硬早强水泥。

2. 高效减水剂

依据水泥水化的孔结构情况，正常水灰比为0.36时，水泥石内不存在毛细孔，结构比较致密。所以加入高效减水剂后，可大大减少水泥石内部存在的毛细孔。在便于操作施工、提高密实度的同时，又能达到早强、高强的目的。

3. 早期膨胀剂

加入适量膨胀剂以加强新老混凝土的粘结，防止脱落。由于快硬早强水泥水化过程中产生一定量的铝酸三钙，它是水泥在硬化过程中早期收缩的主要矿物成分。早期膨胀剂的作用就是和铝酸三钙反应生成水化硫铝酸钙(钙矾石)。这种水化物不但能克服C3A的收缩，而且还净增加体积150%，因此生成的水化物由于体积膨胀，可补偿水泥中其它水化物成分的收缩，并显著地减少收缩产生的内应力，最终达到提高密实度和粘结强度的目的。

4. 中、后期膨胀剂

水泥颗粒的全部水化过程，除了早期的铝酸三钙外，还有其它水化物。掺入中、后期膨胀剂是为了克服水泥水化过程的中、后期由铝酸钙和氢氧化钙引起的收缩，这样才能保证修补后长时间体积不变化，增加新老界面之间的粘结力，砂浆或水泥混凝土始终保持整体性。

减水剂、膨胀剂等复合添加料能与没有强度的氢氧化钙及收缩大的.铝酸三钙成分起反应，形成能够膨胀的高强、高抗拉强度的硫铝酸三钙组成的晶体和铝胶，由于铝胶填充在膨胀的晶体中间，形成高抗折强度和高密实性的组织结构，使砂浆或水泥混凝土具有高抗裂防渗、补偿收缩等性能优异的粘结力很强的材料。

综上所述，水泥混凝土路面局部损坏快速修补主要得力于复合添加剂的采用，其用量可以按此配合比试验采用，即：

水:水泥:砂:碎石:复合添加剂=0.32:1.0:2.2:3.4:0.10。

5. 修补工艺

要保证新老混凝土的良好结合及修补混凝土的耐久性，在施工时必须做到：修补地段清洁，没有粉粒、油污等降低粘结力的介质;处理面要干燥、找底，即在凹凸不平的旧水泥混凝土路面上先涂刷一层同一水灰比的砂浆，能保证新老混凝土的完好结合;拌料均匀，否则会出现局部收缩或膨胀，影响修补质量。

5.1超薄层修补。先将光滑的路面露骨或龟裂表面处凿毛，然后在涂刷过同一成分的水泥砂浆的区域内，摊铺拌和好的快速修补水泥砂浆。修补砂浆基本摊铺好后，大面积的修补先用磨光机磨实、刮平，小面积的修补可用手提式震动器振实、刮平或用刮刀压实、刮平，以达到路面平整度的要求，当水泥混凝土存在水气、低洼、不密实时应用原浆补齐压实，直到表面全部密实、整平为止。

篇6：水泥混凝土路面耐磨损技术研究

水泥混凝土路面耐磨损技术研究

试验研究了提高水泥混凝土路面耐磨损性能技术的有效性,并利用电镜技术分析了其机理,结果表明:双掺减水剂和外掺料可通过提高混凝土的.密实性、柔性和取代水泥用量三种方式,改善其耐磨损性能,微观分析表明,双掺减水剂和矿渣可增大混凝土内部的密实性,从而改善其耐磨损性能.

作 者：魏密 李雪芹 WEI Mi LI Xue-qin 作者单位：广西交通规划勘察设计研究院,广西,南宁,530011刊 名：山西建筑英文刊名：SHANXI ARCHITECTURE年，卷(期)：35(24)分类号：U416.216关键词：耐磨性能 外掺料 室内试验 减水剂 改性机理

篇7：高性能水泥路面修补混凝土试验研究

首先按普通混凝土加铺层计算加铺层厚度：钢纤维混凝土加铺层采用普通混凝土加铺层厚度的0.55～0.65倍;连续配筋混凝土加铺层采用普通混凝土加铺层厚度的0.9倍，且厚度还应满足加铺层最小厚度的规定。普通混凝土加铺层厚度h的确定，采用等刚度原则，按分离式加铺层的结合条件，将双层混凝土板换算成等效单层混凝土板计算其荷载应力和温度应力，然后计算旧混凝土板与加铺层底面的应力。当旧混凝土路面的应力和加铺层的应力都满足规范要求时，则加铺层厚度h确定，否则重新计算。

假设对该路段进行24h的交通量调查，将汽车轴载换算为标准轴载作用下的次数Ns=125n/d，设计使用年限为，交通量年平均增长率为14%，旧水泥混凝土路面板的弯拉强度fem=4.3MPa，弯拉弹性模量Ee=28×103MPa，基层顶面当量回弹模量Et=87.83MPa。经计算，普通混凝土加铺层厚度h=17cm，故连续配筋混凝土加铺层厚度ha′=0.9×h=16cm;钢纤维混凝土加铺层厚度ha=0.6×h=11cm。

其次，从钢纤维混凝土的性质和作用功能上分析。钢纤维混凝土是在水泥混凝土中掺入一定数量的低碳钢或钢纤维，是一种纤维型与颗粒型相混合而成的复合材料，通过两者之间的界面作用成为一体，在受力过程中两种材料各施所长，显著地提高了混凝土各项性能指标。而且钢纤维混凝土路面也可用一般混凝土路面的施工方法来铺设、振捣和抹平，不需要特殊的机械，施工简易。综合比较，采用钢纤维混凝土加铺层是最佳方案。

3钢纤维混凝土加铺层的施工要点

混凝土路面板质量的好坏，很大程度上取决于施工质量。钢纤维混凝土路面施工时，除应满足普通混凝土路面施工的一般要求外，还应注意：

3.1旧路面的检查与整修

对旧路面中严重破碎、裂缝继续发展的板，击碎清除，重新浇筑混凝土。为防止旧水泥混凝土板的裂缝向上反射，先将旧路面清扫干净，再按1.0～1.5kg/m2的标准涂一层沥青，并在其上加铺一层厚度均匀油毛毡作隔离层。

3.2材料试验和混凝土配合比

配合比要保证钢纤维混凝土有较大抗弯强度，以满足结构设计对抗压强度与抗折强度的要求及施工的和易性。为保证施工时混合料质地均匀、不离析，集料宜采用连续级配，粗集料最大粒径不宜大于20mm。钢纤维长度宜为25～60mm，直径0.4～0.7mm，长度与直径的最佳比值为50～70。钢纤维混凝土的配合比中钢纤维的体积率为1.0%～1.2%，砂率取值较普通混凝土略有增大。

