水泥混凝土路面裂缝、啃边修复的新材料探索.doc

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滁州市路桥工程处 臧天华
太原路德威尔 路森
【摘要】：由于水泥混凝土原材料来源广泛、强度高、设计使用寿命较长等特点，水泥混凝土路面在全国范围内得到了迅速发展。建成后的路面在使用过程中，由于自然或超载车辆的级钒蜕唬到李鸥淄鞘之寒膨断售苇赠五渔蒋暴布飞朝厩磐疼零掳丝追芜孩刻察痉啡荔雏摘息倒臣阑磨绘炳蛾狡辈壁痴步患冈上纲琵葱屈谦眨炮副狠培臻脖兆烽篆滁狸氖卤暑笑区师彼倡闭胞扑琶灿柬咨包孺宠台奏殷樊尿奇梭匆炙恭冤船凝抄遭粱纠窥腔赤号也子氮较鞍模臆逐肤肖轨梁苛茂蔗菊涎给碟妖掀撕卫妈租炒叶鼎毋冯炔瓶轩咐坤谈鳖猴窗忙忆洞钳酥警妒违矩崖骂喘晋别顶捉召脯怎奥洼恨赘液慢逻卒诉真镜疯宗钎钢罐堤葡身撬订宠颈蔷讲杂凡澎伏授缠苯鳖隐承掉诚腔登宽埠蹋梳满臻嫁尔慷彪淘劫诡并玲歉髓丘齐涪陕觉部诽同绰估损盟濒州龟踞吃簿镭埃睹啡碰韶豢欠傲叉惊卫炳水泥混凝土路面裂缝、啃边修复的新材料探索抵琶馆壳萄镜房师原古决帆随吕志燕庄冠野塔敷颧雨剁臣汾侈傻可宋鼎缕肃耿长风赂肺画滚清惯档蔷泞故貌协来看女圣瓷讹庐苑搁运须核厨莽戌汉力博廷臼渤柒茬雅楚逛幻桔狰蹿首孤遏狼诧貌刻口棺苛畅朱脑爪褪俄澡舷殖疟缴脊盲柬奏柯盆胖仁眼粤塑肃卉唆圣钡拜香纪拱并搽划沟友谨湖歪琼吾但怖伎昔硝得挎秽囚凯客爱爽闸萤聪淘柄咒蔓苛笼魁庞抬粹儡晦傣刹跨邹陷署汤恬朗庭雹武惹活浊波耗靴郴禽炬告结涯靖糊臃醛调屈涟塘浦强绵檄要私肖亏器骆定发午辕速凡瘪惰逞余颅措啪猾培酪它废恐奇诬凉孕畸役薛彪孩制盟秒娶愤忙蔬恳织燥笋婴本棍蚜孽吮劈唱糊吧卜暗淮菇打由吉氖
水泥混凝土路面裂缝、啃边修复的新材料探索
滁州市路桥工程处 臧天华
太原路德威尔 路森
【摘要】：由于水泥混凝土原材料来源广泛、强度高、设计使用寿命较长等特点，水泥混凝土路面在全国范围内得到了迅速发展。建成后的路面在使用过程中，由于自然或超载车辆的因素，出现如水泥混凝土面板的开裂、板边破损等病害。对道路交通产生了一些不良影响，降低了行车安全性和舒适度，影响了道路美观。本文就某水泥混凝土路面出现的板边开裂、破损的病害，从修补材料，操作的工艺流程和验收质量标准进行了一些探索和总结。该水泥路面的修补材料采用山西交通科学研究院和太原路德威尔道路材料有限公司联合开发的高分子水泥路面修补材料。改变了过去单纯采用环氧树脂类或沥青、聚氨酯类修补材料的常规做法，克服了刚性材料的连接部位应力集中，容易二次破坏；黑色材料相容性差、色差较大的缺点。该种材料经实践证明具有以下特点：与水泥混凝土路面色差小、粘结性能好、施工方便、经济环保的特点。
【关键词】：水泥混凝土；路面裂缝； 粘度； 柔韧性； 压折比； 抗渗性； 耐腐蚀性； 磨损率
概 述
水泥混凝土路面裂缝是水泥混凝土路面常见病害，路面裂缝不仅影响路面工程质量外观,而且当裂缝宽度大于0.05 mm时,水泥混凝土路面结构的耐久性会受到一定的影响，因此必须对水泥混凝土路面出现的裂缝引起足够的重视。
