摘" 要：采用自制雙組份聚氨酯膠結(jié)料，對(duì)軟土地區(qū)高速公路橋頭伸縮縫高差病害進(jìn)行修補(bǔ)，介紹原料性能、施工設(shè)備與施工工藝，并分析聚氨酯膠結(jié)料在高差修補(bǔ)中的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。結(jié)果表明：采用雙組分聚氨酯膠結(jié)料可以實(shí)現(xiàn)路面高差的快速修補(bǔ)，施工便捷、綠色環(huán)保，修補(bǔ)后路面的平整度為1.05%，構(gòu)造深度為1.22 mm，摩擦系數(shù)為58 BNP，滲水系數(shù)為112 mL/min。

關(guān)鍵詞：聚氨酯；高差；修補(bǔ)；集料；應(yīng)用

中圖分類(lèi)號(hào)：U418" " " 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A" " " " " 文章編號(hào)：2095-2945（2023）19-0177-04

Abstract： The self-made two-component polyurethane binder is used to repair the height difference disease of bridgehead expansion joint of expressway in soft soil area. The raw material properties， construction equipment and construction technology were introduced. The technical advantages of polyurethane cement in height difference repair were analyzed. The results show that the rapid repair of pavement height difference can be realized by using two-component polyurethane binder， and the construction is convenient and environmentally friendly. The smoothness of the repaired pavement is 1.05%， the structural depth is 1.22 mm， the friction coefficient is 58 BNP， and the water permeability coefficient is 112 mL/min.

Keywords： polyurethane; height difference; repair; aggregate; application

高速公路路面必須具備良好平整度，其是衡量高等級(jí)路面質(zhì)量的重要指標(biāo)[1-2]。對(duì)于軟土地區(qū)的高速公路而言，差異性沉降易導(dǎo)致橋頭伸縮縫處出現(xiàn)高差，從而降低了路面的平整度。高差的出現(xiàn)輕則使車(chē)輛通過(guò)時(shí)產(chǎn)生跳動(dòng)和沖擊，影響行車(chē)的舒適性和安全性，增大了車(chē)輛通過(guò)時(shí)的噪聲，重則使車(chē)輛的通過(guò)速度大大降低，也對(duì)路面和橋梁造成了附加的沖擊載荷，影響了橋梁的使用壽命[3-5]。因此，路面高差一旦產(chǎn)生，需要采取合理科學(xué)的防治措施予以處理[6]。

目前，路面高差通常采用普通填補(bǔ)工藝和材料[7]，例如基于乳化瀝青的冷拌混合料[1]、水性環(huán)氧乳化瀝青混合料[7]、有機(jī)水硬性復(fù)合材料（水泥改性乳化瀝青混合料）[8-9]等。對(duì)高速公路高差修補(bǔ)材料而言，其不僅需要具備施工方便、耐久性?xún)?yōu)異的特點(diǎn)，還需要在養(yǎng)護(hù)后能夠?qū)崿F(xiàn)快速開(kāi)發(fā)交通的目標(biāo)。澤智之等[10]基于乳化瀝青開(kāi)發(fā)了固化時(shí)間為2～30 min的高差修補(bǔ)材料，并應(yīng)用于高差修補(bǔ)施工工程，在修補(bǔ)最大深度為2 cm的條件下，能夠?qū)崿F(xiàn)高差修補(bǔ)完工30 min后開(kāi)發(fā)交通。綜上可知，現(xiàn)有高差修補(bǔ)材料多以乳化瀝青作為膠結(jié)料，尚未見(jiàn)采用聚氨酯膠結(jié)料修補(bǔ)高差病害的相關(guān)報(bào)道。本實(shí)驗(yàn)借鑒聚氨酯膠結(jié)料在路面鋪裝領(lǐng)域的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)[11]，優(yōu)選一種易手工混合均勻、可室溫快速固化的雙組份聚氨酯膠結(jié)料，探索該聚氨酯膠結(jié)料用于路面高差修補(bǔ)時(shí)的施工工藝和施工效果，以供同行參考和借鑒。

1" 項(xiàng)目概況

甬臺(tái)溫高速寧波段一期起于寧波市北侖區(qū)大碶鎮(zhèn)，止于寧波奉化西塢，全長(zhǎng)約51 km，是北侖港連接寧波市和通往杭州、臺(tái)州、溫州等地的重要通道。甬臺(tái)溫高速寧波段一期位于軟土地質(zhì)路段，且軟土厚度分布不均，含水量較高（60%～80%），孔隙比較大，強(qiáng)度低，重度15.6～17.5 kN/m3，壓縮性高，滲透性小，固結(jié)緩慢。經(jīng)過(guò)人工探挖發(fā)現(xiàn)，部分橋梁橋頭搭板出現(xiàn)了較大范圍的脫空，搭板處路面出現(xiàn)了不同程度的沉陷，脫空深度10～50 cm不等，搭板與路面相接處形成裂縫和高差，車(chē)輛通過(guò)時(shí)形成橋頭跳車(chē)現(xiàn)象。

