干線公路水泥混凝土路面快速修補(bǔ)技術(shù)探討

■李志勇 ■廣州市道路養(yǎng)護(hù)中心北城養(yǎng)護(hù)所，廣東 廣州 510425

長(zhǎng)期使用的水泥混凝土路面在外部環(huán)境、行車荷載、養(yǎng)護(hù)維修等因素的影響下，容易出現(xiàn)各種病害，若不及時(shí)修復(fù)會(huì)影響人們的安全出行。然而傳統(tǒng)的修補(bǔ)技術(shù)往往有耗時(shí)長(zhǎng)、效果差等缺點(diǎn)，對(duì)快速修補(bǔ)技術(shù)進(jìn)行深入研究就顯得尤為重要。

1 修補(bǔ)技術(shù)的發(fā)展

從筆者長(zhǎng)期接觸的廣州干線公路的發(fā)展歷程看，水泥混凝士路面的修補(bǔ)技術(shù)主要有以下幾類。

1．1 重筑普通水泥混凝土

最早的修補(bǔ)技術(shù)是將混凝土路面除掉，重新澆筑高于或等于原設(shè)計(jì)標(biāo)號(hào)的普通混凝土。這種方式的不足在于新澆混凝土的強(qiáng)度發(fā)展慢、養(yǎng)生期長(zhǎng)、交通中斷期限長(zhǎng)。而且如果只進(jìn)行薄層修復(fù)還存在材料相容性的問題，容易引發(fā)混凝土的收縮開裂。

1．2 瀝青混凝土罩面

長(zhǎng)期以來，道路養(yǎng)護(hù)部門常采用瀝青混凝土臨時(shí)修補(bǔ)破損的水泥混凝土路面。雖然這種方法簡(jiǎn)單、耗時(shí)短。但也有不少問題:一是材料剛度相差大，傳荷受力不匹配;二是若維修時(shí)舊板與層面的聯(lián)接方式或?qū)Ψ瓷淞芽p處理不當(dāng)，會(huì)非常快產(chǎn)生破壞;三是修補(bǔ)后的路面平整度較差。因此這種修補(bǔ)方式的路面使用功能低，使用壽命通常也很短。

1．3 快速注漿修補(bǔ)

在混凝土基層與混凝土路面間出現(xiàn)錯(cuò)臺(tái)，可使用快速注漿方式進(jìn)行修補(bǔ)，從而快速處理出現(xiàn)的問題保證路面恢復(fù)原狀。常采用梅花狀布孔方式，增加滲透效果。這種方式使用的工藝要求較高，使用范圍相對(duì)較少。

1．4 擴(kuò)縫粘結(jié)法

擴(kuò)縫粘結(jié)實(shí)際上就是把路面裂縫淺層或者進(jìn)行深度擴(kuò)縫，使用相應(yīng)的快速修補(bǔ)材料合理進(jìn)行粘結(jié)修補(bǔ)，恢復(fù)路面的使用功能。主要使用在縱向裂縫、橫向裂縫、接縫脫落路面修補(bǔ)過程中。基本工藝為:放樣、切割、擴(kuò)縫、翻挖、清理路面粘結(jié)處、配料、澆筑、振搗、養(yǎng)護(hù)。

2 快速修補(bǔ)材料的研究

2．1 特種水泥

以廣州公路養(yǎng)護(hù)部門為例，近年對(duì)水泥混凝土路面的修復(fù)主要有以下兩種特種水泥。

2．1.1 快硬硅酸鹽水泥

快硬硅酸鹽水泥是在配制水泥生料時(shí)，通過控制調(diào)整生料組分，使早強(qiáng)礦物C，S和C3A的含量提高的一種特殊水泥，其中S03的含量最大可達(dá)到4．0%。因此，在水化初期，形成大量的鈣礬石，不僅凝結(jié)快，而且強(qiáng)度也發(fā)展迅速，在5～20min即可硬化，1h的抗壓強(qiáng)度可達(dá)10～30MPa，1d的強(qiáng)度可以達(dá)到28d強(qiáng)度的75～90%。但和普通水泥相似，干縮性大、粘結(jié)性差、水化熱高，需要加強(qiáng)養(yǎng)生。

2．1.2 高鋁水泥

高鋁水泥則屬于快硬早強(qiáng)水泥。當(dāng)中熟料的主要礦物成分是C3A，強(qiáng)度主要集中在早期，其1d的抗壓強(qiáng)度可達(dá)25～45MPa，抗折強(qiáng)度可達(dá)3～5MPa。然而其后期的強(qiáng)度則會(huì)下降，而且這種水泥的水化物在高溫時(shí)穩(wěn)定性較差，容易出現(xiàn)晶型轉(zhuǎn)變，因此使用范圍受到很大的制約。

2．2 MRRE快速修補(bǔ)技術(shù)

這種快速修補(bǔ)技術(shù)在一定程度上增加了抗壓強(qiáng)度，在適當(dāng)加入粉煤灰之后，相應(yīng)的降低了抗壓強(qiáng)度，比較適合運(yùn)用在快速修補(bǔ)過程中。

2．3 摻早強(qiáng)材料的快速修補(bǔ)技術(shù)

前期大量實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，合理摻加早強(qiáng)材料是一種快速發(fā)展的水泥混凝土路面快速修補(bǔ)技術(shù)。廣州公路養(yǎng)護(hù)部門常用的這種材料具有修補(bǔ)方便、強(qiáng)度高以及經(jīng)濟(jì)合理的特點(diǎn)。

