摘 要:黑龙江省1999年前修筑的水泥混凝土路面出现早期表面损坏的现象比较多,介绍了一种新型建筑材料———聚合物水泥混凝土,这种新型材料的应用解决了黑龙江省水泥混凝土路面出现的各种病害问题。
关键词:聚合物;水泥混凝土;应用
中图分类号:U4161217 文献标识码: C 文章编号: 1008 - 3383 (2007) 02 - 0034 - 02
1 前 言
聚合物水泥混凝土,它是以聚合物和水泥共同作胶结材料,与骨料结合形成的聚合物水泥混凝土。聚合物在混凝土内形成膜状体,填充水泥的空隙,增强与骨料的粘结。聚合物水泥混凝土使用的材料有水泥、骨料、水以及聚合物和助剂。由于混凝土中的孔隙被聚合物填充或被聚合物膜封闭,使混凝土的吸水性和渗透性明显下降,因此聚合物水泥混凝土的冻融耐久性得以改进。另外,聚合物纤维横跨在微裂缝上,它的粘结作用有效地阻止裂缝的扩展。聚合物改性水泥复合材料的断裂韧性、变形性能都比水泥材料有很大的提高,弹性模量明显降低。这种材料在磨损过程中,由于在磨损表面有一定数量的有机聚合物起到粘接作用,防止水泥材料的颗粒从表面脱落,可使水泥混凝土的耐磨性大幅度提高。聚合物改性水泥混凝土优良的综合性能使其成为水泥混凝土路面病害修补恢复路面表面使用功能的理想材料。
黑龙江省1999年前修筑的水泥混凝土路面出现早期表面损坏的现象比较多,其主要原因是因为当时对水泥混凝土抗冻融性重视不够,秋雨渗水,冬季冰冻以及除冰盐的使用使混凝土路面表层经受盐蚀和冻胀损坏,其病害形式主要有:纹裂、网裂、起皮、磨损、露骨、坑槽、孔洞。在损坏程度不很严重时,如果不及时修复,破损将快速发展,会进一步影响行车安全和道路的使用寿命。路面罩面是对混凝土路面表层破坏维修的一种最佳方法,维修费低,能有效恢复使用功能。混凝土道路路面表面功能恢复性养护使用聚合物水泥混凝土,可根据路面表层破坏程度的不同,采取薄层或超薄层面修补方法恢复路面功能,维修施工便捷,成本也不高。
2 薄层罩面
(1)对表层破坏较严重的水泥混凝土路面,需采用薄层罩面修补时, 罩面层厚度为8～35 mm。罩面层厚度8～20 mm时, 用水泥改性剂配制的罩面砂浆修补;大于20 mm时,用罩面细石混凝土修补。对修补用的罩面砂浆和细石混凝土用膨胀剂进行补偿收缩;水泥改性剂配制的界面处理剂进行辅助粘结。罩面层外观质量好,几乎无修补痕迹,与相邻混凝土板无明显的色差,很多薄层罩面已有三年以上的行车考验, 2001 年对国道G015 牡丹江横道段K210 km处进行了600多m2 的薄层修补,修补效果很好。薄层罩面施工要求较高, 维修速度较慢, 一般为10～20 m2 /h;养护一般为2～5 d。
(2)薄层罩面工艺流程
罩面前修补—路面高压水清洗—凉干或吹干—刷界面处理剂—刮铺罩面砂浆或细石混凝土—振捣、抹光、压纹—拉(压)缝—养护—开放交通。
3 超薄层罩面
(1)对表层破坏不太严重的混凝土路面,可采用超薄层罩面进行维修。罩面层厚度3～8 mm。超薄层罩面可阻止路面表层破坏不进一步发展,恢复路面的使用性能,而不追求修补区与相邻混凝土在外观上的一致性。超薄层罩面施工便捷,用于冰雪地区盐剥蚀的罩面维修工程已经过两个冬季的使用考验,效果良好。
超薄层罩面施工方便,施工速度快,维修成本低。若机械配套齐全,施工速度可达30～50 m2 /h;养护时间一般为1～3 d。
(2)超薄层罩面工艺流程
罩面前修补—路面高压水清洗—凉干或吹干—涂刷界面处理剂—刮铺罩面砂浆+ (压防滑纹) —拉(压)缝—薄膜养护—开放交通。
4 罩面施工用材料
水泥:使用强度等级不低于42. 5MPa的硅酸盐类水泥,也可使用强度等级不低于32. 5MPa的铝酸盐或硫铝酸盐类水泥。