2" 施工原料與設(shè)備

2.1" 原料

2.1.1" 聚氨酯膠結(jié)料

高差修補(bǔ)用的聚氨酯膠結(jié)料為自制，A組分為芳香族異氰酸酯與疏水聚醚多元醇制備得到，B組分為疏水、高活性聚醚多元醇與擴(kuò)鏈劑、消泡劑、催化劑混合制備，A、B組分的具體技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)表1。

將A、B組分按照體積比1∶1混合后，澆注于模具中固化得到厚度為2 mm的聚氨酯膠結(jié)料樣品，其性能指標(biāo)見(jiàn)表2。由表2可以看出，該雙組分聚氨酯膠結(jié)料在室溫條件下可以快速形成強(qiáng)度，實(shí)干時(shí)間小于10 min，而且膠結(jié)料固化后具有一定的韌性，在硬度為93 HA的條件下仍具有48%的斷裂伸長(zhǎng)率。

2.1.2" 集料

集料最大公稱(chēng)粒徑對(duì)修補(bǔ)混合料修補(bǔ)效果和路用性能影響較大，最大公稱(chēng)粒徑越大，修補(bǔ)混合料越難壓實(shí)，抗水損害能力越弱，反之修補(bǔ)混合料越易壓實(shí)，抗水損害能力越強(qiáng)。本實(shí)驗(yàn)為實(shí)現(xiàn)高差修補(bǔ)混合料手工操作即可壓實(shí)的效果，針對(duì)深度為2～5 cm的高差病害，選用粒徑為2.36～4.75 mm的玄武巖碎石（浙江麗水產(chǎn)）作為集料。該玄武巖碎石堅(jiān)硬、干燥、無(wú)風(fēng)化顆粒，表觀相對(duì)密度為2.696，毛體積相對(duì)密度為2.614，吸水率為0.72%。

2.2" 施工設(shè)備

電鎬鑿子用于清理破損的瀝青高差修補(bǔ)材料；角磨機(jī)用于打磨基材；抹泥刀用于將膠結(jié)料與骨料拌和、抹平；吹風(fēng)機(jī)用于吹掃路面灰塵和雜物；發(fā)電機(jī)用于為電鎬鑿子和角磨機(jī)提供電源；鐵鍬、掃帚等用于清理施工雜物。

3" 高差修補(bǔ)施工工藝

3.1" 路面清理、打磨

現(xiàn)有路面高差所用修補(bǔ)材料為冷補(bǔ)瀝青混合料，夏天高溫條件下瀝青變軟，在重載車(chē)輛碾壓作用下，路面出現(xiàn)泛油現(xiàn)象，在采用聚氨酯膠結(jié)料進(jìn)行修補(bǔ)之前，需用電鎬鑿子清理破損瀝青路面（圖1），然后用角磨機(jī)進(jìn)行打磨、拉毛（圖2），以保證聚氨酯膠結(jié)料與基材形成牢固黏結(jié)，最后用吹風(fēng)機(jī)吹掃干凈。

3.2" 鋪玄武巖集料

本實(shí)驗(yàn)修補(bǔ)的高差深度約為4.5 cm，在混合聚氨酯膠結(jié)料與玄武巖集料之前，首先將玄武巖碎石倒入高差坑槽內(nèi)，然后用抹泥刀攤鋪平整，同時(shí)注意高差兩端的坡度，做到高差的平緩過(guò)渡（圖3）。需根據(jù)高差部位的體積確定所用玄武巖碎石的實(shí)際重量。

3.3" 聚氨酯膠結(jié)料混合

聚氨酯膠結(jié)料包裝形式如圖4所示。在未使用之前，A、B組分被分裝在包裝袋的2個(gè)獨(dú)立腔體中，使用時(shí)將中間的卡子去除，手動(dòng)左右搖晃7～10次，實(shí)現(xiàn)A、B組分的均勻混合，然后剪開(kāi)包裝袋將聚氨酯膠結(jié)料均勻澆注于玄武巖集料的表面，此時(shí)，聚氨酯膠結(jié)料的黏度低、流動(dòng)性好，易于與集料拌和均勻。以重量分?jǐn)?shù)計(jì)，聚氨酯膠結(jié)料的用量約為玄武巖集料的10%。

