水泥混凝土快速修补材料教学内容

水泥混凝土路面板块修补问题，一直以来未能得到很好的解决，其根本问题之一就是修补材料的性能不理想。用于水泥混凝土路面板块修补的材料必须符合以下技术要求：

①快硬高早强：路面修补与普通混凝土路面施工不同，一般说来需要修补的混凝土路面大多都是正在使用的道路，不允许长时间封闭交通。因此，修补材料必须具有迅速硬化的性能，使修补路面短时间内达到开放交通的强度要求。

②收缩小：水泥混凝土路面修补，新老混凝土的结合部位往往是最薄弱的环节。造成新老混凝土结合不好的重要原因之一就是新拌混凝土的收缩。收缩会产生收缩应力，从而将新老混凝土在薄弱的结合部位拉开。因此，修补材料必须控制好收缩率。

③具有一定粘性：要提高新老混凝土结合部位的粘结性，就要求修补材料本身具有一定的粘性。

④后期性能稳定，强度发展与老混凝土基本同步：修补材料的后期强度发展速度应与老混凝土基本一致，不得出现强度衰减，但也不要强度发展太快，致使新老混凝土力学性能差异太大，影响路面的整体性能。

⑤耐磨性高，耐久性好

⑥施工和易性好

当前，对于水泥混凝土路面板块的修补材料及修补工艺研究众多，研制出的快速修补材料种类繁多，根据国内外的快速修补材料的使用方法和材料组成将这些材料分为三种：快硬水泥、快硬混凝土、水泥混凝土快速修补剂。它们分别通过水泥品种的选择、加入混凝土掺和料和添加混凝土外加剂达到混凝土快硬早强的目的。根据相关资料研究表明，现已开发出来可用于水泥混凝土路面修补的特种修补材料主要有以下几种：

1）用于快速修补的快硬水泥

①快硬硅酸盐水泥

②高铝水泥

③快硬硫铝酸盐、铁铝酸盐水泥和氟铝酸盐水泥

④高铝水泥和普硅水泥

⑤磷酸盐水泥

⑥碱硅水泥

2）快速修补混凝土

①硅灰混凝土

②偏高岭土混凝土

③纤维增强混凝土和聚合物混凝土

聚合物混凝土(或砂浆)以其良好的抗冲击性、耐磨性、抗渗透性，粘结强度和抵抗混凝土塑性收缩应变等性能成为薄层快速修补混凝土(砂浆)的首选，国内学者对此进行了大量的研究，并取得了丰硕的成果。国内各单位相继研制出各种聚合物混凝土、聚合物改性混凝土、纤维混凝土、掺外加剂、掺合料混凝土、几种修补材料复合的水泥混凝土及修补砂浆等等。具体见表1-1。

④复合型水泥混凝土及砂浆

早强剂、膨胀剂及聚合物乳液配制的复合型水泥混凝土或砂浆，国外如美国、日本和俄罗斯在这方面的研究和应用较早，其中日本发展速度最快。采用聚合物改性的掺有复合外加剂的水泥砂浆配成路面快速修补材料，可做到当天修补当天通车且耐久性好。国内北京市政部门曾采用高效复合早强剂(CNL-4)、聚合物胶粘剂(J-6或YJ-9)，共同掺入水泥混凝土和砂浆

中配制新型水泥混凝土路面修补材料，在北京西二环路上进行了试验性修补，效果较好。此类复合材料用于水泥混凝土路面抢修工程在我国正处于试验阶段。

铁道部科学研究院研制的外掺剂-cNL系列，掺量为水泥重量的3—8％，其中cNL-2为低温、减水、早强复合外掺剂，cNI-3和CNL-4为缓凝、减水、早强复合外掺剂。CNL系列外掺剂对温度极为敏感，因此要根据施工时的气温、原材料的温度正确选用外掺剂的型号及掺量，根据砂石的含水量决定加水量，并将外掺剂拌和均匀。上海市政工程研究院采用硫铝酸盐超早强膨胀水泥再掺配复合外加剂配制的混凝土具有速凝、快硬、早强、微膨胀、负温性能好、宽水比等性能。但其凝结时间太短，施工操作十分困难，因此必须掺配适量的缓凝外加剂。也有工程使用Nx超快硬化剂配制快硬混凝土对断板进行修补，也取得较好效果。但Nx掺量较高，约占水泥量的25％，且还外加膨胀剂、高效减水剂、缓凝剂等。SC-I型水泥强粘结剂是1980年研制成功的路面缺损补强材料，该材料的特点能在老混凝土粘结界面上进行化学反应，形成新的胶结物，使新老混凝土形成整体。SANGYoNG(双龙)细石混凝土早期强度高，施工时只需加水搅拌即可修补，施工操作较为简便，只是价格昂贵，约9000元／吨。聚合物NC粘结剂是1997年研究成功并进入市场的新产品，是以普通硅酸盐水泥和有机材料经复合、聚合而成的微膨胀混凝土粘结剂，特点是界面渗透能力强、凝结时间快、早期强度高、耐酸和耐久性好。有的选用高强度等级的普通硅酸盐水泥、高效减水剂和以甲基纤维素、杜拉纤维、填充料三种材料组成的修补剂，其与水泥混合可形成强度较高的复合结构材料，能满足硬化后的混凝土或砂浆收缩率小、粘结性能好、强度高的要求。Gs型道路混凝土快速修补剂和QTA-I型快速修补剂都选用钙矾石型复合早强矿物掺合料为主要早强成分，以达到综合早强效果，修补应用效果良好。偏高岭土混凝土在国外应用也较多。最近几年，国际上通常采用高性能减水剂的流动性混凝土用于路面施工。日本土木学会以一般工程结构物为对象颁发有流动性混凝土的施工指南，该指南推荐使用密胺磺酸系或萦磺酸系的高性能减水剂。国内生产的高效减水剂有FDN-w、FDN、TQN等。武汉理工大学材料实验室对超快硬磷酸盐胶结料作为混凝土路面修补材料性能的进行了研究。长安大学对由硫铝酸盐、铝酸盐、硅酸盐及高效表面活性剂经复合而成的Hw型超早强快硬修补材料进行了详细的研究。扬州大学水利学院与扬州市市政养护维修工程队对YsM-6超快速砂浆、Ysc-6超快速混凝土、GYM_48快速砂浆等进行了大量的试验研究和实地试验路试验，取得了较好的效果。四川省成都“天福牌”TF系列水泥混凝士道面快速修补剂，是一种高强快硬修补路面材料，在实际工程应用中表现出良好的工程特性和修补效果。具有快凝快硬、早强高(4小时抗压强度达25MPa以上，抗折强度达5．5MPa以上)、耐磨性强、抗干缩、抗冻融与原混凝土相容性好等特点。

3）快速修补剂

由于单一的早强剂或活性剂难以满足快速修补的要求，因此，国内外研究者纷纷开展了快速复合修补剂的研究。快速复合修补剂是在通用水泥中加入一定量的快速修补剂使混凝土达到快硬早强快速通车的目的。目前我国快速修补剂主要有武汉理工大学研制的的R-24快速修补材料；江苏省建筑科学研究研制的JK系列快凝快速修补材料；江苏省交通工程公司研制的KS系列快速修补材料等。江苏省建筑科学研究研制的JK系列混凝土快速修补剂，系以无机材料为主的新型复合材料，它克服了传统修补材料的一些弊端，不仅具有快硬、早强的特点，而且具有收缩小，与老混凝土色差小、粘结力强、耐磨、耐久、施工方便等优点，是目前国内性能较好的水泥混凝土快速修补材料之一。这种修补剂能满足不同开放交通时间