水泥砼路面常見(jiàn)修復材料的特性

水泥砼路面在使用過(guò)程中，由于行車(chē)荷載的反復作用、各種環(huán)境因素的不斷影響，加之設計、施工與養護等諸多因素，不可避免地會(huì )產(chǎn)生破壞。砼路面出現病害后，需及時(shí)進(jìn)行修復。針對水泥砼路面的各種病害，國內外進(jìn)行了水泥砼路面修補技術(shù)研究，但問(wèn)題一直未能得到很好解決，其根本原因在于修補材料的性能不理想，相容性差。選用合適的修補材料，不僅可迅速恢復路面的使用性能，延長(cháng)路面修補后的使用壽命，還可縮短中斷交通的時(shí)間，節省造價(jià)。

因此，用于水泥砼路面板塊修補的材料必須符合下列技術(shù)要求：①迅速硬化;②修補材料的收縮要小;③修補材料要具有一定的粘性;④修補材料后期性能要穩定，強度發(fā)展與老砼基本同步;⑤耐磨性高，耐久性好;⑥施工和易性好。

以下介紹幾種常見(jiàn)水泥砼路面修補材料的特性。

1、瀝青砼

長(cháng)期以來(lái)，公路部門(mén)都習慣于采用瀝青砼對損壞的水泥砼路面進(jìn)行修補，盡管方法簡(jiǎn)便，中斷交通時(shí)間短，但隱患較多。用瀝青砼對水泥砼路面進(jìn)行修補的缺點(diǎn)：①道路強度不均勻，傳荷不一致;②若在維修時(shí)，板與層面的聯(lián)結方式及對反射裂縫處理不當，會(huì )很快導致破壞，造成使用壽命很短;③影響路面平整度，降低表面使用性能;④不美觀(guān)，在整片灰白色的水泥砼路面中補上一塊黑色的瀝青砼，路面景觀(guān)受到影響，駕車(chē)者見(jiàn)了不舒服。

2、普通水泥砼

另一種傳統的修補方法是將破損的砼除掉，新鋪上與原設計標號相同或高標號的普通砼。采用普通水泥砼修補，主要有如下缺點(diǎn)：①收縮大，易導致新老砼拉開(kāi);②水泥砼本身粘度低，與舊砼結合差;③新老砼間的界面缺陷易使砼開(kāi)裂;④養生期長(cháng)，影響交通。

3、快硬硅酸鹽水泥

為了使水泥熟料能夠生成較多水化速度快、早期強度高的礦物，在快硬硅酸鹽水泥的生料配料中摻人一定量的CaF2、Ti02、BaO、P205、MnO和Cr。O。，以加快快硬硅酸鹽水泥的凝結時(shí)間，提高早期強度?？煊菜嗯渲频男扪a砼性能如下：

1)凝結時(shí)間?？煊菜囗诺哪Y時(shí)間較快，且初凝與終凝間隔很短。修補施工時(shí)，必須掌握好砼表面的養護和抹光時(shí)間。此外，快硬水泥砼具有較大的粘塑性，砼塌落度損失快。修補時(shí)，要精心施工，以防產(chǎn)生孔洞。

2)強度?？煊菜囗诺膹姸劝l(fā)展對環(huán)境溫度較敏感。5℃時(shí)，砼14 h前基本沒(méi)有強度，24 h時(shí)的抗壓強度只有5.8 MPa，抗折強度為1.0～1.5MPa;但在20℃時(shí)，砼8 h就可獲得5.4 MPa抗壓強度，24 h的抗壓強度可達20.2 MPa，抗折強度可達3.5～4.O MPa;30℃時(shí)，砼8 h就可獲得11.OMPa抗壓強度和2.7 MPa抗折強度，24 h的抗壓強度可達28.5 MPa，抗折強度達5.O MPa。采用快硬水泥進(jìn)行砼路面修補，如以老砼設計強度的80%作為修補砼的通車(chē)強度要求，施工環(huán)境溫度在5～20℃時(shí)，只需3 d，修補砼路面即可投入使用;20～30℃時(shí)，只需1～2 d，修補砼路面即可投入使用。

