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水泥混凝土結(jié)構(gòu)具有強度高、剛度大、承載能力強等特點，在重載交通的高速公路、橋梁、機場道路等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。然而，在長期輪載、鹽凍剝蝕和碳化等因素作用下，水泥混凝土路面表面會出現(xiàn)網(wǎng)裂、起皮、剝落、露骨、坑槽等表面破損，并可能進(jìn)一步發(fā)展成裂縫、斷板甚至破碎板，影響路面結(jié)構(gòu)承載能力和通行安全。

超快硬混凝土修復(fù)王材料屬于磷酸鹽修補材料，其早期強度高，后期強度持續(xù)發(fā)展，粘結(jié)性能和抗裂性能高；此外，修復(fù)王材料與水泥混凝土的彈性模量和熱膨脹系數(shù)接近，匹配性要顯著優(yōu)于有機聚合物材料。

本文主要分析水固比對修復(fù)王薄層型材料的工作性、凝結(jié)時間、水化熱、抗折強度和抗壓強度等性能的影響。

一、試驗原材料及試驗方法

（一）試驗原材料

1、超快硬混凝土修復(fù)王：試驗選用修復(fù)王薄層型材料，分A、B兩組，按照重量比為1：1的比例組成；修復(fù)王材料配合比見表1。

2、水：自來水。

（二）使用試驗方法

1、流動性試驗：流動度為料漿在邊長為600mm的玻璃板上的自由擴(kuò)展度大小，流動性試驗見圖1。

2、凝結(jié)時間試驗：參考《水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量、凝結(jié)時間、安定性檢驗方法》（GB/T 1346-2011）的試驗方法進(jìn)行測定。

3、水化熱試驗：將溫度計插入攪拌好的料漿中，從加水時間開始觀測并記錄溫度計顯示的數(shù)值。

4、力學(xué)性能試驗：抗折強度和抗壓強度按照《水泥膠砂強度檢驗方法（ISO法）》（GB/T 17671-1999）的試驗方法進(jìn)行測試。

二、試驗結(jié)果與分析

（一）水固比對拌合物性能的影響

水固比對拌合物的工作性和凝結(jié)時間的影響見表1。結(jié)果顯示：隨著水固比提高，料漿擴(kuò)展度明顯增加，初凝時間略有延長，水固比對初凝時間的影響較小；當(dāng)水固比較低時，擴(kuò)展度增長速率快，當(dāng)水固比大于10%時，隨著用水量繼續(xù)增加，擴(kuò)展度增長速度逐漸減緩，并趨于穩(wěn)定；當(dāng)水固比為10%時，料漿擴(kuò)展度已達(dá)到300mm，工作性好，料漿表面有少許黑色物質(zhì)析出，見圖1，后續(xù)的抹面作業(yè)可消除表面黑點。在實際工程應(yīng)用中，應(yīng)在材料初凝前不斷抹面，消除表層氣泡，確保表面密實。

表1 修復(fù)王材料配合比及拌合物性能

圖1 流動性試驗

（二）水固比對水化熱的影響

水固比對修復(fù)王材料水化熱的影響見圖2，由圖可看出，隨著齡期增長，料漿內(nèi)部溫度先快速上升，在50min左右達(dá)到最高值，然后逐漸下降，180min分鐘后，料漿內(nèi)部溫度接近室溫。內(nèi)部水化熱隨著水固比的增加呈先上升后下降的趨勢，當(dāng)水固比為10%時，料漿內(nèi)部水化熱溫度最高，在50min時，內(nèi)部溫度高達(dá)63℃，這可能是因為當(dāng)水固比提高時，增加了修復(fù)王材料溶解物質(zhì)的含量，加速了其反應(yīng)速度；隨著水固比進(jìn)一步上升，由于水的比熱容很大，未參與反應(yīng)的水會吸收部分水化熱。

圖2 水固比對水化熱的影響

（三）水固比對力學(xué)性能的影響

水固比對修復(fù)王材料抗折強度的影響見圖3，結(jié)果顯示，隨著水固比的不斷增大，材料1h、1d和7d抗折強度均呈現(xiàn)下降趨勢，主要是因為水固比提高，材料內(nèi)部未水化的水分含量增加，試塊空隙率增大，從而降低了試塊的抗折強度，且當(dāng)水固比過大時，由試塊折斷的截面可以看出，材料出現(xiàn)了明顯的離析現(xiàn)象。當(dāng)水固比為10%時，材料仍具有很高的抗折強度，其1h、1d和7d的抗折強度分別為5.0MPa、8.7MPa和9.6MPa。

水固比對修復(fù)王材料抗壓強度的影響見圖4，結(jié)果表明，當(dāng)水固比增加時，材料1h抗壓強度不斷下降，1d和7d抗壓強度呈先下降后上升再下降的趨勢，且分別在9%和8%時，達(dá)到最大值。這主要是由于當(dāng)水固比增加時，試塊密實度降低，1h抗壓強度也逐漸減??；當(dāng)水固比較低時，隨著齡期的推移，內(nèi)部水分為持續(xù)的水化反應(yīng)提供了必要的濕度條件，內(nèi)部含水量大的試塊在1d和7d的水化反應(yīng)程度更高，水化產(chǎn)物也更多；但當(dāng)水固比達(dá)到一定臨界值時，過多的水大幅降低了試塊密實程度。當(dāng)水固比為10%時，材料1h抗壓強度達(dá)到33.8MPa，7d抗壓強度為54.7MPa，仍可滿足修補材料的強度要求。

由圖5可知，修復(fù)王材料的壓折比隨著用水量提高，呈先上升后下降趨勢；壓折比大小范圍在4～7之間，明顯低于普通水泥混凝土或水泥砂漿，說明其具有優(yōu)異的柔韌性、抗開裂性能和抗沖擊能力，適合用于水泥混凝土路面的薄層修補工程。

圖3 水固比對抗折強度的影響

圖4 水固比對抗壓強度的影響

圖5 水固比對壓折比的影響

三、結(jié)語

隨著水固比不斷增加，修復(fù)王材料的流動性顯著提高，初凝時間略有延長，早期水化熱呈先上升后下降的趨勢；修復(fù)王材料抗折強度與水固比成反比，抗壓強度隨著水固比的提高呈先下降后上升再逐漸下降的趨勢。當(dāng)水固比為10%時，修復(fù)王材料可自流平，同時其抗折強度和抗壓強度仍保持在較高水平，可滿足水泥混凝土道面薄層修補的要求。