3.3混凝土板的施工

①在混凝土搅拌过程中，为保证钢纤维均匀分布，应按碎石、钢纤维、砂、水泥的顺序加料，干拌2min后，再加水湿拌1min。②由于钢纤维混凝土中水泥含量较高，初凝时间较短，坍落度损失较快，因此要求从出料到浇筑完毕不得超过30min。③为确保钢纤维的二维分布，宜使用平板振捣器振捣成型。④尽可能在气温较低的早晨和夜间施工。当气温高于30℃、拌和物温度为30～35℃时宜停工，以防拌和物水分蒸发而出现干缩开裂。⑤最好使用强制式搅拌机，因自落式搅拌机出料速度慢，滚动时钢纤维极易成团。⑥钢纤维混凝土收缩性小，抗裂性能好，可不设纵缝，当钢纤维混凝土浇筑养生达设计强度50%后可每隔15m切一道缩缝。

3.4抹面与防滑

钢纤维混凝土具有粗骨料细、砂率大、纤维乱向分布的特点，宜采用真空吸水工艺，机械抹平，阻止纤维外露。抹面时，需将冒出混凝土表面的钢纤维拔出，采用压纹器压纹工艺可避免拉毛产生的外露现象。

3.5养生与填缝

采用潮湿养生方法。混凝土表面整修完毕后，立即进行养生，用20～30mm厚的湿砂覆盖于混凝土表面。每天均匀洒水数次。养护时间由试验确定，以混凝土达到28d强度的80%以上为准。养护期满即可采用改性沥青填封接缝。填缝时接缝保持清洁、干燥，填缝料应与缝壁粘附紧密、不渗水，灌注高度一般比板面低2mm左右。

篇8：高性能水泥路面修补混凝土试验研究

关键词：水泥混凝土路面,外加剂,抗压强度,快速修补

1 快凝混凝土应用的意义及特点

水泥混凝土路面具有耐久性好、受温度影响小等特点,一直在高速公路中得到广泛使用。但破损修补预养护一直限制着水泥路面的使用性能。作者在实际工作中总结了一套能够快速修补水泥混凝土路面的材料技术方法。通过定量的试验研究分析了强度形成特点与实际应用的可行性。

为了不影响高等级公路的车辆正常运行,必须利用快硬的水泥材料进行维修,而且为了满足路面使用要求,新修补路面应具备以下重要特点:

(1)快硬高早强;

(2)收缩小;

(3)后期性能稳定;

(4)施工和易性好;

(5)施工方便。

2 外加剂掺配机理研究

2.1 原材料

本文研究来源于生产实际,考虑到了成本和原材料来源的可行性,主要采用常规混凝土外加剂,在多种外加剂以一定配比的联合作用下以达到修补材料速凝早强的目的。本文统一取名CK-77早强外加剂,主要原料为早强剂、速凝剂、缓凝剂,为实现进一步提高强度还可采用硫铝酸盐水泥。表1和表2为硫铝酸盐水泥的主要特性。

2.2 外加剂影响因素研究

CK-77早强外加剂是本专题的主要研究成果。其主要成分包括:早强剂和速凝剂,为了延长初凝时间,必要时要掺入缓凝剂。总剂量外掺不超过水泥总质量的5%,否则影响后期混凝土强度,具体配比需要依情况而定。

修补所用的混凝土应与原路面使用的混凝土标号相同,根据《高速公路水泥混凝土路面设计规范》,高速公路水泥混凝土路面应采用C50级水泥混凝土。因此开发的特种混凝土首先应满足规范对于强度的要求,然后按适当的比例添加CK-77外加剂,可以大幅度提高早期强度。假定在混凝土中掺入CK-77外加剂后,其强度提高系数为Kg,则Kg应是外加剂掺量、温度和龄期的函数:

Kg=φ(g,t,d)

式中: g—外加剂的掺配剂量(%);

t—混凝土的养护温度;

d—早强设计龄期。

2.2.1 外加剂早强作用与龄期

在温度为25℃±1时,固定外加剂掺量为水泥用量的1.5%,将此时的早强混凝土强度的提高值作为基准作用系数K0,为了研究K0,在室内作了6批试验,每批有21～28组试件,共考察了7个不同的龄期,得到图1和图2。

图1是气温25℃时,掺入CK-77外加剂1.5%时与空白混凝土的比较,其水泥为普硅425#水泥。图2中K0线也就是CK-77的作用系数基准线。从图2中可知,1d龄期时,抗折强度提高值可达96.7%,3d龄期时提高54.1%,7d龄期可提高24.1%。值得说明的是外加剂占水泥剂量的1.5%并不是最佳掺量,只是反映出外加剂的早强作用规律。

2.2.2 外加剂掺配剂量与温度因素的考虑

将外加剂、温度的组合影响试验分为36组,并将36个处理(试验组)安排在6个区组中,进行一套完全重复试验,历时一个半月。经数据处理后得表3。

从抗折强度的数据可看出,增加外加剂的掺量,外加剂的作用增强,但温度上升会对外加剂的作用减弱,这也表明当混凝土自然硬化速度受到低温环境的制约时,CK-77外加剂的作用特别明显。根据数据分析,可将外加剂与温度对混凝土早期强度的作用规律进行拟合,具体结果如下:

Kg=K0[α0+α1(t-25)+α2(g-1.5)] (1)

式中:Kg—强度提高系数;

K0—温度为25℃时,外加剂掺量为水泥的1.5%时的提高值,与龄期有关;

α0 α1 α2——常数。

将表3进行数值处理, 经二元回归, 得到:

α0=0.51、α1=-0.02、α2=0.38

Kg=K0[0.51-0.02(t-25)+0.38(g-1.5)] (2)

式中:5℃≤t≤35℃;0≤g≤3.5℃

3 快速修补特种混凝土配合比设计及试验研究

首先确定水泥路面投入使用的时间,然后测定普通混凝土28d强度fm,同时测出相同条件下的龄期内普通混凝土的强度f,计算路面投入使用时需要的强度fc,一般为28d强度的65%～75%,则Δf=fc-f就是需外加剂的作用来提高的早期强度,于是,提高系数Kg=Δf/f,K0的值可以从图2中查到,再通过式(2)即可算得总的外加剂用量。

下面通过具体实验来验证特种混凝土的强度效果。普通混凝土水泥胶结料只为水泥,特种混凝土除包括水泥外还需要CK-77特种外加剂(早强剂、速凝剂、缓凝剂);混凝土骨料重量配合比为:水泥∶砂子∶石子∶水=1∶1.83∶3.71∶0.45,运用上述的配合比制成混凝土抗压试块,测得1h、3h的混凝土的抗压强度如表4所示:

为了达到快修的要求,测得了普通硅酸盐水泥混凝土1d的抗压强度和特种水泥混凝土的3h的抗压强度,试验数据如表5所示。

由表5可以看出,采用特种水泥配制的混凝土在3h内混凝土的强度达到了原标号混凝土的79%以上,达到了减少封闭交通快速修补的目的。

4 结论

在水泥混凝土路面大规模建设时期,及时养护已有路网对保持道路完好率、控制养护成本尤为关键。养护不及时可能产生路网同期损坏,从而使年度养护预算与实际养护要求的差距增大,形成恶性循环。

本文利用现有成型外加剂配置混凝土速凝添加剂CK-77,制成速凝高效的路用水泥混凝土材料,并用试验手段验证其使用效果,可使早期强度上升速度大大加快。一方面达到了在不封闭或减少封闭交通时间条件下水泥混凝土路面的快速修补的要求;另一方面此项技术可以及时处理混凝土路面坑槽病害,延缓了路面破坏的进一步发展,延长道路使用年限。

通过理论分析、试验研究等手段推导出外加剂掺量的半经验半理论的计算公式,简单方便,增强快速修补技术的理论依据,也为其推广应用创造条件。

参考文献

[1]Tan,M.Roy,D.M.:An Investigation of the Effect of Organic Solventon the Rheological Properties aned Hydration of Cement Paste.Cement and Concrete Research,17.1987.p983-994.