快硬水泥砼的抗折強度一般是抗壓強度的1/6～1/5。與普通砼相比，其彈性模量稍小一些。

3)干縮率?？煊菜囗诺脑缙诟煽s率較普通砼稍大，但后期反而變小，所以在一般情況下，可以認為快硬硅酸鹽水泥砼的干縮率與普通水泥砼基本相同。收縮率大的缺點(diǎn)也比較明顯，新老砼粘結差、水化熱高，養護要求高。

4)其他性能?？煊菜囗诺目節B性、吸水性等特性均與普通硅酸鹽水泥相同。它的顏色和普通水泥幾乎一樣，都呈灰色。它的耐久性、安定性以及長(cháng)期強度等性能均與普通硅酸鹽水泥一樣。

4、高鋁水泥

高鋁水泥是一種快硬早強型的水硬性膠凝材料。它的主要原料由礬土和石灰石按適當比例配合、經(jīng)高溫燒結或熔融后粉磨而成。高鋁水泥硬化迅速，早期強度高，最快一天的抗折強度可達5 MPa，抗壓強度可達25～45 MPa，相當于高鋁水泥最終強度的80%。但高鋁水泥的水化產(chǎn)物在高溫下不穩定，易發(fā)生晶型轉變。因此，在較高溫度下，強度下降顯著(zhù)，可操作施工時(shí)間短，也有一定的收縮率。

5、聚合物水泥砂漿和砼

摻聚合物乳液的水泥砂漿用表面活性劑分散成為微細的球形顆粒(粒徑為o.05～1肛m)，懸浮于水中即得聚合物乳液。所用聚合物有天然橡膠、合成橡膠、熱塑性樹(shù)脂、熱固性樹(shù)脂、瀝青與石蠟等。乳液的濃度通常按重量計為40%～60%。在摻聚合物乳液時(shí)，必須注意聚合物粒子的電性與漿體中水泥粒子的電性一致。通常水泥粒子帶正電，因此，要盡可能選擇由正離子表面活性劑制成的聚合物乳液。

常用的有天然橡膠乳液(將橡膠樹(shù)汁濃縮加入穩定劑、消泡劑與防老劑等制成)、合成橡膠乳液(由

某些單體聚合制成)和熱塑性聚合物乳液等。聚合物在水泥砂漿和砼中的最佳摻量為10%～20%。在此摻量范圍內，水泥砼的抗折強度、抗拉強度、粘結性能、防水性能、抗沖擊性和耐磨性等均有明顯改善。

美國、日本等國已普遍采用摻加聚合物的水泥砂漿進(jìn)行路面較寬裂縫的修補。我國寧杭(南京一杭州)公路路面工程施工中應用聚丙烯醋酸乳液砂漿進(jìn)行薄層修補。摻聚合物乳液的水泥砂漿和砼的主要特點(diǎn)：

