修補水泥混凝土路面裂縫的新材料研究

林長程

摘 要：文章對優(yōu)化水泥混凝土路面裂縫修補材料的配方進行研究，設(shè)計了正交試驗策劃，確定了修補材料配合比，對修補材料的工作性能、路面性能、力學(xué)性能及耐久性能進行測試。本次正交實驗實施的結(jié)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。最終確定最優(yōu)配合比，推出可滿足各項“路用技術(shù)性能”要求的，水泥混凝土路面“裂隙修補材料”。

關(guān)鍵詞：水泥混凝土路面 裂縫修補材料 聚合物改性水泥 路用性 工作性

中圖分類號：U418.6 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）03（a）-0048-02

水泥路面為我國高等級路面的關(guān)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(xiàn)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(fā)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(xué)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(shù)性質(zhì)”

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(jīng)濟環(huán)保、強力抗彎強度”等因素。依此選取下列原材料：（1）水泥?；|(zhì)材料選取陜西某廠生產(chǎn)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(jié)、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(xué)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(fā)等因素導(dǎo)致的開裂；早強劑：早強劑可調(diào)節(jié)材料強度形成時間。

2 縫隙修補材料的配合比設(shè)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(jié)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(guī)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(wù)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(wěn)定性。交通條件對“凝結(jié)時間”也有要求，漿體凝結(jié)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(biāo)主要有：流動性、穩(wěn)定性、可灌性、凝結(jié)時間。經(jīng)對聚合物改性水泥漿工作性能測試，得出下列結(jié)論：（1）經(jīng)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(wěn)定性，水泥漿體摻加適量的聚合物后其析水率僅為基準(zhǔn)水泥漿體的50%左右。（3）水泥凝結(jié)時間因聚合物的加入延長，常規(guī)下24 h內(nèi)皆可實現(xiàn)終凝。（4）經(jīng)水泥流動損失測試結(jié)果，聚合物摻量控制于10%左右，與前一節(jié)結(jié)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(jié)構(gòu)一致的“力學(xué)性能及耐久性能”等路用性能。為確保修補材料的“修復(fù)效果”，還需有極佳“粘結(jié)、形變”的性能。否則修補材料將可能與基質(zhì)材料產(chǎn)生脫離從而造成修復(fù)失敗。所以，修補材料在應(yīng)具備優(yōu)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(yīng)用效果。

此次對聚合物改性水泥“耐久、形變、界面粘結(jié)、力學(xué)”四類性能進行測試，得出下列結(jié)論：（1）于水泥內(nèi)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(shù)摻加聚合物，力學(xué)強度上要較基準(zhǔn)試樣高，實現(xiàn)了規(guī)范要求。試件力學(xué)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(jié)性能的“粘結(jié)拉伸、劈裂抗拉粘結(jié)、粘折抗折”等強度的測試，當(dāng)聚合物乳液B/C共混比率3/2～2/3時，三種粘結(jié)強度水平皆較高，皆>基準(zhǔn)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?jié)B性及耐腐蝕性”，測試結(jié)果顯示，摻入聚合物的水泥試樣耐久性比基準(zhǔn)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(chǎn)生重要影響，但對抗?jié)B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(fā)生，可提升基質(zhì)混凝土與修補材料間界面粘結(jié)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(jīng)濟性因素的考慮，最優(yōu)配比為乳液B/C共混配比3/2。

5 結(jié)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(jié)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(biāo)準(zhǔn)，修補材料方能達到預(yù)期效果。同時，對裂隙修補材料的研究，需關(guān)注裂隙種類及寬度、溫度、濕度等應(yīng)用條件，依此來研發(fā)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(yīng)情況進行“修補材料”的優(yōu)化調(diào)整及配比，力求滿足水泥路面裂隙各種等級的修補需求。

參考文獻

[1] 申愛琴.水泥混凝土路面裂縫修補材料研究——聚合物改性水泥灌漿材料研究[J].混凝土，2011.

[2] 裘建平，丁忠芬.新材料在混凝土裂縫修補中的應(yīng)用[J].浙江水利科技，2004（2）.

[3] 李曉，徐玲玲，鄧敏.MMA基混凝土修補材料的制備與性能[J].南京工業(yè)大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2004（1）.endprint