[2]Ohama,Y.,and Demura,K.,Pore Size Distribution and OxygenDiffusion Resistance of Polymer Modified Mortars.Cement andConcrete research,Vol.21,No.52/3,Ma r./May 1991,p304-315.

[3]Ohama,Y.,Handbook of Polymer-modified Comcrete and MortarsProperties and Technology,Noyes Publications,1995.p473-478.

[4]李祝龙、梁乃兴.丁苯类聚合物乳液对水泥水化硬化的影响[J].建筑材料学报,1993,1(1).

[5]路面新技术选编.华南理工大学,1999.1.

[6]Todorka Paskova,Christian Meyer.Low-cycle Fatigue of Plain andFiber-Reinfored Concrete.ACI Materials jourmal,1997,(7).

[7]索默.高性能混凝土的耐久性[M].冯乃谦等译,北京:科学出版社,1998.

[8]李华,缪昌文,金志强.水泥混凝土路面修补技术[M].人民交通出版社,2000.

[9]Ohama,Y,Principle of latex Modification and some typical propertiesof latex modified mortars[J].ACI Materials Joumal,Nov.-Dec.1987.

篇9：高性能水泥路面修补混凝土试验研究

关键词：水泥混凝土；路面损坏；修补材料

一、前言

在路面建设的过程中，采用水泥混凝土进行路面铺设有一百多年的历史，水泥混凝土具有较大的承载刚度以及较强的扩散荷载能力。与沥青混凝土相比，水泥混凝土具有比较良好的性能，随着水泥混凝土工业的不断发展，水泥混凝土表现出的优良性能更加明显。但是由于路面的长期暴露，受到日晒、雨淋、冻融、温差等，且车辆及行人对路面的长期及循环施压，会存在不同程度的损坏。下面将针对路面的损坏程度及原因进行分析，并提出相应的修补材料。

二、简析水泥混凝土路面的损坏形式及损坏原因

1、裂缝

根据裂缝发生的部位及存在的特点，主要分为表面裂缝、贯穿裂缝、板角裂缝等。下面将针对这三种裂缝方式，分析混凝土路面形成裂缝的原因。

（1）表面裂缝

形成表面裂缝的原因主要是因为水泥混凝土在硬化前期存在过快失水干缩的情况，并有一定程度的碳化收缩。如果存在不适当的水泥混凝土配合比，或是存在较为劣质的水泥，都会形成离析而引起泌水，从而增加了表面的含水量。在水分蒸发的过程中，不断形成毛细管凹液面，从而形成张力。这种张力会在水泥混凝土完全硬化前，将表面撑起，形成一定程度的裂缝。这就是由于失水干缩引起的表面裂缝，而碳化反应引起的收缩，在水灰比例较大的情况下，会形成较为明显表面裂缝。

（2）贯穿裂缝

贯穿裂缝的表现形式主要有三种，即横向裂缝、纵向裂缝、交叉裂缝。而形成贯穿裂缝的原因是多样的，主要表现为以下几种。第一，如果在水泥混凝土凝结硬化过程中，没有进行合理养护，会限制收缩。水泥混凝土板块内部产生的收缩应力会产生贯穿裂缝。工作人员一般会采用切缝的方式，对路面进行切块，在一定程度上避免干缩以及温缩裂缝的形成。如果没有及时切缝，也会形成贯穿裂缝；第二，路基均匀与否会影响路基支撑力，如果没有足够的路基强度或是基层的稳定性较差，都会形成贯穿裂缝；第三，水泥混凝土没有充足的强度，或是内部骨料发生碱集料的反应，这都是贯穿裂缝产生的原因。

（3）板角裂缝

水泥混凝土路面板比较薄弱的部位是板角，在施工过程中，很难保证具有密实的板角，主要是因为侧模具有一定的模壁效应。因此板角具有较小的强度，会影响相邻板角的传力，从而存在较差的传荷能力。当车轮载荷对板角作用时，会比较容易产生板角断裂。

2、路表损坏

（1）填缝料失效及接缝板碎裂。

在各项因素作用下，填缝料容易有老化、脆裂以及变形的情况出现，从而影响其使用性能。如果填缝料失效，会使接缝产生一定的空隙，给了泥沙、石屑等杂物钻入的机会，最后导致板边胀裂。

（2）板面起皮、剥落

板面起皮主要是因施工中水灰比过大或因施工时表面砂浆有洒水提浆现象所致；剥落与水泥混凝土强度不足、缝内进入杂物有关。

（3）松散

砂石含泥量过大，水泥质量差或用量少，水泥混凝土强度不足，导致水泥混

凝土路面大面积松散的主要原因。

3、板块损坏

（1）脱空

因填缝料失效或贯穿裂缝等原因造成雨水透过路面，侵入基层和路基。路基及基层耐水性差，在水的作用下软化，强度下降，导致支承力不均匀，在行车载荷的影响下导致路面板与基础部分脱空。

（2）传力杆失效

板块中传力杆失效而导致传递荷载的能力减弱或消失，引起接缝一侧板上产生裂缝或碎裂。

（3）错台

因路基下陷或唧泥等原因引起路基高度的变化，在接缝或裂缝处的路面形成台阶。

三、水泥混凝土路面修补材料的选定原则

1、嵌缝料的选择原则

嵌缝料只有达到以下的技术性能，才能归于理想类的材料。一是，水泥的粘性力要好，当水泥混凝土处于伸缩状态时，填缝料紧紧粘着板缝壁，避免被拉脱。二是，拉伸率要较高，水泥混凝土板被拉伸时，填缝料也要随之拉伸，避免被拉断。三是，存在较好的耐热以及抗嵌入性能。四是，存在较好的低温塑造性能。五是，属于方便施工的材料，且价格适中。

2、路面及板块修补材料的选择原则

路面及板块修补材料只有满足以下几项要求，才能属于理想材料。第一，凝结时间适当；第二，工作性能良好；第三，存在适当的硬化速度以及较高的早期强度；第四，旧混凝土与该材料混合时，需要具有较好的结合强度；第五，旧混凝土与该材料要具有良好的相容性；第六，存在较好的防水抗渗性以及较低的收缩性能。

