水泥混凝土路面修补材料的研制和应用

摘要：水泥混凝土路在使用过程中，因施工质量等原因造成路面产生裂纹、断板、露石等现象。JH24-25型或JH48-25型水泥混凝土修补材料，24h或48h其主要性能符合公路修补要求。半年来，在黑龙江、吉林省部分高等级公路进行快速修补，初见成效。现处于推广应用阶段，使用前景很好。

关键词：特种水泥；早强；补偿收缩；耐久；JH24-25型、 JH48-25型特种混凝土

0 引言

　　2006年9月，由吉林省建筑材料工业设计研究院研究，吉林省航起机场场道材料有限公司生产《机场水泥混凝土道面修补用JH型水泥混凝土》项目通过吉林省建设厅及新产品鉴定。2007年5月受黑龙江佳木斯世俊路面裂纹处理有限公司，吉林省中交路桥科技有限公司等单位的委托，吉、黑两省高等级公路在建设及使用阶段出现不同程度断板、脱皮、露石等现象，为保证公路建设验收及长期安全运行。项目组通过半年多的研制与应用，JH24-25型、JH48-25型公路路面修补混凝土曾在佳木斯市同三公路、长春市长-双公路等试点应用，施工单位及用户反映良好，现将主要技术资料归纳如下：

1 原材料的选择

　　项目组在半年内进行了36组混凝土配方与17组砂浆配方试验，初步确定原材料的品质要求。

　　⑴ 水泥的制备

　　以新型干法水泥生产线熟料为主要组分加入混合材料粒状高炉矿渣及缓凝剂专用石膏，经过粉磨成一定细度的水硬性胶凝材料称之特种水泥，其熟料品质符合JC/T853-1999，且抗压强度≥55.0Mpa。

　　⑵ 外加剂0#

　　此材料外进，以硅酸三钙、氟铝酸钙为主要成分粉状材料。

　　⑶ 外加剂及缓凝剂

　　外加剂以高效减水剂为主，缓凝剂减缓混凝土中水泥的水化硬化。

　　⑷ 膨胀掺合料

　　以膨胀剂与缓凝剂两种成分组成。

　　⑸ 中砂

　　以中砂为细骨料，除了考虑颗粒级配、细度模数达到GB/T14684-2001《建筑用砂》规定，中砂的含泥量≤1%为佳。

　　⑹ 碎石

　　按照公路修补材料要求，以碎石为粗骨料，不但要考虑石材的抗压强度，而且必须检测骨料碎石的颗粒级配及含泥、泥块含量等项目。符合GB/T14685-2001《建筑用碎石、卵石》规定，其中颗粒级配应为连续粒级，针片状≤10%，最好≤5%，含泥量≤1%。

　　根据修补厚度如70mm，选择公称粒径5-31.5 mm；修补厚度30 mm ，选择公称粒径5-16mm。

2 公路修补材料配合比试

　　从表1可见，序号1：48h水泥混凝土抗压强度41.3MPa，符合2d抗压强度≥25.0MPa，抗折强度4.95MPa，符合2d抗折强度≥4.5MPa规定。

　　序号2：由于特种水泥0.9，外加剂0#0.1与序号1相近配合比，1d抗压强度38.5 MPa，超过25.0 MPa规定，抗折强度6.5 MPa，超过4.5 MPa规定。

　　序号3与序号2不同之处，膨胀掺合料从0.13提高到0.15，1d水泥混凝土干缩序号3优于序号2，序号4与序号1不同之处，膨胀掺合料从0.13提高到0.15，2d水泥混凝土干缩序号4优于序号1，序号3-1d抗压强度优于序号2。

　　综合考虑序号4、序号2分别作为符2d与1d公路修补材料最佳配合比。

　　序号5-序号8，1d砂浆，由于每立米砂浆水泥用量574kg即特种水泥+外加剂0#。

　　序号1-序号4，每立米混凝土水泥用量417kg左右，从砂浆28d抗压强度40.0-42.4MPa，而混凝土28d抗压强度56.5-58.0MPa，故放弃砂浆作为路面修补，采用细石混凝土作为15-30（mm）厚度修补。

3 施工方法

　　遵循省级公路修补要求，结合实际施工的经验或实践，按照吉林省建筑材料工业设计研究院提供的施工要点、试验数据，以吉林省航起机场场道材料有限公司生产产品，执行公路修补规定、吉林省交通厅规定，断板修补70mm厚度等要求。

