水泥混凝土路面裂缝、啃边修复的新材料探索

1、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

2、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

3、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

4、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

5、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

6、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

7、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/T9

8、755-2001 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/m 3凝结时间2-4小时 /20与水泥混凝土粘结强度 0.8N/mm 2与沥青的粘接强度 0.4N/mm 23、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施工及养生期内的气温应高于10；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

9、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。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。清扫碎渣和工程垃圾，并装车倾倒至指定区域。用大功率吹风机彻底清除修补区域内的灰尘及杂物。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。修补细微裂缝、

10、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 0.81.2cm 的玄武岩骨料、石粉、水泥在卧式砂浆机内进行拌合。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。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。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。待修补区域第二次修补

11、 （ 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。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）。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。待施工区域内材料表干2 小时后，清理胶带。待施工区域内材料完全破乳后，进行保洁养护并开放交通。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、

12、 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外观表面平整、密实、均匀、无松散、无全线连续目测花白料、无轮迹、无划痕表横向接缝对接，平顺每条目测观质纵向接缝宽度 80mm全线连续目测或 3m直尺量不平整 6mm边线任意 30m长度范围内的水平波动不全线连续目测或直尺得超过 50 mm构造深度一级公路、高速公路 0.6 m

13、m5 个点 /kmT0961抗TD(mm)滑摆值一级公路、高速公路 455 个点 /kmT0964性Fb(BPN)能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 /kmT0971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