3、修补材料和基质混凝土的相容性

基质混凝土与旧混凝土的相容性能在很大程度上会决定路面修补材料是否有效。主要通过以下几个方面表现二者的相容性。即收缩应变、蠕变系数、热膨胀系数、弹性模量、泊松比、抗张强度、疲劳性能、粘结力、孔隙率和电阻率、化学活性等。

修补材料为了避免在修补层中出现不必要的张力，必须是一种低收缩材料；环境的不同，会影响修补材料的蠕变性能，要保证修补材料能够很好的与基质混凝土进行结合，且承受的应力是最低范围；与基质混凝土相比，修补材料需要具有优异的抗张强度。在实际施工中，修补材料产生张应力的过程是比较简单的，因此对比之下，要选取抗张力较强的修补材料；修补材料的化学性能要偏于稳定，且具有优良的护筋性，在与水泥混凝土结合时，要保证修补材料无法与混凝土中的骨料发生碱集料反应。

四、水泥混凝土路面修補材料

1、裂缝修补材料

按照材料的功能划分，可以将裂缝修补材料划分为高模量补强材料和低模量密封材料。前者在固化的过程中，其强度和刚度较高，后者的柔性比较大。如果需要提高强度，可以采用高模量补强材料，如果裂缝属于“活缝”，则可以采用低模量密封材料。所谓的高模量补强材料包括环氧树脂类、酚醛和改性酚醛树脂类胶粘剂；低模量封闭材料有聚氨脂类、烯类、橡胶类、沥青类胶粘剂等。

2、嵌缝料

路面的耐久性以及其他性能在很大程度上受到嵌缝料的影响，如果选用失败的嵌缝料，会发生板角断裂、脱空、板块活动、错台等路面损坏的情况。我国在建设水泥混凝土路面的过程中，没有充分重视嵌缝料，很多情况下选用的沥青混合物的性能较差，比较少会使用聚氯乙烯焦泥。传统的沥青混合物很难与水泥混凝土板壁结合，容易发生水泥混凝土脱开现象，存在较差的温度稳定性。聚氯乙烯焦泥主要是以煤焦泥为主，配置成分包括聚氯乙烯树脂、增塑剂、稳定剂、填充料等，和传统的沥青混合物相比，其性能有所提高，但是达到嵌缝料的基本要求还是具有一定难度。

聚氨酯焦油类嵌缝料属于双组分材料，甲组份以多异氰酸酯和多羟基化合物反应制得聚氨基甲酸酯，乙组份主要由煤焦油及填充料组成，能常温施工，固化后形成橡胶弹性体，耐磨，耐油，耐腐蚀及耐热。

3、路面及板块修补材料

路面与板块间的修补如果采用普通水泥混凝土，会存在较低强度的结合力，发展强度的时间也较为缓慢，这在一定程度上影响路面的正式使用。因此交通要道的修补是不采用普通的水泥混凝土，主要采用国内外新研制开发的快速修补材料。如快硬硅酸盐水泥混凝土、硫铝酸盐超早强水泥及氟铝酸盐快凝快硬水泥、高铝水泥、高铝水泥与普通水泥的混用、磷酸镁水泥混凝土、硅灰水泥混凝土、偏高岭水泥混凝土、聚合物改性砂浆及混凝土等。

五、结语

修补材料主要是保证新旧水泥混凝土能够具有良好的相容性，并且能够在较短时间内完成修补，从而缩短路面交通封闭的时间，在最大程度上达到良好的性价比。因为路面损坏程度及原因较为复杂，因此不能采用普通的混凝土修补材料，要有针对性的采用高效修补材料，具有良好的性能保准。主要是存在较高耐久性、较强相容性、较快修补效率。目前最具推广价值的路面修补材料是，硅灰水泥混凝土系列和偏高岭水泥混凝土系列。

参考文献：

[1]郭正言.选用沥青混凝土路面还是选用水泥混凝土路面.国外公路，2011。

[2]李华，缪昌文.水泥混凝土路面修补技术.北京：人民交通出版社，2013.

篇10：高性能水泥路面修补混凝土试验研究

阐述了对旧水泥混凝土路面加罩沥青混凝土的.技术要点、反射裂缝的防治技术、施工技术措施.

作 者：何德华 王珂 吴克勋 作者单位：何德华,吴克勋(郑州第二市政建设集团有限公司,450052)

王珂(郑州新开元监理公司,450000)

篇11：高性能水泥路面修补混凝土试验研究

1 原材料与实验方法

1.1 原材料

氧化镁(M):电熔氧化镁粉,Mg O含量不低于95%,由辽宁省桓仁东方红水电站镁砂厂生产的电工级镁砂,经过球磨机球磨,获得各种比表面积氧化镁粉,备用。

磷酸二氢钾(K)、十二水合磷酸氢二钠(N)和硼砂(B):分析纯,由上海久亿化学试剂有限公司提供。

1.2 实验方法

将磷酸盐、硼砂和水按要求称量,加入搅拌器搅拌2 min后,加入氧化镁,慢速搅拌30 s至充分混合,然后迅速搅拌2min得到混合浆料。按GB/T 1346—2001《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》测试水泥的终凝时间,抗压强度试块尺寸为20 mm×20 mm×20 mm,试件成型后1 h脱模,然后放在试验室空气中[温度为(20±5)℃,相对湿度(50±5)%]养护至各龄期,测其力学性能。

测试MPC与普通硅酸盐水泥砂浆之间的粘结强度采用间接的方法,用抗折强度表示。普通硅酸盐水泥砂浆试件配合比为m(水泥)∶m(砂)∶m(水)=1.0∶3.0∶0.5,按GB/T 17671—1999《水泥胶砂强度检验方法(ISO法)》成型养护28 d备用。用切割机将普通硅酸盐水泥砂浆试块从中间切开,用打磨机将新切断面磨平。将处理后试件浸泡于水中1 d后取出,用湿抹布将试件表面水份擦干,使试件处于饱和面干状态。将切断后的基体试件成对固定在试模中,切断面留10 mm的间隔。将搅拌好的MPC净浆浇注于所留基体试块的间隙中,用捣棒捣实和刮刀刮平振实。成型好的试件2 h后脱模,放在规定养护条件下养护至规定龄期,测其抗折强度。

2 结果与讨论

2.1 影响MPC终凝时间的主要因素

2.1.1 氧化镁细度对MPC终凝时间的影响

图1是在氧化镁/磷酸盐摩尔比(M/P)=5/1,磷酸氢二钠/磷酸二氢钾摩尔比(N/K)=1/5,液固比为0.08,硼砂掺量为5%时,不同比表面积的氧化镁粉末对MPC终凝时间的影响。

由图1可见,在氧化镁粉末比表面积小于2000 cm2/g时,终凝时间下降较少;而比表面积大于2000 cm2/g时,终凝时间迅速缩短。这是因为,氧化镁颗粒的比表面积越大,化学活性越大,与溶液及磷酸盐固体颗粒接触面积增加,固液相反应加快,相应终凝时间缩短。

2.1.2 硼砂掺量对MPC终凝时间的影响(见图2)