砂使用洁净的中粗砂,细度模数大于2. 6,含泥量小于0. 5%。
水泥改性剂: Sc水泥改性剂系列。
早强剂:硫酸钠。当薄层罩面不用于桥面,且一时无法购到硫酸钠时,允许使用氯化钠(食盐)代替,掺量减半。
水:洁净河水或可饮用水。
养护材料:薄膜。
5 罩面施工用设备
发电机、喷砂或冲砂机、高压清洗机、空压机或风力灭火机、砂浆拌合机。
6 罩面施工工序与技术要求
(1)罩面前修补:对表面坑洞的修补,修补方法是将坑洞凿成下凹形,较大的坑洞填早强(聚合物)水泥混凝土,较小的坑洞填早强(聚合物)水泥砂浆。
(2)路面高压水清洗:用高压水清洗机冲洗,局部人工用钢丝刷配合。
(3)凉干或吹干:在刷界面处理剂前用空压机或风力灭火机吹去表面的积水。
(4)配界面处理剂:用与罩面砂浆相同的水泥和水泥改性剂配制,比例为水泥∶改性剂= 1∶1,用电动搅拌机(冲击钻)搅拌至均匀粘稠状,使水泥在水泥改性剂充分分散均匀。在使用时,还应定期人工搅拌,减少和避免水泥沉底。配制好的界面处理剂应在1 h内用完。
(5)刷界面处理剂:当路面表面潮而无积水时,涂刷界面处理剂。一般使用硬粽刷涂刷,要求涂刷薄而均匀。界面处理剂涂刷在待粘结的旧混凝土上后,干燥较快,要边刷界面处理剂边铺罩面砂浆,必须在界面处理剂未干前用罩面砂浆完全覆盖界面处理剂。
(6)拌罩面砂浆或混凝土:当使用铝酸盐或硫铝酸盐类水泥时必须使用与铝酸盐或硫铝酸盐类水泥相适应的专用水泥改性剂,且水泥改性剂用量不低于水泥用量的40%。
当砂的模数较大和含泥量较小时,砂用量取上限或水泥改性剂用量取下限;水的用量根据拌合砂浆的可施工性确定。罩面砂浆或混凝土随拌随用, 拌和好的砂浆或混凝土应在30 min内用完。
(7)铺罩面砂浆或混凝土:当界面处理剂刷好后迅速铺上罩面砂浆或混凝土。对薄层罩面修补可用平板振捣或振动梁振实,人工修平做面、压纹;对超薄层罩面修补可直接用木条紧贴路表面刮平,不留多余的罩面砂浆,使罩面砂浆越薄越好,木条的适宜宽度为5～10 cm,长度为30～50 cm,厚度1～2 cm,刮铺工具也可使用塑料板等其他轻质板材,罩面砂浆刮平后,会形成自然粗糙的表面,不压纹已完全可满足抗滑要求,也可用压纹滚压纹,若用压纹滚压纹时,应在刮平罩面砂浆后尽快进行,以免在压纹中破坏将成膜的罩面。
(8)拉(压)缝:摊铺的罩面砂浆或混凝土成型后暴露在空气中,聚合物将很快成膜,会很快失去可塑性或流动性,约1～2 h,当表面砂浆出现凉干痕迹时,用抹刀或铁板沿原混凝土接缝拉(压)缝,使罩面层在原接缝处基本断开,减少由于混凝土板的温度变形给罩面层接缝处界面造成不良影响。
(9)养护:成型表面无粘性时,铺塑料薄膜,薄膜搭接20 cm以上,并在薄膜面上铺洒砂或泥土,使薄膜紧贴罩面层,确保罩面得到良好的养护。
(10)开放交通:根据罩面砂浆的强度发展确定开放交通时间。在气温20～30 ℃时,一般要求养护3 d。养护时间延长对罩面层的强度和耐久性有利。当要求提前开放交通时,一方面在拌和罩面砂浆时可适当增加早强剂(硫酸钠)的用量,但最大用量不大于水泥用量的2%。使用快硬水泥时可根据强度发展速度养护时间缩短至24～36 h。
7 施工注意事项
(1)由于罩面砂浆、净浆或混凝土的可施工性和早期养护非常重要,在太阳曝晒和大风天气很难做好,因此应避免在这种气候条件下进行罩面施工。最适宜的施工气候是水蒸发速度较慢的阴天和晚上。
(2)为获得良好的粘结作用,必须做到在界面处理剂未干(聚合物未成膜)时铺罩面砂浆或混凝土,且在开放交通前提前半天揭开养护薄膜,使聚合物提前成膜。