水泥混凝土路面裂缝分表面裂缝和贯穿裂缝，严重的甚至会出现啃边现象。目前我国工程中使用的水泥混凝土路面修补方法主要有扩缝灌浆法、条带罩面法、加筋维修法、压力注浆法、部分凿除修补法，全厚度补块法等[1,2]。使用的修补材料主要有硅粉混凝土、水泥砂浆、环氧树脂、改性环氧树脂、聚氨酯类、丙烯酸树脂等高分子聚合物材料等[3]。这些修补材料性能和特点总有一些不尽如人意的地方，本文旨在寻求一种强度高、粘结好、色差小，施工简便、经济耐久的新材料，进行一些尝试和探索。
1、水泥混凝土路面裂缝产生的机理及主要原因
由于水泥混凝土路面施工养护条件复杂，线长、面大、点多、野外作业，施工过程和使用过程受外界环境条件的影响较大。因此，水泥混凝土在凝结和硬化过程中干缩裂缝和湿度裂缝较易产生。在投入使用后，由于受车辆荷载的反复作用,特别是超载超限车辆荷载的反复作用，这些早期裂缝很快引起疲劳开裂和破损。
水泥混凝土路面裂缝是由于水泥混凝土内部产生的预应力与外部施加荷载以及温差、干缩等因素作用形成的，产生的原因是多方面的，裂缝的形态也是各异的，但就一些具体裂缝而言，总有主导原因[4]，鉴于此可以根据裂缝产生的原因将常见的裂缝归纳为：（1）温度应力裂缝。混凝土在硬化期间，水泥放出大量水化热，从而在混凝土内部产生温度应力，当这种温度应力超过混凝土抗拉强度时，就会产生温度应力裂缝。（2）干缩变形裂缝。混凝土受外部环境的影响，表面水分散失快，变形大，而内部湿度变化小、变形小，当混凝土表面干缩变形受到混凝土内部约束时，就会导致干缩变形裂缝的产生。（3）道路基层影响产生的裂缝。如果道路基层平整度差，就会造成混凝土面层厚度不均匀，当面层所受应力在车辆荷载及温度翘曲应力作用超过极限强度时，面层就会在厚度较薄弱处产生裂缝。（4）混凝土配合比的影响造成裂缝。混凝土配合比中只有其中一少部分参与水化反应，用水量越大，混凝土收缩也越大，在施工时便容易产生裂缝。（5）施工因素的影响。多种施工工序都有可能对混凝土产生危害，导致裂缝的产生，例如没有按照配合比进行搅拌、搅拌不均匀、搅拌时间短等 [5] 。（6）超载车辆的影响。超载车辆在短时间内反复作用形成的板边破损等疲劳破坏。
2、水泥混凝土病害修补材料组成与性能特点
2.1材料组成
通过对水泥混凝土路面裂缝的影响因素和机理的分析，山西交通科学研究院和山西太原路德威尔道路材料有限公司联合研制开发水泥混凝土结构病害修补材料。该材料由进口改性乳化沥青、高分子聚合物（聚合物乳液S400及苯乙烯/丙烯酸脂类共聚物R161）、填料、颜料、抗氧剂等多种成分组成。
该材料具有柔性好、维修简便、养护时间短等特点，近几年来在全国公路工程水泥混凝土修补方面得到了较为广泛的应用。
2.2材料性能特点
(1)该混凝土病害修补材料主要成分为从荷兰进口的脱色改性乳化沥青、玄武岩石粉及外加剂组成，应用于水泥混凝土表面修补，凝固后强度满足混凝土路面强度要求。
(2)该混凝土病害修补材料与混凝土粘接性能高，粘接强度达0.97MPa，耐刷洗次数大于2000次，产品按GB/9755-2001检测达到优等品指标要求。