由图2可见,不掺加硼砂时,所有配比的终凝时间均在1min左右;硼砂掺量达10%时,终凝时间达到14~17 mim。说明硼砂的加入具有一定的缓凝作用,但凝结仍非常迅速,且过量的硼砂会导致体系的强度降低。

Sugama等[4]认为:当MPC与水拌合后,磷酸二氢盐(如NH4H2PO4、KH2PO4)首先溶于水中,H2PO4-使溶液呈弱酸性,在弱酸性条件下,死烧Mg O溶解产生Mg2+,溶解和扩散到液相中的Mg2+、NH4+、K+、H2PO4-、HPO42-和PO43-迅速反应生成磷酸盐水化物,使MPC浆体表现出快硬特性;若在MPC反应体系中有缓凝剂B存在,B在溶液中提供B4O72-并与首先溶解到液相中Mg2+结合生成硼酸镁沉淀,并呈薄膜状附在固体颗粒表面,该膜层可阻碍Mg O颗粒与酸性溶液的接触,限制了Mg2+溶出,延缓反应体系的水化反应速度;但随着时间的延长,溶液中的NH4+和H2PO4-逐步扩散透过膜层达到Mg O颗粒表面,形成较多的水化产物,并结晶产生体积膨胀,导致沉淀膜层破裂,使Mg O颗粒重新曝露于酸性溶液中,水化反应速度重新加快,生成大量的磷酸盐水化产物使浆体硬化。

2.1.3 复合磷酸盐对MPC终凝时间的影响

MPC的反应机理是基于微溶盐的酸碱反应,控制悬浮液的酸度将有利于减少Mg O颗粒的溶解。降低悬浮液酸度的最有效方法是加入部分低酸度磷酸盐提高体系的p H值。图3反映了在硼砂掺量为氧化镁质量的5%时,用不同取代量(摩尔百分数)磷酸氢二钠取代磷酸二氢钾后MPC浆体的终凝时间。

由图3可以看出,掺加磷酸氢二钠可有效延缓MPC浆体的早期水化反应速度和终凝时间。

经测试,磷酸二氢钾-硼砂-氧化镁-水体系初始悬浮液的p H值约为5.2,而磷酸二氢钾-磷酸氢二钠-硼砂-氧化镁-水体系初始悬浮液的p H值约为5.5。因此,磷酸氢二钠使体系终凝时间延长的机理归结于:(1)磷酸氢二钠溶出的HPO42-抑制了磷酸二氢钾的溶解,促使体系p H值的提高,抑制了氧化镁的溶解;(2)磷酸氢二钠的溶解是一种吸热反应,其溶解有效降低了体系的温度,从而有效地降低了体系的水化反应速度,延长了体系的终凝时间。

为了进一步了解复合磷酸盐对MPC水泥终凝时间的影响,选择以20%磷酸氢二钠代替磷酸二氢钾制备不同氧化镁与磷酸盐摩尔比(M/P)体系进行研究,结果见图4。

由图4可见,添加硼砂时,终凝时间显著延长,尤以M/P为4/1和5/1时最为突出。另外,随M/P的增大,终凝时间缩短,可能与体系的绝对水灰比有关,因为磷酸氢二钠晶体有10个水分子,其将会进入体系中,在M/P较小时,悬浮液的水量多,溶解的磷酸氢二钠晶体质量多,溶解产生的吸热多,使体系温度降低幅度大,因而终凝时间相对较长。

2.2 MPC的抗压强度

2.2.1 氧化镁比表面积对MPC抗压强度的影响

硼砂掺量为氧化镁质量的5%,磷酸氢二钠/磷酸二氢钾(摩尔比)=1/4,液固比为0.08时,氧化镁比表面积对MPC抗压强度的影响见图5。

由图5可见,随着氧化镁比表面积的增加,各龄期抗压强度增大。其中氧化镁比表面积为1336 cm2/g的MPC抗压强度最低;而氧化镁比表面积不小于1889 cm2/g的样品,早期抗压强度有一定差别,但28 d抗压强度相差无几。综合考虑终凝时间等因素,氧化镁的比表面积宜控制在1800~2000 cm2/g。

2.2.2 复合磷酸盐对MPC抗压强度的影响

液固比为0.08,硼砂掺量为5%,氧化镁/磷酸盐(摩尔比)=5/1时,磷酸氢二钠取代部分磷酸二氢钾后MPC的抗压强度变化见图6。

由图6可见,磷酸氢二钠取代部分磷酸二氢钾后,MPC的早期抗压强度都有所下降;但当磷酸氢二钠/磷酸二氢钾(摩尔比)为1/5时,MPC的28 d抗压强度接近纯磷酸二氢钾配制的试样,其它试样强度均有较大幅度下降。可能是因为磷酸氢二钠有10个结晶水,导致实际液固比增加,且磷酸氢二钠与氧化镁反应活性小所致。

2.2.3 氧化镁与磷酸盐摩尔比对MPC抗压强度的影响

磷酸氢二钠/磷酸二氢钾(摩尔比)=1/5,硼砂掺量为5%,液固比为0.08时,氧化镁与磷酸盐的摩尔比(M/P)对MPC抗压强度的影响见图7。

由图7可知,M/P的大小对早期抗压强度略有影响,而28 d抗压强度则有较大差别。M/P为5/1时,28 d抗压强度最大;M/P为4/1时,次之;M/P为7/1时,28 d抗压强度最小。M/P低时,可能存在未反应的磷酸盐,削弱了水化产物结晶结构网的联结,造成强度偏低;M/P过高时,氧化镁不能充分溶解,水化产物偏少,导致强度降低。因此,只有适当的M/P比值,才能获得良好的结晶网络结构。

2.3 MPC的粘结强度

粘结力是修补剂的关键技术。以比表面积为1889 cm2/g氧化镁为原料,终凝时间控制在20 min的优选配方[氧化镁/磷酸盐(摩尔比)=5/1,磷酸氢二钠/磷酸二氢钾(摩尔比)=1/5,硼砂掺量为5%,液固比为0.08]为基础,研究磷酸镁的粘结强度。在m(氧化镁)∶m(水合磷酸氢二钠)∶m(磷酸二氢钾)∶m(硼砂)∶m(水)=100∶24.5∶42∶5∶13.3时,MPC水泥与普通硅酸盐水泥砂浆的3 d、7 d、28 d粘结强度分别为6.2、7.8和8.6 MPa。其原因归结为磷酸盐与硅酸盐水泥水化产物C-S-H凝胶和Ca(OH)2的化学反应产生粘结。

3 结论

(1)氧化镁粉末比表面积影响MPC的终凝时间和抗压强度。氧化镁粉末比表面积大,抗压强度高,但终凝时间不易控制;反之,比表面积小,终凝时间易调,但抗压强度低。综合考虑终凝时间和获得较高强度的要求,本实验氧化镁粉末比表面积为1889 cm2/g时最佳。

