关于水泥混凝土路面修补材料的研究【摘要】水泥混凝土路面因强度高、耐久性优良、水泥来源广而在全国范围内得到迅速发展,路面里程不断增长。

但在现代交通及自然因素作用下,路面早期病害不断出现,其中裂缝最为普遍,对于早期微裂缝,公路养护部门多采用沥青及环氧树脂等有机材料及时进行修补,这类材料虽有粘合和封闭作用,但存在着与路面水泥混凝土相容性差、易老化、造价高、不利于环保等缺陷。

针对水泥混凝土路面早期病害难以修复的现状,本文选择超细及普通水泥作为裂缝修补的基质材料,并掺加具有柔性和双组分防水及粘结性能的聚合物乳液S400及苯乙烯/丙烯酸脂类共聚物R161进行改性,旨在研发与路面混凝土相容性好、性能优良、施工方便、经济环保的水泥混凝土路面早期微缝修补材料。

【关键词】路面微裂缝；开裂机理；灌浆修补；粘度；可灌性；柔韧性；压折比；抗渗性；耐腐蚀性；磨损率水泥混凝土结构在高速公路、城市道路、桥梁、路缘石及防撞墙等方面广泛使用。

随着使用寿命延长，这些结构表面部分易出现裂缝、破损及接缝处开裂等病害。

针对以上情况，太原路德威尔道路材料有限公司开发出用以：水泥土混凝土结构病害修补材料、公路缘石、防撞护栏、水泥混凝土路面修补方法，该方法具有费用低、维修简单等特点，几年来在全国公路工程混凝土方面获得方泛应用，取得了良好的经济效益。

第一章、混凝土坑槽修补专用材料及产品的特点混凝土表面病害修补材料：该种材料由路德威尔公司自行研制的专门用于混凝土表面的一种道路微表处混合料。

该种表处混合料由水乳状石油树脂，高分子聚合物（水性环氧树脂A-B组份材料），填料，颜料，抗氧剂等多种成分组成。

产品具有如下特点：1、路德威尔公司自行研制的混凝土病害修补材料主要由水泥、石粉、乳化沥青及外加剂组成，当用于水泥混凝土表面，凝固后强度可完全满足混凝土强度要求。

2、路德威尔公司开发的道路微表处混合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检测达优等品指标要求。

3、道路微表处混合料中添加了高分子聚合物（水性环氧树脂A-B组份材料），防水效果好，可成功防止盐害对水泥混凝土制品的侵害。

4、可根据用护要求配成不同色泽，色泽鲜艳，不易褪色。

5、施工方便，可采用多种方法施工。

6、产品均为水性涂料，无毒无味，属环保产品。

7、产品经山西省建筑科学研究院按国标GB/T9755-2001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。

混凝土坑槽修补专用材料的组成混凝土坑槽修补专用材料由彩色乳化沥青、液体SBS改性剂、一定级配的彩色石料、稳定剂及添加剂（水性环氧树脂A-B组份材料）配制而成。

混凝土坑槽修补专用材料的性能比重 : 约1500kg/m3凝固时间 : 2-4小时/20℃与水泥混凝土粘结强度: ＞0.8N/mm2与沥青的粘接强度: ＞0.4N/mm2施工对气温的要求⑴施工及养生期内的气温应高于10℃；⑵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。

施工对原路面的要求⑴水泥混凝土施工路面密实度、压碎值必须达到国家道路标准，如水泥混凝土路面大面积松软，不建议采用挖补式修补方案。

水泥路面灌缝施工⑴开桶或开袋检查彩色混合料是否正常，在正常情况下，混合料呈均匀糊状，如发现有少量沉淀，但人工搅拌后可搅匀，则仍可使用，如发现已明显结团并无法搅匀时，则弃去。

