試論修補水泥混凝土路面裂縫的新材料研究

試論修補水泥混凝土路面裂縫的新材料研究

　　水泥路面為我國高等級路面的關鍵模式之一，水泥混凝土路面直接受到多種自然條件、承受車輛荷載等影響，一些路面將出現早期裂縫，就是需要及進實施修補，避免路面損壞的最大化發展。而補修路其裂隙的修補材料亦露于路面，修補材料即需滿足“強度與需久性”等要求，還需具良好的粘接性、流動性及變形性[1]。目前，用于水泥混凝土路面縫隙修補的材料不是造價過高就是耐久性及防水性不佳，不能長期使用。因聚合物可改善水泥材料的耐久性能及力學性能，高效減水劑量可顯著提升水泥漿體的流動性，于水泥凈漿里加入高效減水劑與聚合物等，為研制路面縫隙修補的新材料。

　　1 原材料的“技術性質”

　　選取的原材料，要針對修補材料的“良好耐久性及工作性、和舊混凝土的相容性、良好的粘接性與變形水平、經濟環保、強力抗彎強度”等因素。依此選取下列原材料：(1)水泥?；|材料選取陜西某廠生產的42.5R硅酸鹽水泥。(2)聚合物乳液。其為修補材料的“改性材料”，需能改善水泥界面粘結、塑性變形、耐久性等水平。此本修補材料選用“聚丙烯酸、聚醋酸乙烯、丁苯乳液、苯丙乳液”。(3)外加劑。修補材料選用的外加劑類型有“消泡劑、減水劑、膨脹劑、早強劑”。消泡劑：消除攪拌時聚合物生成的所泡，提升材料緊密度;減水劑：主要起到提升漿體流動性的作用，這又利于縫隙灌漿，能改善水泥制品的耐久性及力學強度;膨脹劑：其水化硬化中隨之自身體積膨脹，可降低水泥混凝土因水分蒸發等因素導致的開裂;早強劑：早強劑可調節材料強度形成時間。

　　2 縫隙修補材料的配合比設計

　　水灰比、減水劑與聚合物摻量、聚合物種類為修補材料性能的四大要素，此四個參考將影響修補材料性能。本次正交實驗實施結果表明，水灰比宜控制在0.5左右，聚合物摻量控制在10%左右，減水劑摻量宜控制在0.2%左右。影響修被材料流動度的因素順序為：減水劑摻量(C)→水灰比(A)→聚合物種類(D)→聚合物摻量(C)(見表1)。

　　3 縫隙修補材料“工作性能”研究

　　水泥路面裂隙小且不規則，流變性能直接影響修補材料的修補效果。漿體流動于裂隙中時，受自身粘性及阻力作用，要求修補材料務必具有好的流動性，方可確保灌滿裂隙。并且，還要求修補材料具有好的體積穩定性。交通條件對“凝結時間”也有要求，漿體凝結時間如果過長，將有很大影響。所以修補材料的工作性能指標主要有：流動性、穩定性、可灌性、凝結時間。經對聚合物改性水泥漿工作性能測試，得出下列結論：(1)經對裂隙可灌性測試，235 mm的流動度可灌入(1～3) mm縫隙。水泥漿體流動度若>235 mm，便可完滿灌入(1～3) mm縫隙，若反之則不能。(2)聚合物可提升水泥漿體穩定性，水泥漿體摻加適量的聚合物后其析水率僅為基準水泥漿體的50%左右。(3)水泥凝結時間因聚合物的加入延長，常規下24 h內皆可實現終凝。(4)經水泥流動損失測試結果，聚合物摻量控制于10%左右，與前一節結論相合。

　　4 水泥路面縫隙修補材料的“路用性能”分析

　　修補材料在灌入縫隙的同時，還要求有與路面結構一致的“力學性能及耐久性能”等路用性能。為確保修補材料的“修復效果”，還需有極佳“粘結、形變”的性能。否則修補材料將可能與基質材料產生脫離從而造成修復失敗。所以，修補材料在應具備優良的“工作性能及路用性能”，這樣才能可保證修補材料在“實際工程”里的應用效果。

　　此次對聚合物改性水泥“耐久、形變、界面粘結、力學”四類性能進行測試，得出下列結論：(1)于水泥內單一個摻加聚合物，于28d時也許其抗折抗壓強度要低于不摻加聚合物試樣。故此，采取兩種混合手術摻加聚合物，力學強度上要較基準試樣高，實現了規范要求。試件力學強度最好的時機，這時聚合物的配合比是聚合物乳液B/C共混，它的共混比例為3/2～2/3。(2)摻加聚合物可減少水泥材料(10～15)%的剛度，提升了柔性，加大了沖擊荷載的承受力，耐久性提升。(3)對修被界面粘結性能的“粘結拉伸、劈裂抗拉粘結、粘折抗折”等強度的測試，當聚合物乳液B/C共混比率3/2～2/3時，三種粘結強度水平皆較高，皆>基準試樣的1.5～2.5倍。(4)測試了修被材料耐久性能的“耐磨性、抗滲性及耐腐蝕性”，測試結果顯示，摻入聚合物的水泥試樣耐久性比基準試件高過很多。聚合物乳液B/C共混比例不同，對耐麻性與耐腐蝕性都產生重要影響，但對抗滲性無顯著影響。聚合物乳液B/C共混的推薦比例是3/2～2/3。(5)摻加膨脹劑，可顯著減少水泥試樣的體積收縮，還可有微膨脹的發生，可提升基質混凝土與修補材料間界面粘結效果。(6)綜合評價修被材料的工作性能及路用性能后，加之對經濟性因素的考慮，最優配比為乳液B/C共混配比3/2。

　　5 結語

　　常用混凝土路面，要承受車輛等靜載作用，還要受著沖擊、振動、疲勞、磨損等作用。這就要求路面要具備一定的抗壓強度及抗彎強度，方可承受載重力。修補材料對界面粘結性、拉伸強度、抗折強度、劈拉強度等都提出要求。只有滿足了路面混凝土的要求標準，修補材料方能達到預期效果。同時，對裂隙修補材料的研究，需關注裂隙種類及寬度、溫度、濕度等應用條件，依此來研發適宜不同條件的“修補材料”。要進行水泥與新型外加劑之間的相容性研究，以利于依材料市場供應情況進行“修補材料”的優化調整及配比，力求滿足水泥路面裂隙各種等級的修補需求。