1)拌和后的砂漿和砼流動(dòng)性好，用水量較普通水泥砂漿和砼低。

2)當聚合物的摻量為10%～20%時(shí)，與普通水泥砂漿和砼相比，抗拉與抗折強度分別提高150%～1 ooo%，抗壓強度與延伸能力也有所提高。

3)與老砼粘結力強，以摻聚醋酸乙烯酷乳液的水泥砂漿為例，它與老砼的粘結強度比普通水泥砂漿和砼高9～10倍。

4)由于聚合物堵塞了硬化體中的孔隙和加強了水泥石與集料的粘結，使其抗滲、耐腐蝕性能均有顯著(zhù)提高。

5)與普通水泥砂漿和砼相比，聚合物水泥砂漿和砼的抗沖擊性可提高數倍至十幾倍，耐磨性也可提高十幾倍至幾十倍。

6)干縮水率隨聚合物摻量增大而減小，但因聚合物種類(lèi)與養護條件而異。聚合物水泥砂漿和砼的缺點(diǎn)是抗凍性能差，容

易起皮。

6、水溶性聚合物的水泥砂漿和砼

聚合物以水溶液的形式加入水泥砂漿和砼中?？杉尤胨嗌皾{和砼中的水溶性聚合物有酚醛、脈醛及環(huán)氧、聚乙烯醇、密胺甲醛和聚乙烯基吠喃樹(shù)脂等，用得較多的是水溶性環(huán)氧樹(shù)脂。水溶性聚合物的常用摻量為1%～2%(占水泥重量的百分比)。摻水溶性聚合物的水泥砂漿和砼既可在空氣中硬化，也可在潮濕條件下及水中硬化。這一特性使其很適合于水泥砼路面的修補，采用該材料修補后元需再進(jìn)行保濕養護。水泥砂漿和砼中摻入水溶性聚合物后，抗壓強度提高15%～30%，抗拉強度提高1.5～2倍。水溶性聚合物能對水泥漿起塑化作用，當保持和易性不變時(shí)，可使砂漿的水灰比從O.42降至 O.29。水泥砂漿和砼中摻入水溶性聚合物，其水泥石的孔隙率可下降10%～20%。砂漿和砼的抗凍性和抗滲性明顯提高，粘結性能及抗沖擊、耐疲勞與耐化學(xué)腐蝕等性能均得到明顯改善。

7、纖維增強水泥砼

為了克服水泥砼抗折強度低、抗裂性差和脆性大的缺點(diǎn)，在水泥砼中摻人一定數量的纖維，以提高砼的抗拉、抗剪、抗折、抗沖擊強度和降低脆性。目前，主要有以下2種：

1)玻璃纖維增強水泥砼。玻璃纖維是一種由熔融態(tài)的玻璃制成的人造纖維。普通的無(wú)堿或中堿玻璃纖維耐堿性很差，放置于Ca(OH)2的飽和溶液或硅酸鹽水泥生成的液相中，抗拉強度會(huì )大幅度下降，從而失去增強作用。因此，用于水泥砼的玻璃纖維必須是抗堿的玻璃纖維。采用混拌法將預先切短的抗堿玻璃纖維均勻地加入水泥砼中，纖維的長(cháng)度以25 mm為宜，纖維體積率一般以3%～5%為宜?？箟A玻璃纖維對水泥砼的增強作用顯著(zhù)，其抗折強度可提高到15～20 MPa，抗沖擊強度可達1.5～2.5 MPa，彈性模量約為2×10‘MPa。水泥砼中摻入適量的抗堿玻璃纖維，其強度特性將會(huì )得到明顯改善。但玻璃纖維與水泥砼的攪拌不易均勻，生產(chǎn)較為困難;抗堿玻璃纖維的堿腐蝕仍無(wú)法避免，且成本高。

2)鋼纖維增強砼。鋼纖維是一種纖維與顆粒相結合而成的復合材料，通過(guò)兩者之間的界面作用成為一體，在受力過(guò)程中兩種材料各施所長(cháng)，顯著(zhù)地提高砼的各項指標。鋼纖維砼的抗拉強度、抗折強度與抗剪強度高;在動(dòng)荷載下，抗沖擊能力好，抗彎、抗沖擊韌性?xún)?yōu)異，耐疲勞壽命長(cháng)，并具有良好的阻止和抑制溫度應力引起裂縫產(chǎn)生和擴展的能力。此外，鋼纖維砼的抗凍性和耐磨性良好。這些性能可延長(cháng)路面的使用年限。采用鋼纖維增強砼，面層厚度可減薄l/2以上。但是鋼纖維砼的成本比普通砼高，而且普通砼中加入鋼纖維，早期強度仍然不高，用于快速修補時(shí)，仍要和快速修補劑配合使用