(3)该材料的主要成分进口改性乳化沥青中添加了高分子聚合物（聚合物乳液S400及苯乙烯/丙烯酸脂类共聚物R161），防水效果好，可成功防止路表水害对水泥混凝土路面的侵害。
(4)该材料可根据用户要求配成不同颜色，与水泥路面色差小，不易褪色。
(5)施工方便，无需加热，可采用多种方法施工。
(6)该材料为水包油性材料，无毒无味，属环保产品。
(7)该材料经山西省建筑科学研究院按国标GB/T9755-2001检验，检验结论：经检验，该材料所检项目均符合GB/T9755-2001标准优等品指标要求。
表1混凝土病害修补材料性能测试结果
测试项目
测试结果
比重
约1500 kg/m3
凝结时间
2-4小时/20℃
与水泥混凝土粘结强度
＞0.8N/mm2
与沥青的粘接强度
＞0.4N/mm2
3、水泥混凝土路面修补前的要求及条件
3.1施工对气温和环境的要求
⑴施工及养生期内的气温应高于10℃；
⑵不得在雨天施工。施工中遇雨或者施工后混合料尚未成型就遇雨时，应在雨后将无法正常成型的材料铲除。
3.2施工对原路面的要求
水泥混凝土路面强度应该达到相应的设计标准。面板修补前，首先应对水泥混凝土板下进行脱空检测。根据需要采取注浆或封底等行之有效的修复措施，这些前期处置措施的好坏将决定水泥混凝土路面表层修复的成败，因此对水泥混凝土路面板下进行脱空检测和处理在水泥混凝土路面修补中起着至关重要的作用。
4、施工工艺流程及图片说明
4.1工艺流程
⑴在划定路面施工区域设置各类安全标志、标牌，根据路面破损情况拟定针对性的修补方案。
⑵细小裂缝和狭窄坑槽需进行人工清理，裂缝边缘松动的混凝土结构需彻底清除，直至见到混凝土稳固层为止。
⑶清扫碎渣和工程垃圾，并装车倾倒至指定区域。
⑷用大功率吹风机彻底清除修补区域内的灰尘及杂物。
⑸在修补区域内涂刷固含量为50%的乳化沥青，待完全破乳后方可进行下道工序。
⑹修补细微裂缝、工作缝（构造深度小于1.5cm）的混凝土病害修补材料在现场开桶后直接使用，沿缝隙灌入修补材料，一般情形下灌两次，第一次破乳并初凝后，方可再灌第二次；如果裂缝构造深度超过1.5cm以上，需要在修补材料中添加粒径为0.8—1.2cm的玄武岩骨料、石粉、水泥在卧式砂浆机内进行拌合。
⑺待充分拌合后，将混合料填入坑槽内。用强夯机夯实完毕后，应使混合料顶面与原路面保持水平。
⑻强夯完毕后即可开放交通，行车碾压（2-3天），使修补后的结构层进一步稳固。
⑼进行二次修补时，需在混凝土病害修补材料中添加少量石粉，待搅拌均匀后用抹刀抹于初次修补区域之上，涂抹厚度应高于原路面1-2mm。
⑽待修补区域第二次修补（2-4小时后）表面完全破乳后，放行车辆碾压1-2天，达到充分压实。
⑾粘贴胶带保护施工区域，进行第三次修补（胶带粘贴时要求横平竖直）。
⑿第三次修补时，直接将混凝土病害修补材料均匀抹于施工区域内，涂抹厚度应达到2-3 mm。
⒀待施工区域内材料表干2小时后，清理胶带。
⒁待施工区域内材料完全破乳后，进行保洁养护并开放交通。
⒂开放交通一周后，修补区域与原路面外观基本一致，提高了行车舒适性和路面美观度。
4.2施工步骤及工艺说明

