水泥混凝土路面快速修补技术综述
江光 炫 ，田 军
(安徽省公路勘浏设计院，安徽合肥230011)
摘要 :综述了国内外水泥混凝土路面快速修补材料研究现状及存在的问题，提出了今后的发 展方向。
关健词:水泥混凝土;修补材料;综述
混凝 土 路 面具有强度高、稳定性好、耐久性好、养护费用少，经济效益高、有利于夜间行车等优点，因此混凝土路面在20世纪80年代末和90年代得到迅猛发展，至2001年底，我国公路已经拥有了130 000 km水泥混凝土路面，加市政工程80 000 km，总里程已达210 000 km。水泥混凝土路面在使用过程中，由于行车荷载的反复作用、各种环境因素的不断影响，加之设计、施工与养护等诸多因素，不可避免地会产生破坏。混凝土路面破损后，需及时进行修复。 1 国内外研究现状
随着 水 泥 混凝士路面损坏的出现，国内外就开始了水泥混凝士路面有效、快速修复材料和工艺的研究与探索，现综述如下。 1.1 普通水泥混凝土和砂装
水泥 混 凝 土路面修补最早的做法是将破损的混凝土除掉，新铺上与原设计标7相同或高标号的普通混凝土，其最大的缺点在于混凝土的强度发展慢、养生期长、中断交通的时间长。此外，用普通水泥混凝土进行薄层修复.，还存在相容性的问题，主要有以下几个方面:① 新浇注的混凝土收缩明显比老混凝土大，容易导致收缩开裂;② 水泥混凝土本身粘度低，与老混凝土结合差;③ 新老混凝土间的界面缺陷使混凝土疲劳开裂。 1.2 沥青混凝土革面
长期 以 来 ，公路部门常采用沥青混凝土对破损的水泥混凝土路面进行修补，尽管其方法简单、中断交通时间短，但也存在很多缺陷:① 刚度相差太大，传荷不一致;② 若在维修时板与层面的联结方式及对反射裂缝处理不当，会很快导致破坏，故使用寿命很短;③ 路面平整度差，表面使用功能低;④ 颜色不一致。但目前对于大面积水泥混凝土损坏路面，还是比较多的采用沥青混凝土进行罩面或翻修。 1.3 特种水泥
目前 国 内 报道的开发出来的可以进行水泥混凝土路面修补的特种水泥主要有以下几种。 1.3.1 快硬硅酸盐水泥D)
快硬 硅 酸 盐水泥是在配制水泥生料时通过对生料组成的控制与调整，水泥中早强矿物C,S和C3A 的含量高S03的含量可容许到4.0%。因此，在水化初期，形成了大量的钙矾石，不仅凝结快，而且强度发展也快，其在5 min - 20 min可以硬化，1h的抗压强度可达10 MPa一30 MPa, 1 d强度可以达到28 d强度的75%一90%。但和普通水泥一样，其干缩大，新老混凝土粘结差、水化热高，要注意养护。 1.3.2 高铝水泥
高铝水泥是一种早强快硬水泥。其主要熟料矿物成分是CA，强度主要集中在早期，高铝水泥一天的抗折强度可达3 MPa一5 MPa，抗压强度达到25 MPa--45 M Pa。但其后期强度会出现倒缩，且高铝水泥水化产物高温下不稳定，易发生晶型转变，因此其使用受到很大的。 1.3.3 快硬硫铝酸盐铁铝酸盐水泥和氛铝酸盐水泥
硫铝酸盐和铁铝酸盐水泥熟料主要矿物为C,A3S, CIS和C,AF，硫铝酸盐和铁铝酸盐水泥在成分上的主要差别是熟料中A1203/Fe2O3比和C,A3S和CaF两个矿物的含量不同。这两种水泥除早强快硬特征以外，还有一定的膨胀性、抗硫酸盐腐蚀的性能，其4h抗压强度可以达到20 MPa一25 MPa，一天强度可以达到30 MPa一60 MPa.氟铝酸盐水泥的主要矿物组成为11 CaO·7A1203·CaF2和CZS或C3S等，具备快硬性能，凝结时间短，初凝时间通常只有几分钟，终凝时间不超过0.5 h, 2h-3h的抗压强度达到20 MPa，由于这两种水泥修补的路面后期强度会有倒缩，所以使用受到一定的。此外，目前由于受到资源分布的影响，我国的快硬硫铝酸盐、铁铝酸盐水泥和氟铝
酸盐水泥厂分布不广泛，长途运输会增加成本，且不易保存。 1.3.4 高铝水泥和普硅水泥
高铝水泥与普通硅酸盐水泥混用，凝结时间缩短，甚至有瞬凝现象，这是因为普硅水泥中的石膏和C'S析出的Ca (OH):均能加速高铝水泥的凝结，普硅水泥的石膏被消耗完后，普硅水泥中的C3S水化加快，只要比例适当，可以收到较好的效果。 1.3.5 磷酸铁水泥
磷酸镁水泥混凝土是一种较好的快速修补材料，有足够的凝结时间，较快的硬化速度和早期强度，与旧混凝土结合力强，相容性好，是一种很有发展前途的路面修补材料。磷酸盐水泥混凝土的干缩率只有0.05%一0.09%，体积稳定性很好。但由于研究还不是很深人，生产和应用均不是很广泛。 1.3.6 碱硅水泥
碱硅 水 泥 也称土聚水泥，是较好的快速修补水泥，目前有一些快速修补材料就是碱硅水泥。在我国有两种典型的碱硅水泥快速修补材料:上海市政工程研究所研制的SC型快凝修补材料，南京水利科学研究院研制的AS型快速修补材料。
近 50 年 ，国外在特种水泥方面也做了很多工作。如日本的“一日水泥”，英国的