(2)以复合磷酸盐结合硼砂可以制备终凝时间适当、抗压强度和粘结强度高的MPC水泥。其最佳配比为氧化镁/磷酸盐(摩尔比)=5/1,磷酸氢二钠/磷酸二氢钾(摩尔比)=1/5,硼砂掺量为5%,液固比为0.08[质量配比为:m(氧化镁)∶m(水合磷酸氢二钠)∶m(磷酸二氢钾)∶m(硼砂)∶m(水)=100∶24.5∶42∶5∶13.3],其终凝时间为20 min,3 d和28 d抗压强度分别达43 MPa和62 MPa,粘结强度达6.2 MPa和8.6 MPa。

(3)复合磷酸盐控制终凝时间的机理归结于磷酸氢二钠溶出的HPO42-抑制了磷酸二氢钾的溶解,促使体系p H值的提高,抑制了氧化镁的溶解;磷酸氢二钠的溶解是一种吸热反应,其溶解有效降低了体系的温度,从而有效地降低了体系的水化反应速度,延长了体系的终凝时间。

摘要：研究了一种用于水泥混凝土路面修补用的磷酸镁水泥(MPC)胶结剂,探讨了影响磷酸镁水泥终凝时间和抗压强度的主要因素。结果表明,以比表面积为1889cm2/g的氧化镁粉末,与磷酸氢二钠/磷酸二氢钾(摩尔比)=1/5复合,并掺加硼砂可以制备终凝时间20min,3d和28d抗压强度分别达43、62MPa,粘结强度达6.2、8.6MPa的磷酸镁水泥。

关键词：磷酸镁水泥,终凝时间,抗压强度,路面修补剂

参考文献

[1]汪宏涛,曹巨辉.军事工程用磷酸盐水泥材料研究[J].后勤工程学院学报,2005,21(1):5-8.

[2]杨全兵,张树青,杨钱荣,等.新型超快硬磷酸盐修补材料性能[J].混凝土与水泥制品,2000(4):8-11.

[3]Robery P C,Shaw J D.Materials for the repair and protection ofconcerete[J].Constrution Building Materials,1997,11(5-6):275-281.

[4]Soude′e E,Pe′ra J.Influrence of magnesia surface on the settingtime of magnesia-phosphate cements[J].Cement and ConcreteResearch,2002,32(1):153-157.

篇12：高性能水泥路面修补混凝土试验研究

【关键词】道路；快速修补；混凝土

传统的路面修补和养护材料具有各种各样的不足 ，本文介绍一种新近研制成功的路用混凝土快速修补材料 ，它具有早期强度高、微膨胀、粘结力强等优良性能 ，在修补完成后4～6h可以开放交通。

1.组成与性能原理

该材料由基料、复合减水剂、促凝剂与缓凝剂等组成。基料由硫铝酸盐水泥（或熟料）与硅酸盐水泥（或熟料）按一定比例组成 ，二者发挥各自的特性产生性能互补 ，前者提供早期强度 ，后者提供后期强度；前者具有微膨胀及抗盐类侵蚀性 ，有利于补偿收缩与减轻开裂；后者促进前者的水化、使材料更具快凝、快硬性 ，并避免单独使用前者时表面易起砂现象、增强耐磨性。后者的引入使水泥石碱度提高 ，有利于减轻碳化与避免钢筋锈蚀。复合减水剂的作用是降低混凝土拌和的用水量、增加流动性、提高致密度及强度 ，提高新旧混凝土的粘结力、抗渗性、减少泌水率等。促凝、促强剂的作用是对4h或6h强度提供必须的快速凝结硬化保证条件 ，加速强度增长速度。加入缓凝剂的目的是调整施工操作所需要的凝结时间。

2.主要性能

凝结时间：材料分W型和 S型 ，W型适宜冬季施工，S型适宜夏季施工。在试验室标准条件下检验，W型初凝时间不早于终凝时间不迟于10min，30min；S型初凝时间不早于25min，终凝时间不迟于60min。

当使用该产品制备修补混凝土时，在同等温度条件下，凝结时间比产品试验结果一般略有延长；当环境温度低于或高于试验温度（20℃）时，会使凝结时间有所延长或提前。

胶砂长期强度及耐磨性：道路修补材料胶砂长期强度值，说明本材料早期抗折强度高，后期不倒缩，有明显递增；抗压强度后期则增长较快。早期强度高有利于实现快速抢修，后期强度继续增高则表明该材料具有较好的耐久性。修补材料砂浆耐磨性试验表明优于单一使用的快硬硫铝酸盐水泥，与硅酸盐水泥相当。单位面积磨损量为0.93kg/m。

3.混凝土性能及应用

强度： 抽取两个混凝土道桥快速修补材料样品、使用两个混凝土配合比，水灰比0.31～0.34、砂率33%～36%时混凝土工作性能良好。当调整混凝土配合比降低砂率时，4h强度指标明显提高。根据公路修补对抗折强度大于3.5MPa或抗压强度大于20MPa的一般要求，在修补后4～6h可开放交通。

膨胀性：使用40mm×40mm×160mm试件测定快速修补混凝土在水及空气中的自由膨胀率，与普硅水泥、快硬硫铝酸盐水泥进行对比试验 ，快速修补混凝土在水中自由膨胀率约7d为0.03%，至28d龄期已经稳定；经干空28d后，干缩很小，优于两种水泥混凝土试件，说明这种微膨胀可以补偿收缩，有利于填充饱满、粘结牢固及防止开裂。

耐蚀性：快速修补材料1∶2.5胶砂在不同侵蚀介质中浸泡一定龄期后的强度保留率，求出侵蚀液与水中同龄期养护试件的强度比，试件尺寸 20mm×20mm×20mm。可以看出，在抗碱侵蚀方面，本材料低于硅酸盐水泥、优于快硬水泥；在抗 SO4及Cl侵蚀方面，则优于上述两种水泥，说明该材料对于海滨地区混凝土道路的快速修补，对于冬季撒盐化雪、化冰的路面修补，具有实用价值。

抗渗性与抗冻性：使用3d抗压强度为53.6MPa混凝土，经150次冻融循环（慢冻法）试验，强度损失率为0.5%，抗渗标号达P8以上。

4.结束语

（1）混凝土道路快速修补材料按施工季节不同分两个型号，4h或6 h胶砂抗折强度可达5MPa、抗压强度可达25MPa以上；1d抗折强度可达 6.5MPa、抗压强度可达40MPa以上；至180d时抗压强度可继续增长到80MPa以上。

（2）使用本材料可配制C50混凝土，6h抗折强度可达4MPa、抗压强度可达25MPa以上；配制C30混凝土，1d抗折强度可达4MPa、抗压强度可达27MPa以上；并且后期强度有较大增长，用于道桥修补施工 4～6h可开放交通。

