高建杰

鄭州鐵路豫鼎工程檢測有限公司（450000）

0 前言

早期最常用的市政道路修補(bǔ)材料是瀝青質(zhì)材料，即在路面裂縫處灌注瀝青材料，以達(dá)到封閉裂縫的目的，或是在已損壞的路面表面加鋪一層瀝青混凝土，這只是一種應(yīng)急方法，不能從根本上解決路面的修復(fù)問題。 隨著水泥技術(shù)的發(fā)展，除了常規(guī)的早強(qiáng)硅酸鹽水泥， 各種新型特種水泥相繼出現(xiàn)，如高鋁水泥、鐵鋁酸鹽水泥、硫鋁酸鹽水泥、道路硅酸鹽水泥、硫酸鎂水泥等，為路面的快速修補(bǔ)帶來了新的解決途徑。

1 修補(bǔ)材料的分類及主要特點(diǎn)

根據(jù)修補(bǔ)材料的種類，可將路面修補(bǔ)材料分為無機(jī)材料類、有機(jī)材料類、無機(jī)有機(jī)復(fù)合材料類。按用途可分為裂縫灌漿修補(bǔ)材料、 板塊修補(bǔ)材料、罩面修補(bǔ)材料等。常規(guī)的水泥砂漿或混凝土具有強(qiáng)度發(fā)展慢、養(yǎng)生期長、易收縮開裂等缺點(diǎn)，很少直接用于修補(bǔ)市政道路。一般需要對(duì)常規(guī)的水泥砂漿或混凝土進(jìn)行改性處理， 才能滿足市政道路修補(bǔ)材料早、強(qiáng)、快、硬的要求。 常見的無機(jī)類修補(bǔ)材料包括快硬水泥砂漿（或混凝土）、膨脹水泥砂漿（或混凝土）、摻復(fù)合外加劑的砂漿（或混凝土）、外摻纖維的砂漿（或混凝土）、外摻超細(xì)粉的砂漿（或混凝土）等。 有機(jī)類修補(bǔ)材料一般具有柔性好、強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)，但也有耐疲勞性差、耐沖擊性差、界面結(jié)合不好等缺點(diǎn)，且價(jià)格較昂貴。 常見的有機(jī)類修補(bǔ)材料包括瀝青及改性瀝青類、環(huán)氧樹脂類、聚氨酯類、烯類等。 無機(jī)有機(jī)復(fù)合材料類修補(bǔ)材料可以有效彌補(bǔ)各自的缺點(diǎn)，適當(dāng)降低成本，是目前研究應(yīng)用較多的市政道路修補(bǔ)材料。 常見的無機(jī)有機(jī)復(fù)合修補(bǔ)料有聚合物細(xì)石混凝土、聚合物改性砂漿等。