2．3.1 原材料及要求

(1)水泥。一般選用425號(hào)硅酸鹽水泥。

(2)粗集料。壓碎值小于等于12%或者小于15%含量的針片狀顆粒，一般耐磨、質(zhì)地堅(jiān)硬以及潔凈。

(3)細(xì)集料。細(xì)度模數(shù)大于等于2．5，含量小于等于3%。

(4)水。一般普通飲用水。

(5)外加劑。一般主要包括NFA-10減水劑、FDN減水劑、三乙醇胺以及硫酸鈉。

2．3.2 材料的混合組成以及性能

材料混合組成成分如下表

表一 混凝土配合比

表二 不同條件下外加劑含量以及水灰比

依據(jù)大量數(shù)據(jù)可以看出，廣州公路養(yǎng)護(hù)部門推廣使用的這種水泥混凝土具有一定的早強(qiáng)快硬特點(diǎn)、凝結(jié)時(shí)間合適、施工中和易性較好、后期穩(wěn)定性也較好，而且新舊混凝土?xí)３诸伾恢拢粫?huì)出現(xiàn)色差，與舊混凝土搭接面結(jié)合處強(qiáng)度大，基本可達(dá)70%以上。由于使用了早強(qiáng)減水型外加劑，因此具有很好的硬化性和水化性;同時(shí)由于本身的減水作用，從而提高了混凝土的密實(shí)性，后期強(qiáng)度基本保持不變。

3 快速修補(bǔ)施工工藝

3．1 確定修補(bǔ)方案

對(duì)水泥混凝土路面進(jìn)行修補(bǔ)時(shí)應(yīng)先檢查修補(bǔ)路段的情況，對(duì)需修補(bǔ)的路段統(tǒng)一編號(hào)，統(tǒng)計(jì)相應(yīng)的修補(bǔ)面積，合理計(jì)算修補(bǔ)過程中需要的原材料用量以及外加劑的用量。此外，對(duì)強(qiáng)度不夠的路面，應(yīng)提前挖除遭破壞的板面，處理路面基層后，結(jié)合實(shí)際情況和施工工藝來合理確定施工順序。

3．2 準(zhǔn)備修補(bǔ)機(jī)具

一般修補(bǔ)水泥混凝土路面時(shí)多數(shù)適應(yīng)小塊修補(bǔ)，水灰比相對(duì)較少，基本上都是人工攤鋪，應(yīng)配備充分的修補(bǔ)工具。主要的修補(bǔ)工具有:切縫機(jī)、抹光機(jī)、發(fā)電機(jī)組小型壓縮機(jī)、插入式和平板式振搗器、混凝土強(qiáng)制式拌和機(jī)以及其他輔助設(shè)備。

3．3 路面修補(bǔ)施工工藝

3．3.1 施工場(chǎng)地平面布面

摻加早強(qiáng)劑的路面修補(bǔ)材料一般硬化比較快，所以應(yīng)盡量把攪和場(chǎng)地設(shè)置在線路中點(diǎn)，需要適當(dāng)?shù)乃匆约败囕v行駛方便，距離以達(dá)到施工場(chǎng)地用時(shí)30分鐘以內(nèi)最好。

3．3.2 配比和材料量具

在選擇好攪拌地點(diǎn)之后，應(yīng)依據(jù)施工中實(shí)際需要的配合比來配備修補(bǔ)材料。碎石、水泥、砂、鋼材以及水必須符合路面設(shè)計(jì)規(guī)范以及施工規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn);材料用量適當(dāng)控制，例如，以袋計(jì)算水泥，手推車計(jì)算砂、石，以勺計(jì)算外加劑等，量具使用原則應(yīng)與實(shí)際用量和施工標(biāo)準(zhǔn)相符合，保證完全符合實(shí)際配比要求。

3．3.3 攪拌

攪拌材料投放順序?yàn)?碎石、水泥、修補(bǔ)劑、砂、水，一般攪拌30分鐘，然后加入外加劑進(jìn)行攪拌，時(shí)間在60～90s。

3．3.4 攤鋪

在攪拌完成之后應(yīng)馬上進(jìn)行攤鋪，攤鋪布料的時(shí)候應(yīng)盡可能控制好標(biāo)高，從而保證找平時(shí)補(bǔ)料充足，確保新舊面的平整度。由于快速修補(bǔ)方式中，水泥硬化比較快，所以，應(yīng)適當(dāng)提高振動(dòng)次數(shù)，保證施工能夠順利完成。利用幾臺(tái)插入式振動(dòng)器進(jìn)行振搗，然后再使用幾臺(tái)平板振搗機(jī)器進(jìn)行振平。

3．3.5 收光抹面

在收光抹面的時(shí)候可以分成三次進(jìn)行;首先進(jìn)行粗略抹平。其次等到混凝土不再泌水時(shí)進(jìn)行二次抹平，最后在壓槽之后進(jìn)行抹平，保障路面光滑但不會(huì)脫砂。

3．4 養(yǎng)生

在澆筑完混凝土之后的2～2．5小時(shí)，應(yīng)在水泥混凝土修補(bǔ)的新舊路面結(jié)合處適當(dāng)噴灑養(yǎng)護(hù)劑，從而保障路面一直處于潮濕狀態(tài)。

4 結(jié)語

總之，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，社會(huì)對(duì)水泥混凝土路面修補(bǔ)技術(shù)的要求也越來越高，因而需要我們繼續(xù)深入對(duì)路面快速修補(bǔ)技術(shù)的研究。快速修補(bǔ)技術(shù)具有成本低以及材料豐富等特點(diǎn)，既能提高水泥混凝土路面的使用質(zhì)量，又能延長(zhǎng)路面的壽命期，因此對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有重大的意義。

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