3.4" 聚氨酯混合料拌和

聚氨酯膠結(jié)料澆注于玄武巖集料表面后，用抹泥刀拌和聚氨酯膠結(jié)料與玄武巖集料，拌和均勻后，再次調(diào)整好路面的平整度，整個(gè)拌和、抹平操作在5 min之內(nèi)完成（圖5），然后在表面鋪撒細(xì)沙以提高路面的摩擦力，在施工環(huán)境溫度為25 ℃條件下，繼續(xù)固化10 min左右，聚氨酯混合料可形成初始強(qiáng)度，達(dá)到開(kāi)放交通的要求。

3.5" 高差修補(bǔ)效果評(píng)價(jià)

高差修補(bǔ)后通車(chē)24 h，參照J(rèn)TG 3450—2019《公路路基路面現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試規(guī)程》，采用三米直尺法測(cè)試路面平整度為1.05%，采用鋪砂法測(cè)試路面構(gòu)造深度為1.22 mm，通過(guò)擺式磨阻儀和路面滲水儀測(cè)試路面摩擦系數(shù)和滲水系數(shù)分別為58 BNP和112 mL/min?？梢?jiàn)，采用雙組分聚氨酯膠結(jié)料和2.36～4.75 mm的玄武巖碎石修補(bǔ)高差后，路面滿(mǎn)足使用要求。

4" 聚氨酯膠結(jié)料修補(bǔ)高差的技術(shù)優(yōu)勢(shì)

4.1" 施工寬容度高

本實(shí)驗(yàn)所用雙組分聚氨酯膠結(jié)料采用活性高且疏水的多異氰酸酯和多元醇原料制備，其固化過(guò)程受環(huán)境溫度、濕度影響較小，即使在低溫、潮濕環(huán)境條件下，該聚氨酯膠結(jié)料也可以快速固化，且固化過(guò)程無(wú)明顯氣泡產(chǎn)生，固化后與瀝青路面、混凝土、鋼橋面的黏結(jié)強(qiáng)度高，相對(duì)于現(xiàn)有瀝青基高差修補(bǔ)材料，具有更高的施工寬容度。

4.2" 施工工藝簡(jiǎn)單

采用本實(shí)驗(yàn)所用聚氨酯膠結(jié)料進(jìn)行高差修補(bǔ)時(shí)，聚氨酯膠結(jié)料和混合料均為手工混合即可得到，無(wú)需機(jī)械攪拌設(shè)備；此外，所得聚氨酯混合料通過(guò)抹泥刀抹平即可，無(wú)需鋼輪碾壓或平板夯夯實(shí)，即可以實(shí)現(xiàn)良好的壓實(shí)效果，而且可以根據(jù)路面高差深度的大小，靈活調(diào)整聚氨酯膠結(jié)料的用量，需要多少，混合多少。

4.3" 快速恢復(fù)交通

雙組分聚氨酯膠結(jié)料由A、B組分組成，A組分為芳香族異氰酸酯所得聚氨酯預(yù)聚物，反應(yīng)活性高；B組分為疏水、高活性聚醚多元醇與擴(kuò)鏈劑、消泡劑、催化劑的混合物。A、B組分混合后依靠異氰酸酯與活潑氫組分的快速化學(xué)反應(yīng)實(shí)現(xiàn)硬化，在施工環(huán)境溫度大于5 ℃的條件下，聚氨酯膠結(jié)料與集料混合后30 min之內(nèi)，即可達(dá)到通車(chē)要求，對(duì)正常車(chē)輛通行影響較小。

5" 結(jié)束語(yǔ)

針對(duì)甬臺(tái)溫高速寧波段一期車(chē)流量大、重載車(chē)輛多的運(yùn)行狀況，以及所在地區(qū)軟土地質(zhì)、多雨的環(huán)境特點(diǎn)，本實(shí)驗(yàn)嘗試采用雙組分聚氨酯膠結(jié)料對(duì)橋頭伸縮縫高差進(jìn)行修補(bǔ)，設(shè)計(jì)了操作簡(jiǎn)便、快捷的施工工藝，施工結(jié)果表明：采用自制聚氨酯雙組分膠結(jié)料能夠?qū)崿F(xiàn)橋頭伸縮縫高差（小于等于5 cm）的快速修補(bǔ)，對(duì)正常交通影響較?。淮送?，由于修補(bǔ)過(guò)程無(wú)需大型設(shè)備，修補(bǔ)后無(wú)須碾壓，因此施工班組僅需攜帶聚氨酯膠結(jié)料、集料和簡(jiǎn)易施工裝備，施工過(guò)程更加綠色環(huán)保；最后，所用雙組分聚氨酯膠結(jié)料固化前具有良好的流動(dòng)性能，能夠滲入破損路面的縫隙中，提高路面的防水性能。

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第一作者簡(jiǎn)介：李繼（1987-），男，高級(jí)工程師。研究方向?yàn)榈缆放c橋梁。

*通信作者：張均（1982-），男，博士，助理研究員。研究方向?yàn)槁访婀こ逃镁郯滨ゲ牧稀?/p>