⑵彻底清除缝隙泥土、杂物等，吹干。

⑶沿缝隙灌入高分子彩色混合料（第一次）。

一般情形下，灌两次，第一次破乳并初凝后方可再灌第二次。

⑷一般在次日进行第二次灌缝。

观察灌缝表面情况，表面下沉、干燥、出现细小裂缝后，沿缝隙灌入高分子彩色混合料（第二次）；初期养护，养护期间禁止一切车辆和行人通行。

⑸缝隙完全凝固，处理表面，刮掉表面洒溢的彩色混合料，保持现场整洁。

⑹及时开放交通。

第二章、水泥混凝土路面基层病害的处理方案（一）、检测1脱空检测的必要性为分析病害产生的原因，以及病害发生的范围和发展的趋势，为病害治理提供科学的决策依据我公司运用探地雷达和落锤式弯沉仪对脱空部位进行了全面检测。

工程实践证明，脱空状态下水泥混凝土路面的受力状态是极为不脱空的程度，及时采取有效的修复措施，以阻止此类结构性破坏的发展将是极为重要的，这应当是水泥混凝土路面评价和修复的重点之一。

2、工作内容在公路探地雷达测试中，主要采用意大利IDS公司生产的RIS 高精度雷达和落锤式弯沉仪进行混凝土路面病害及病害部位确定的探测。

在确定脱空部位后，针对其脱空位置进行板底注浆。

3、检测原理与检测结果分析目前检测板底脱空的主要方法有探地雷达和FWD检测两种方法。

FWD虽然能判断是否有脱空区存在，但是对脱空区的具体位置判断却不直观。

探地雷达原理简单,能直观的估算出脱空区的位置。

但是测试准确性低于FWD。

因此我们采用了探地雷达和FWD同步检测、分步对比分析数据的方式进行脱空区的判断。

4、雷达图像的分析在探地雷达测试中，例如翼城东收费广场，我们发现02车道板底脱空比较严重。

脱空分为两层，其一是距地面深20--30cm处，有3-6cm的脱空区域。

其二是距地面深60—70cm处存在25—35cm的空洞区域。

另外5—1计重泵处也存在严重的脱空。

5-2到5-4均为距地面深20--30cm处，3—6cm的板底脱空。

如图（1）（2）：图1 板底脱空与板底空洞图 2 板底脱空5、落锤式弯沉仪数据分析FWD判断板底脱空的分级标准的确定我国《水泥混凝土路面设计规范》、《公路水泥混凝土路面养护技术规范》（JTJ073.1-2001）的规定，板底脱空的评价指标为板角弯沉大于15（0.01mm）。

该指标是贝克曼梁的静态弯沉指标，在脱空检测时需要将FWD与贝克曼梁进行比对试验，建立动态弯沉与静态弯沉的相关关系。

在实际运用中，利用FWD进行脱空程度判定时借鉴此标准，对大量的判断为轻微脱空和严重脱空的板块进行FWD弯沉的的测试，总结出了水泥砼路段板底脱空评定的经验标准如表1所示：表1 基于测定弯沉值的水泥路面板底脱空分级标准(单位：0.01mm)（二）、板底注浆施工工艺注浆技术是水泥混凝土路面修补的一种有效措施，已被广泛认同。

但从大量的工程实践可以看出，注浆要取得良好的效果，必须对各关键环节进行细致研究。

面板脱空位置的确定、压浆材料的性能、压力大小、控压时间等均需严格控制，否则不但浪费人力、物力，而且可能造成路面的进一步破坏，水泥面板容易产生新的裂缝，扩大旧的裂缝，路面使用性能下降直至迅速破坏。

1、施工工艺流程图如下：2、板底注浆施工工艺1、布孔根据实际情况布置注浆孔，一般情况下在路肩边沿先钻孔，每隔2—3米布设一个做封堵注浆，然后在中间和靠近中央隔离带布设注浆孔，呈梅花状。

2、钻孔调浆钻孔直径为40mm，钻孔深度为钻穿路面至精加工层88—90cm；由专门的技术人员调浆，控制好浆液的浓度、流动性、可泵性。

3、压浆注浆采用单液注浆系统，及将浆液在拌浆桶中预先调制好，用挤压泵压进，使整个路面板块底部充满浆液，达到均匀加固的目的，注浆完成后，路面与基层之间的脱空层完全填注密实，整块板底均有密实的固结体。