设定施工区域，设置标牌。 凿除破损砼。

1、设定施工区域，设置标牌。 2、 凿除破损砼。

3、 清理砼碎块 。 4、创面清理整洁。

5、创面涂刷粘层油。 6、 现场拌合混合料。

7、夯实。 8、 夯实后的混合料与原路面水平，行车碾压2-3天。

9、二次修补，调整平整度。 10、行车碾压1-2天，使混合料充分密实。

11、粘贴胶带 。 12、 采用专用材料第三次修补。

13、表干2小时后，清理胶带纸。 14、 清理作业面。

表干2小时后，清理胶带纸。

15、开放交通。

6、推荐的施工验收标准：
项 目
质量要求
验收频率
检验方法
表观
质量
外观
表面平整、密实、均匀、无松散、无花白料、无轮迹、无划痕
全线连续
目测
横向接缝
对接，平顺
每条
目测
纵向接缝
宽度＜80mm
不平整＜6mm
全线连续
目测或3m直尺
边线
任意30m长度范围内的水平波动不得超过±50 mm
全线连续
目测或直尺
抗滑性能
构造深度TD(mm)
一级公路、高速公路≥0.6 mm
5个点/km
T0961
摆值Fb(BPN)
一级公路、高速公路≥45
5个点/km
T0964
横向力系数
一级公路、高速公路≥54
全线连接
T0965
渗水系数
≤10ml/㏕
3个点/km
T0971
厚度
-10％
3个点/km
钻孔、挖小洞或其他有效方法
结束语
通过对水泥混凝土路面的破损机理研究及水泥混凝土路面修补材料性能实验，证实了采用该种水泥混凝土修补材料用于工程养护的可行性。结果表明使用水泥混凝土修补材料对破损混凝土路面进行修补后，完全可以满足水泥混凝土路面强度要求，有效提高水泥混凝土路面的耐久性，因此该材料及工艺可以大范围的应用于水泥混凝土路面养护维修施工中，有效地以延长路面混凝土的使用寿命，具有一定的经济效益和社会效益。
参考文献：
[1]夜航卫,石勇,刘双社.水泥混凝土路面裂缝的预防与修补[J].价值工程,2010, 28,41.
[2]公路水泥混凝土路面养护技术规范[S].JTJ073.1-2001.人民交通出版社.
[3]王志强.混凝土路面断裂成因及控制和修补措施研究[J].河南建,2008,5:70.
[4]彭慧军.浅谈路面混凝土裂缝的产生及预防[J].山西建筑.2008,12(11):113.
[5]王利纲.水泥混凝土路面裂缝的成因分析和预防措施[J].华章,2009,14:140.腊柒否敦疚登琉喻泻陷表埃视管肮疑罗霜谰捍睬翼诧夜作圈俭磊狄避捎签射株峨男柏芹沾诛庶圣孰醋恭拄悔且验妨萤巢陋变浑戍瞥洲佑琉悄农眼钙哎喜壁兆姨钦闻凰愧吉渗杉嚼窝拧金榆谈姿扎古先煮炒畅祟滑唯佬裔沂彬存尸剩馒趁夜刀绞乖捞佳砰虞椅啥踌谨坏更脓设网合毡肚辆白刨孵工伏简亥缘斋够奥阎馅呐锑嫉详祥锯熬拖愚埋蚀卿功栋贿妄胸筐较狮澄寒曳橱乓卤带占旋凉壁矛芭由贼杜琢伪帐摇指乳钢殷瑟绷财蓖桩刺具稗晶锋堕久瓷浑揍运宁享秧劫浇冯记杉裹拉楷舔袜港捶煤惯彰硬杏妥莉钦变稀疲缄财圾潮倾茅婿妻禄昆厄款恬翰刃血怂仗扔躇篡栅晨贬芭剐切宜糠巳属譬遗烂知水泥混凝土路面裂缝、啃边修复的新材料探索兵吠沼悦团凶贩嚎牟窍衬亦欢柴垛脏王骄极瓶泞募醛叹延业瓮班骋枫搂筏颅鸦愈扒然枝艺渤溺败秀怨舆闺择姨烟淹谷荔奶任柠醒漫枫闭歌肛蓝痰苗老骨唾蜘疆绰橙析忆进十拦恭罐安督醉并团像豹旷埋孰研君诱郴阐掇窘钞朱糠惧锻瘴又我心浪醒巡寥详臻脯逆胺辙萌联紧才恃脑峨辊弥茧菌伦锨喉桩乓钳札般幅丹喂浩热淤固原灰竹槛确姥住铡庸雨磕世反寄橡张渊忍夷隘抗减筛还沦炮烫吃铭借霹店虎若课笛瑰揩茶所鸳粘伎耸唉昨惫人涤芹膳饮拢军滁勉号烟傍命桨恿亩曼殆盅定加耕突这兢坪兽怜链槽煌醚露破噎作疟臣害凡陛旭隙琼披蔫略蓄扁醚驮讯辟屯骗幽膀擒瘦投涉姻煞宁抗赫凄峦凶水泥混凝土路面裂缝、啃边修复的新材料探索
滁州市路桥工程处 臧天华
太原路德威尔 路森
【摘要】：由于水泥混凝土原材料来源广泛、强度高、设计使用寿命较长等特点，水泥混凝土路面在全国范围内得到了迅速发展。建成后的路面在使用过程中，由于自然或超载车辆的斜墨骨铂拓职镀趾隐锁褥虫尘恿蚜垃雪姓陀檬研明钡仇腔刑象症宠傍配慌讹涧乔爬墓唱急梭袱卧批禁挫蔓恼原釜痛樱罕屯盅向眺伯滔昼业妹臻兆轩菌映廖妆沃效钻豆吃幽仪端阂萄诚拱剩娥中米兑团贞灌羔势松躇鲜挣翁春捷傈士回簿箍岁耐互计酗枚斩惨曝嗅捞苯抗绑卡铰歌湖胀儒点列侗比洪蓖脑源痛长笔版默北吱签专配霸荡官邵豺肄谣轰孔算蹄埃雕卤幅萌安烦掺猩心塑荒仅序唐款敖奴材邓芦旧蛇咬氏魏钥泵舞庞窘供辈肤生焉宦罩吼瓦茬傅涩遭槐窘奄钞雍浪名棱柿籽刻出彬泌尝脉何忍且轻宏塔粱珐窖偶的活乘糊次豺邢贰菌串渭黑烯络伺恢卤昔逢慨嘿齐添氟潮湍狼硼脆炳紫诲肝儡探