2 道路修補(bǔ)技術(shù)的研究現(xiàn)狀

不少企業(yè)科研所和高校對(duì)市政道路修補(bǔ)技術(shù)進(jìn)行了探索，部分科研成果在實(shí)踐中得到檢驗(yàn)。

西南交通大學(xué)的羅建杰[1]對(duì)TF 系列水泥混凝土快速修補(bǔ)劑進(jìn)行了全面的研究，并將其用于成都市三環(huán)路修補(bǔ)工程。 實(shí)測4 h 抗壓強(qiáng)度達(dá)到 26.3 MPa，4 h 抗折強(qiáng)度 3.95 MPa。 工程效果良好，得到推廣應(yīng)用。 東南大學(xué)羅翥等[2]在普通硅酸鹽水泥中摻入快速修補(bǔ)劑SBT-K10，配制的混凝土在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下12 h 抗折強(qiáng)度超過 4.0 MPa，而且后期強(qiáng)度穩(wěn)定增長，具有良好的施工性能。 長安大學(xué)的申愛琴教授[3]以普通水泥作為基質(zhì)材料，用聚合物和高效減水劑作為主要改性劑，開發(fā)出新型水泥路面微裂縫修補(bǔ)材料。 經(jīng)過室內(nèi)試驗(yàn)滿足道路用性能要求 武漢市市政工程有限公司王鴻非和徐波等人[4]以氧化鎂、磷鎂酸鹽和硼砂為主，添加部分礦物摻和料和鋼渣粉等，制備了快、硬、早、強(qiáng)磷鎂酸鹽水泥修補(bǔ)劑。 凝結(jié)時(shí)間約15 min，2 h 抗壓強(qiáng)度達(dá)到24 MPa，1d 抗壓強(qiáng)度達(dá)到 44 MPa， 滿足快速施工和短時(shí)間開放交通要求。 W·G Wong 等[5]測試了苯乙烯、 丙烯酸酯共聚物對(duì)水泥砂漿的動(dòng)彈模量、沖擊韌性和磨耗性能等的影響。當(dāng)聚合物摻量為15%～20%時(shí)，材料的力學(xué)性能達(dá)到最佳。 W·G Wong 等還提出了膠凝材料內(nèi)部形成聚合物薄膜的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)理論模型，論證了聚合物改善砂漿性能的機(jī)理。 Su 等[6]研究了不同齡期丙苯乳液改善砂漿漿體性能的過程，觀察到了聚合物在水泥顆粒表面形成的一層膜。 聚合物薄層快速修補(bǔ)材料在美國工程應(yīng)用較早，適用于混凝土橋面、路面的修補(bǔ)工程。 修補(bǔ)材料中摻入一定比例的聚丙烯纖維，增強(qiáng)了混凝土抗疲勞性、 延展性和沖擊韌性。 德克薩斯大學(xué)Fowler、David W 教授[7]結(jié)合相關(guān)工程實(shí)例系統(tǒng)總結(jié)了薄層快速修補(bǔ)聚合物混凝土的性能。 他認(rèn)為，聚合物混凝土與普通水泥相容性好，剛度大，適宜用于修補(bǔ)10 mm 以下板厚的路面修復(fù)工程。在聚合物改性混凝土中摻入纖維可以運(yùn)用噴涂技術(shù)進(jìn)行薄層修補(bǔ)，較為經(jīng)濟(jì)實(shí)用。 抗壓強(qiáng)度較普通混凝土提高 1～2 倍，彈性模量超出普通混凝土50 %，并且從整體上提高了混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性。

3 市政道路修補(bǔ)材料的研究方向

采用普通水泥類修補(bǔ)材料雖然成本較低，工藝簡單易行，但養(yǎng)護(hù)時(shí)間過長，影響交通，而且收縮率大，修復(fù)面層容易出現(xiàn)拉裂，新舊混凝土之間的黏結(jié)問題未得到有效解決[8]。 環(huán)氧樹脂類修補(bǔ)材料雖然具有強(qiáng)度高、硬化快、黏結(jié)性好的優(yōu)勢(shì)[9]，但由于與混凝土膨脹系數(shù)相差過大、價(jià)格昂貴、耐久性差等原因，一直得不到大規(guī)模地推廣應(yīng)用[10]。水泥路面由于受到車載和環(huán)境的雙重作用，修補(bǔ)材料單一性能的提升并不能有效改善路面的整體性能。 因此作為水泥路面的修補(bǔ)材料應(yīng)當(dāng)兼顧強(qiáng)度、柔韌性與耐久性。 和其他修補(bǔ)劑相比，聚合物改性快速修補(bǔ)材料具有早期強(qiáng)度高、凝結(jié)硬化快、黏結(jié)性能好、耐久性優(yōu)良等特點(diǎn)，能增強(qiáng)路面結(jié)構(gòu)的抗?jié)B性、抗凍融性。

目前，需要對(duì)以下五個(gè)方面的修補(bǔ)材料性能進(jìn)行改善：①增強(qiáng)修補(bǔ)材料的工作性。修補(bǔ)材料流動(dòng)性相對(duì)普通砂漿有了較大提高，間接降低了水膠比，增大了強(qiáng)度；②改善拌和物的和易性。 聚合物具有一定的引氣性，因而提升了拌和物的黏聚力和保水性；③提升修補(bǔ)材料的柔韌性。 修補(bǔ)材料抗折強(qiáng)度得到一定程度的提高，而抗壓強(qiáng)度變化不大，降低了發(fā)生脆性破壞的可能性；④增加抗沖擊性能和耐疲勞性能。 用作面層材料能降低磨耗，減少路面出現(xiàn)磨光、龜裂等病害；⑤提高黏結(jié)性能。 保證面層與基底混凝土黏結(jié)牢固，不容易發(fā)生路面起皮、脫落現(xiàn)象。因此聚合物改性快速修補(bǔ)砂漿是目前市政道路修補(bǔ)材料研究和應(yīng)用的主要方向。