4、注浆压力根据经验值一般灌浆压力控制在0.4-0.6MPa之间，要求略抬动路面砼板块，使整个路面砼板块底部充满浆液，注浆完成后，混凝土路面与基层之间的脱空层完全填灌密实，整块板底均有密实的固结体，并保证路面的平整度。

5、配合比的确定板底脱空的原因，大部分由于路基的自然沉降，地表水通过板块之间的缝隙渗入到空隙中，重载车通过时，空隙内的水和泥土从缝隙中被挤出，导致路基与路面板块之间出现空隙。

处治此类病害主要是防止地表水的侵入并对基础进行填充、补强和加固。

因此配合比浆液的结石体经实验证实防水、抗渗性能优越，且该结合体为弹塑体，足以填补路基与板之间的空隙，且具备与基础相匹配的强度。

根据水泥混凝土路面的破损实际情况结合我公司多年实际经验，确定采用水泥乳化沥青添加剂混合料作为注浆材料。

水泥、乳化沥青、保护剂、水按配比混合，所得混合料具有补强、防水特点。

属于半刚性材料，凝结速度快在注浆完成后4—6小时可开放交通。

3、板底注浆过程中特殊情况的处理1 注浆中断找出注浆中断原因，尽快解决恢复注浆；如不能立即恢复注浆，应立即冲孔或扫孔，而后恢复注浆；如冲孔或扫孔有困难，则应松开止浆塞，上拔注浆管，以免造成注浆事故。

2 串浆在注浆过程中，如果出现浆液从其他钻孔内流出的现象，可加大第一序孔间的孔距；适当延长相邻几个序孔先后施工间隔时间，待前一次序孔注浆的浆液基本凝固后，再开始后一序孔的钻注工作。

3 冒浆在注浆过程中，浆液沿着裂隙或层面往上串或在路基边坡或路堑串出的现象，称为冒浆。

一般可采用表面堵盖、低压、浓浆、限流、限量、间歇注浆的方法注注，必要时可在浆液中掺入速凝剂。

4 大量漏失采用低压、浓浆、限流、限量、间歇注浆的方法处理；必要时，可注入砂浆或其他充填料先堵大通道；采用水泥—水玻璃或其他速凝材料。

5 路基瞬间下沉因浆液配合比的失误，或冒浆、漏浆严重，地基扰动后路面在轴载的作用下，即可产生瞬间沉降；马上停止注浆、调整水灰比；用高吸水性材料吸收土层中的自由水；用低压、浓浆、限流、限量做好帷幕。

第三章、病害表面处理水泥混凝土路面经过长期行车载荷，容易出现剥落、麻面、坑洞、翘起、面板隆起、沉陷、接缝边缘破损、错台、板面断裂、角部断裂、横断开裂、纵断开裂、龟裂等病害。

经过调查后，建议采用进口高分子材料为主的新材料和新工艺对路面病害进行修补、灌缝处理，之后进行微表处养护，更可对路缘石、防撞墙进行修补美化。

具有速度快、成本低、更加环保、防水防盐害、占道时间短、延长道路使用寿命等显著特点，能够满足高等级公路各项指标要求。

水泥混凝土修补专用材料由高分子聚合物、液体SBS改性剂、一定级配的石料、稳定剂及高分子添加剂配制而成。

专用材料的性能比重 : 约1500kg/m3凝固时间 : 2-4小时/20℃与水泥混凝土粘结强度: ＞0.8N/mm2与沥青的粘接强度: ＞0.4N/mm2一、施工前的准备工作（1）高分子材料、改性沥青材料等进场后，取样对其进行各个项目技术指标的检测。

矿料进场后在料厂使用配料机按照设计配合比确定的掺配比例进行配料，并把矿料中的超大粒径筛出支去。

配成后的混合料集中堆放，测定含水量，测出含水量——单位体积干容重曲线图。

（2）施工前对机械设备进行严格的检修，确认机械性能稳定良好后，对车辆进行标定，当矿料含水量发生变化时，根据试验室提供的含水量——单位体积干容重曲线图调整料门开度、细骨料转速比、用水量。

二、混凝土路面坑槽、裂缝、边角破损等病害修补。