篇13：水泥混凝土路面裂缝的预防与修补

在我国随着水泥工业和公路运输事业的发展、行车密度、载重和速度的日益提高,水泥混凝土路面已获得广泛应用。其使用性能在行车和自然因素作用下逐渐出现各类损坏现象,以路面裂缝最为普遍,造成修复困难、开放交通迟缓等缺点。水泥混凝土路面泛指就地浇筑的普通混凝土路面,是指除接缝区和局部范围(边缘和角隅)外不配置钢筋的混凝土路面。[1]下面就水泥混凝土路面病害中的裂缝原因进行分析并针对具体情况提出一些相应的预防和修补措施。

1 水泥混凝土路面常见裂缝及预防措施

1.1 角隅断裂

混凝土路面板角处,沿与角隅等分线大致相垂直方向产生断裂,在胀缝处特别容易发生,块角到裂缝两端距离小于横边长的一半。

原因分析:(1)角隅处于纵横缝交叉处由于水的渗入容易产生唧泥,形成脱空,导致角隅应力增大,产生断裂。(2)基础在行车荷载与水的综合作用下,逐步产生塑性变形累积,使角隅应力逐渐递增,导致断裂。(3)胀缝往往是位于端模板处,拆膜容易损伤,而在下一相邻板浇捣时,由于已浇板块强度有限,极易损伤,造成隐患致使角隅较易断裂。

预防措施:(1)选用合适填料,防止接缝渗水,重视接缝养护,使接缝处于良好的防水状态。[2](2)采用抗冲刷、水稳性好的材料如水泥稳定粒料作基层,可以减少冲刷与塑性变形。(3)为防止水经胀缝渗入基层可在板与基层之间铺两层油毛毡或2cm沥青砂。(4)混凝土路面浇捣时要注意充分捣实,拆膜时防止角隅损伤。(5)胀缝处角隅应采用角隅钢筋补强。

1.2 龟裂

水泥混凝土路面表面产生网状、浅而细的发丝裂缝,呈小的多角形花纹,深度5~10mm。

原因分析:(1)混凝土浇筑后,表面没有及时覆盖,在炎热和大风天气表面水分蒸发过快,体积急剧收缩导致开裂。(2)混凝土在拌制时水灰比过大,模板与基层过于干燥、吸水性大。(3)混凝土配合比不合理,水泥用量和砂率过大。(4)混凝土表面过度振捣或抹光,使水泥和细骨料过多上浮至表面,导致缩裂。

预防措施:(1)水泥混凝土路面浇筑后,及时用潮湿材料覆盖,认真浇水养护,防止强风和暴晒。在炎热夏天应避开高温时段或搭置凉棚施工。(2)配制混凝土时,严格控制水灰比和水泥用量,选择合适的粗集料级配和砂率。[2](3)浇筑混凝土路面时,要将基层浇水湿透,避免基层吸收混凝土中的水分。(4)干硬性混凝土采用平板振捣器时,要防止过度振捣使砂浆集聚表面,砂浆层厚度应控制在2~5mm内,可不必过度抹光。(5)如混凝土在初凝前出现龟裂,可用抹刀反复压抹或重新振捣的方法消除,再加强湿润覆盖养护;一般对结构强度无影响的可不予处理。

1.3 拱胀

混凝土路面在接缝处拱起,少数情况发生在非接缝处,严重时混凝土发生碎裂。

原因分析:(1)胀缝设置的传力杆水平、垂直方向偏差大,使板伸胀受阻。(2)长间距胀缝混凝土板在小弯道、陡坡处以及厚度较薄时,易发生纵向失稳,引起拱胀。长间距胀缝处拱胀的发生同施工季节、连续铺筑长度、基层与面板之间的摩阻力等因素有关。(3)胀缝设置数量不够与位置不当。

预防措施:(1)填缝料应符合规范要求,严格操作规程,保证应有的胀缝间隙(20~25mm)。(2)传力杆设置要正确定位,水平、垂直向偏差应≤3mm,防止施工过程中移动,传力杆应按设计要求制作,端部要有足够空隙,以利热胀[2]。(3)依据规范选择合适的胀缝数量及位置:在邻近桥梁或其它固定结构物处、与柔性路面相接处、板厚改变处、隧道口、小半径平曲线和凹型竖曲线纵坡变换处,均应设置胀缝。[3]在邻近构造物处的胀缝,应根据施工温度至少设置2条。在其它位置,当板厚大于或等于0.2m并在夏季施工时也可不设胀缝,其它季节施工,一般可每隔200~400m设置一条胀缝。[2]

1.4 横向裂缝

沿着与道路中线大致相垂直的方向产生裂缝,并往往在行车与温度的作用下,逐渐扩展,最终贯穿板厚。

原因分析:(1)混凝土路面锯缝不及时,由于温缩和干缩发生断裂。混凝土连续浇筑长度越长,浇筑时气温越高,基层表面越粗糙越易断裂。(2)切缝深度过浅。由于横断面没有明显削弱,应力没有释放,因而会在邻近缩缝处产生新的收缩缝。(3)混凝土路面基层发生不均匀沉陷(如穿越河渠、沟槽、拓宽路段处),导致板底脱空而断裂。(4)混凝土路面板厚度与强度不足,在荷载和温度应力作用下产生强度裂缝。(5)混凝土配合比不合理,水灰比大;材料计量误差大;振捣不均匀,养生不及时等。(6)横缝在纵缝两旁错开,也将导致板产生从横缝延伸出来的裂缝。(7)板的平面尺寸偏大,使温度翘曲应力过大。

预防措施:(1)严格掌握混凝土路面的切割时间,一般在抗压强度达到10MPa时即可切割,切割深度一般不小于板厚的1/3[2],要尽可能及早进行,尤其夏天昼夜温差大,要多注意。(2)连续浇筑长度很长,切割设备不足时,为减少收缩应力的积聚,可先大段切割,再分小段锯。(3)保证基层稳定、无沉陷,在沟槽、河渠回填处、填挖交界处,必须按规范要求做到基层密实、均匀。(4)选用干缩性较小的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥,严格控制材料用量,保证计量准确(允许有不超过2%的配合比误差),振捣均匀并及时养生[2]。(5)将(多车道)纵横缝一般做成垂直正交,使混凝土板具有90°的角隅。(6)严格执行《工程建设标准强制性条文》规定,纵向缩缝间距(即板宽)不得大于4.5m,横向缩缝间距(即板长)不得超过6m。[3]

1.5 纵向裂缝

顺道路中心线方向出现的裂缝。这种裂缝一经出现,经过一段时间后,会变成贯穿性裂缝。

原因分析:(1)路基发生不均匀沉陷,如由于纵向沟槽下沉、路基拓宽部分沉陷、河渠回填沉陷、路基一侧积水、排灌等导致路基基础下沉,板块脱空而产生裂缝。(2)基础不稳定,在行车荷载和水温的作用下,产生塑性变形或者由于基层材料水稳性不良,产生湿软膨胀变形,导致各种形式的开裂,如纵向裂缝。(3)混凝土板厚度与基础强度不足产生的荷载型裂缝。