“Swiftcrete\" ，德国的“Draifach”水泥，意大利的“Supercement”水泥等等.1987年，美国的Lone Star Industries ResearchCente:研制出一种被称为“巧rament”的复合水泥，4h抗压强度可达18 MPa以上，抗弯强度约为3.4 MPa,28 d的抗压强度可到82.8 MPa。用其灌注机场跑道6h后，飞机可安全降落，灌注路面4h，可承担繁忙交通。美国航空公司曾在1991年海湾战争期间，用\"Py rament”以惊人的速度在沙特修建了一个临时军用机场。但Lone Star Industries不知什么原因已倒闭，现在有关“Pyrament”复合水泥的应用报道很少。 1.4 复合修补剂
由于单一的早强剂或活性剂难以满足快速修补的要求，因此国内外纷纷开展了快速复合修补剂的研究。在国 内 ， 江苏省建筑科学研究院研制的JK系列混凝土快速修补剂，系以无机材料为主的新型复合材料，它克服了传统修补材料的一系列弊端，不仅具有快硬早强的特点，而且收缩小，与老混凝土色差小、粘结力强、耐磨、耐久、施工方便，是目前国内性能最优、价格最低的水泥混凝土快速修补材料之一。其能满足不同的开放交通时间要求，最快的12 h就能 开放交通。西安交大的职雨风等〔，〕研制出由硫铝酸盐、铝酸盐、硅酸盐及高效表面活性剂复合而成的Hw系列超早强修补剂，其试验结果表明，掺人该材料的水泥混凝土具有以下特点:早期强度高，4h一6h即可达到抗折强度3.5 M Pa的通车要求，同时初凝时间能满足施工要求。初凝与终凝时间间隔短，后期强度不衰减。提高了混凝土韧性和抗变形能力，降低了混凝土脆性。减少了混凝土的干燥收缩，温缩程度也有所降低。有效地解决了新旧混凝土界面结合的问题。水泥混凝土的耐抗折疲劳性能增强，疲劳寿命增加。
大学通过大量试验，选取了ZC剂(即复合早强减水剂型作为超早强水泥混凝土的外加剂，并确定了其合理的掺量。结果表明:ZC剂超早强混凝土，具有良好的力学性能，12 h的抗折强度可达3.84 M Pa,能满足水泥混凝土路面快速修补的要求;与旧混凝土界面粘结强度较高，达混凝土设计强度的70%以上，也能满足工程要求。此外，还有武汉理工大学研制的R -24型，江苏交通工程公司研制的KS系列快速修补材料等。
国外在这方面也有一些研究。如美国新泽西州南部曾在做295与州际公路(1一295)沥青罩面层之前，采用了无氯的促硬剂制备的快硬混凝土，用于混凝土路面的全厚修补仁‘，。上述修补路面可以保证在养生ld-3d后通车，取得了良好的经济效果，但对路面的耐久性尤其是抗磨性未有研究。
1.5 聚合物砂装与混凝土
美国、日本等国已普遍采用掺有聚合物的水泥砂浆剂以合成聚合物和焦油为主的油灰胶泥进行路面较宽裂缝的修补，如日本在20世纪70年代采用水溶性聚合物水泥砂浆铺设高速公路。我国应用聚丙烯醋酸乳液砂浆进行薄层修补的路面工程有宁杭公路、扬州一级公路等。 1.6 硅灰混凝土
硅灰是一种火山灰性极强的掺和料，其早期强度高、后期强度发展良好，新旧混凝土之间粘结良好。用其进行混凝土桥面或路面修补，修补后1d一3d可开放交通。但价格太贵，尤其是对混凝土路面在未开放交通之前就出现的早期裂缝问题未得到彻底解决。 1.7 纤维增强混凝土
纤维增强混凝土和聚合物混凝土。纤维增强混凝土修补可以大幅度提高修补混凝土的抗拉强度，目前用于修补的纤维增强混凝土有:钢纤维增强混凝土、碳纤维增强混凝土和合成纤维增强混凝土。目前植物纤维增强混凝土已经有一些应用，聚合物水泥混凝士的应用也比较多。钢纤维混凝土是一种性能优良的新型复合材料，与普通混凝土相比，其抗拉、抗弯、抗裂及耐磨、耐冲击、耐疲劳、韧性等性能都有显著提高，它不仅可使面层减薄，缩缝间距加大，改善路面 的使用性能，延长路面使用寿命，而且还可以节省工程造价，缩短施工工期。 2 结语
虽然国内外针对水泥混凝土路面的快速修补材料做了很多研究，取得了很多成果，但存在的问题也很多，今后需要在以下方面进一步努力。
2.1 目前开发出了多种快速修补材料，都有这样或那样的缺陷。水泥混凝土路面板快修补材料问题，长期以来未能得到很好解决，其根本问题之一是修补材料的性能不理想，相容性差。 2.2 沥青混凝土对水泥混凝土路面进行修补存在道路强度不均匀，传荷不一致，使用寿命短，影响路面平整度，降低表面使用功能和不美观等缺点。
2.3 普通水泥混凝土用于路面修补主要缺陷在于新旧水泥混凝士结合强度低，强度发展缓慢，阻碍交通时间长。
2.4 特种水泥、聚合物水泥砂浆和水泥混凝土以及纤维增强水泥混凝土等快速修补材料，存在凝结时间短、施工性能差、修补材料分布不广泛或在实际工程应用中对施工技术要求苛刻、价格昂贵等问题，因而在使用上受到了一定的。
参考文献
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