　　⑴ 首先通过委托方提出要求，与施工方签订合同，在要求修补施工区域内划线。如修补混凝土，提前预备合格中砂、一定粒径碎石，达到规定含泥量。包括水泥等运至工地。

　　⑵ 公路修补作为安全施工，施工期间做隔离措施。用经过操作培训人员，考核合格后上岗，然后正常施工。

　　⑶ 用切割机切割，以凿岩机凿开旧混凝土，表面破坏如露石处理，用手提切割机打毛，将坑内旧混凝土杂物清理干净。

　　⑷ 用水将浇灌区域淋水保潮。

　　⑸ 按规定配合比，水泥等材料与砂、碎石干拌30秒，尽量采用强制搅拌机搅拌，将外加剂及缓凝剂溶于规定量水中溶解，加入外加剂水溶液湿拌1.5分钟。预埋分割缝板条或聚苯乙烯EPS板。

　　⑹ 人工将坍落度为20±10mm混凝土料浇入区域内

　　⑺ 用抹子将混凝土分布均匀，以振捣器振实，然后用抹子抹平。

　　⑻ 待30分钟后，表面发干，混凝土达到一定强度，压光，过10-30分钟拉毛防滑处理。

　　⑼ 从加入水开始约1小时用塑料布保潮养护。

　　⑽ 待6-12小时后，适当淋水养护或覆盖湿砂养护。

　　⑾ 继续养护3-7天，一般1天混凝土施工，2天通车；2天混凝土施工，3天通车。

　　⑿ 由于重载车上修补区域，要求修补混凝土抗压强度C40为宜。施工温度15-35℃，低于15℃配合比有所变化。

4 试点应用实例

　　6月30日，我们将吉林省航起机场场道材料有限公司生产JH24-25型、JH48-25型材料进行试验修补，其路面修补厚度30mm或50mm，地点在长春龙嘉机场一处水泥混凝土公路，7月27日将所配制的1天砂浆

　　在龙嘉机场另一处水泥混凝土公路修补。8月初，在长春-双阳原胡家店收费站进行1天砂浆15-30（mm）厚度试点修补。9月10日又在原胡家店收费站进行24小时细石5-10（mm）混凝土及5-31.5（mm）、25-70（mm）厚度修补，以1天或2天公路修补材料施工经过1周1个月观察，经过实际运行，如原胡家店收费站，运行车辆频繁，载重量80吨/辆左右，汽车研压修补混凝土无破坏现象，修补砂浆基本完好。

　　7月中旬，我们在佳木斯市同江加油站，原来使用其它材料修补7次均出现破损现象，本公司生产的公路修补材料使用效果良好。

　　8月份在长春-磐石烟囱山之间公路进行试点修补初见效果。

　　经过2个多月，工程施工应用，结合施工单位总结掌握施工技术，共使用40余吨水泥基材料配制快凝快硬混凝土进行路面修补，初见成效。

5 结语

　　⑴按照公路修补工程施工要求，原高等级公路路面混凝土28天抗压强度≥25.0MPa，抗折强度≥4.5MPa，故研究的快凝快硬混凝土在24小时或48小时之内达到以上两个基本技术要求。

　　⑵ 以《机场水泥混凝土道面修补用JH4-30型水泥混凝土》技术为基础，在原有4小时水泥混凝土抗压强度≥30.0MPa，进行技术延伸，通过科学配方，试验室配方优化，干缩性能1天-3个月≤300×10-6，属于补偿收缩混凝土系列产品，经过试点应用效果符合公路交通规定。

　　⑶严寒地区黑龙江省、吉林省，该项目水泥混凝土28天抗压强度≥50.0MPa，经过300次抗冻性试验，此试验结果正在进行中，耐80%NaOH溶液1个月，耐15%NaCl溶液1个月，主要考虑碱骨料反应，冬季除雪等因素，试验中进行专项检测，实际工程中经过1年、2年以上考验，确保交通安全畅通。

　　⑷ 施工方法很关键，分割缝设置，大面积施工如长4米，宽4米，则中间留分割缝，1天以后抹砂浆，可以释放应力，避免产生裂纹，原有断板裂缝应该在裂缝处加宽处理。未贯通裂缝，修补区域避免三角形或异形，要求为长方形或正方形。修补厚度一般为70mm，15-70mm为宜。

　　⑸ 砂浆修补成本高，且28天抗压强度不如水泥混凝土材料，故选择细石混凝土作为原道面脱皮露石修补。

　　⑹继续作好试验，见证施工和验收等工作，以确保公路建设验收及公路长期安全使用，待试点应用以后再作出全面总结，不断作好评价推广应用工作。

　　作者简介:吕国惠，男，42岁，吉林省德惠市鑫雨水泥有限责任公司，副总经理，工程师。