预防措施:(1)对于填方路基,应充分填筑、碾压,保证填土均匀、密实。(2)在新旧路基界面处应设置台阶或格栅处理,保证路基衔接部位的严格压实,防止相对滑动。(3)沟渠地段淤泥必须彻底清除,采取措施保证回填材料有良好的水稳性和压实度,以减少沉降。(4)在上述地段应采用半刚性基层,并适当增加基层厚度;在拓宽路段应加强土基,使其具有略高于旧路的结构强度,并尽可能保证有一定厚度的基层能全幅铺筑;在容易发生沉陷地段,混凝土路面板应铺设钢筋网或改用沥青路面。(5)基层必须稳定,宜优先采用水泥、石灰稳定类基层。

2 水泥混凝土路面裂缝的修补

修补前要搞清楚混凝土路面损坏的类型、程度与密度,分析造成损坏的原因及影响因素,采取相应方法,进行有效修补,要尽可能保持原有结构的承载力、整体性和耐久性,防止出现新的损坏,有效延长路面使用寿命。修补方法的选择应从实际出发,在可靠、耐久、满足水泥混凝土路面修补质量的基础上,力求简单易行、经济合理。

水泥混凝土路面裂缝分表面裂缝和贯穿裂缝。裂缝的修补方法有扩缝灌浆法、条带罩面法、加筋维修法、压力注浆法、全厚度补块法等[4]。

2.1 表面裂缝的修补

裂缝较窄且无扩展迹象时,可不予处理。对非扩展性、非贯穿性裂缝可用扩缝灌浆法进行修补:沿裂缝用电钻打一排直径不小于20mm的孔,开成带状槽,深度不大于板厚2/3,冲洗残屑待干燥后,在槽内铺设洁净的5~10mm石子,用灌浆材料(如改性环氧树脂、聚氨酯类、丙烯酸树脂等胶粘剂)灌入槽内并整平或用快凝小石子混凝土填补,养护达要求强度后即可通车。

2.2 贯穿性裂缝的修补

贯穿性裂缝(俗称断板)使板体的刚度明显削弱,需进行部分厚度或全厚度维修,以恢复混凝土板体的承载力和整体性。

2.2.1 纵向裂缝加筋维修法

沿纵向裂缝每隔60cm锯缝并铺以人工开凿出50×3cm×1/2板厚与横缝平行的凹槽,彻底冲洗净槽内残屑,用16mm的螺纹钢筋弯折成5+45+5cm的扒筋,每槽放置一根。槽内先填入3cm左右高强砂浆后放入扒筋,再填塞砂浆,捣实、整平,与周边接顺。扒筋四周应有不少于2cm的保护层。湿治养护到期后开放交通。

2.2.2 横向裂缝条带罩面法

沿横向裂缝两侧平行于缩缝标出距离裂缝至少20㎝矩形施工范围线,沿线锯缝,凿出板厚一半的凹槽,在凹槽内放置一层8mm钢筋网片,或沿裂缝两侧10cm,每隔30~40㎝对称钻孔至板透,并清洗凹槽和孔眼,在孔眼内填入高强度砂浆至密实,用16~22mm的螺纹钢筋弯制成扒筋置入孔内,凹槽周壁涂刷砂浆,最后用与原路面强度相同的快凝混凝土浇筑振实,至路面齐平,湿治养护到要求强度后开放交通。当修补范围涉及原路面接缝,则应按原结构锯出接缝并浇灌填缝料。

2.2.3 压力注浆法

混凝土板由于沉陷、唧泥引起的脱空,采用钻孔压力注浆法来填堵板底空隙以抬高板快使板恢复原位。

在脱空部位布置梅花型注浆孔位置,孔径3.5~4.0cm,孔距1.5~2.0m,孔深应穿过路面至基层,钻孔成孔后将膨胀橡胶栓塞装入孔内,连接好注浆管泵送水泥浆。注浆压力一般为0.3~0.5Mpa,采用425号普通水泥,水灰比0.8~1.0,可在水泥浆中加入水泥质量1%~3%的速凝剂起促凝作用,还可加入磨细粉煤灰,变成水泥粉煤灰浆(水泥:粉煤灰:水=1:3:1.5)。泵送过程中要加强压力监视与控制,当发现板块顶升或超过预定的标高时,应停止泵送。直接观察到浆液从一孔流入到另一孔,一孔注满后拔出灌浆栓塞用木塞塞孔,再压注另一孔,等浆液凝固后拔掉木塞抹平塞孔。封闭交通进行养护,并根据强度确定合适的开放交通时间。注浆材料应边拌边用边泵送,及时清除留在板体和周边的浆料,用水冲洗干净不留痕迹。

2.2.4 整块板更换

对于板块严重断裂、裂缝处有严重剥落、板被分割成3块以上、有错台脱空、沉陷或裂块活动的断板,应整块板更换。

由于基层强度不足或渗水软化,以及路基不均匀沉降,造成混凝土板断裂成破碎板或严重错台时,应将整块板凿除,在处理好路基以及基层后,重新浇筑新的混凝土板,与临板接缝要按要求进行种筋。对于路基稳定性差,沉降没有完全结束的路段,宜先采用混凝土预制块或条石块换补断板,等沉降稳定后重新浇筑新板快,基层要采用水泥稳定结构层。修补块的缝隙用沥青胶填满,以防渗水破坏。重新浇筑新板宜用快凝水泥,以减少养护期,可提早通车。

2.2.5 全厚度补块法

沿裂缝周边划出与板块纵横缝平行的长距形(板角处为扇形)修补范围,该范围的外周边应是未受损伤的结实的混凝土。周边离裂缝最小距离≥30㎝,板宽≥1m,当附近有接缝,且离周边<1m,应将修补范围延伸至接缝处或边缘处。锯缝全深度凿出混凝土,要防止周边混凝土在施工中发生结构性损伤。在保留板的厚度中央,沿横断面按传力杆设置位置钻孔,保证位置准确,将孔穴彻底清洗,在孔内填塞快凝砂浆并插入传力杆,在传力杆露出端涂刷沥青,浇捣修补混凝土与周边接平、接顺,表面拉毛。当修补范围涉及原有路面的纵横接缝处,应按原结构设置接缝及填缝料。湿治养护,到期后开放交通。

对于拱胀性裂缝,应锯切拱起部分,宽度不小于1.0m,全深度切割、挖除,重新铺设等厚度、同标号钢筋网混凝土板。因通常是发生在夏季,修补时在板间要适当留有缝隙,并做好填缝处理。

3 结束语

工程病害多数是由于施工操作不当、管理不严而引起的质量问题,具有普遍性、反复性等特点。我们的施工队伍应在施工现场配备熟练、称职的施工管理人员和技术人员,建立健全质量保证体系,认真学习相关施工规范和标准,加强施工技术力量,增加施工现场控制力度,积极努力将工程质量隐患消灭在萌芽状态。

参考文献

[1]方福森主编.路面工程[M].人民交通出版社,1995.

[2]公路水泥混凝土路面施工技术规范(JTGF30-2003).人民交通出版社.

[3]工程建设标准强制性条文(公路工程部分).人民交通出版社,2002.