淺析成膜劑在高速公路路面施工中的應(yīng)用

熊瑞忠

摘要:滑模攤鋪水泥混凝土路面施工速度快,暴露表面積大,養(yǎng)護(hù)的工作量大,世界各國(guó)和我國(guó)都推薦采用噴灑成膜劑這種快速養(yǎng)護(hù)新工藝。文章闡述了水泥混凝土成膜劑種類、養(yǎng)生期間應(yīng)注意的事項(xiàng)、成膜劑的使用機(jī)理,為類似工程施工單位提供參考與借鑒。

關(guān)鍵詞:水泥混凝土路面;成膜劑;養(yǎng)生期;聚合物;公路施工

中圖分類號(hào):TU561文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1009-2374(2009)22-0044-02

我國(guó)現(xiàn)在的高等級(jí)(含高速)公路大型滑模機(jī)械施工的水泥混凝土路面,與施工速度慢的人工施工相比,對(duì)養(yǎng)生材料提出了特殊要求。人工施工可以采用圍水養(yǎng)生和覆蓋養(yǎng)生措施?？焖俚幕備伿┕?每天單幅可施工1km以上,最多1.6km,要求路面養(yǎng)生7d以上,養(yǎng)生面積超過6×104m2,養(yǎng)生用水、運(yùn)輸、勞力和覆蓋材料要求過多,采用傳統(tǒng)的養(yǎng)生方法無法滿足需要。成膜劑是滑模攤鋪水泥混凝土路面施工工藝中的必備材料和主要養(yǎng)生手段。但是,目前國(guó)內(nèi)對(duì)成膜劑的介紹資料較少,很多水泥混凝土路面施工技術(shù)人員對(duì)此有些陌生。因此,對(duì)各種成膜劑的種類、作用原理、各自的特點(diǎn)以及各種品牌的成膜劑對(duì)水泥混凝土路面滑模施工質(zhì)量的影響進(jìn)行介紹是必要的,希望同行們能高度重視,確保大型滑模機(jī)械攤鋪水泥混凝土路面的施工質(zhì)量。

一、水泥混凝土成膜劑種類

成膜劑,又稱養(yǎng)護(hù)劑?；備佀嗷炷谅访媸┕に俣瓤?暴露表面積大,養(yǎng)護(hù)的工作量大,世界各國(guó)和我國(guó)都推薦采用噴灑成膜劑這種快速養(yǎng)護(hù)新工藝。水泥混凝土成膜劑主要有以下幾種類型:

(一)水玻璃型

常用的水玻璃,按其含堿金屬的名稱分為3類:鈉水玻璃(Na2O·nSiO2)、鉀水玻璃(K2O·nSiO2)和鋰水玻璃(Li2O·nSiO2)。按其物理狀態(tài)又可以分為固體水玻璃和液體水玻璃。因其水溶液呈堿性,遇酸分解并析出硅酸的膠質(zhì)沉淀,空氣中二氧化碳也能引起其分解,因此限制了它的應(yīng)用范圍。

(二)乳化石蠟型

乳化石蠟型成膜劑中的主要材料是石蠟。石蠟又稱礦蠟,是從石油中提煉出來的固體石蠟烴混合物,由多種碳?xì)浠衔?主要是正構(gòu)烷烴組成,還含有異構(gòu)烷烴、環(huán)烷烴及少量的芳烴。工業(yè)石蠟的碳原子數(shù)一般為21~26,相對(duì)分子質(zhì)量范圍為280~540。純的石蠟為白色,無臭、無味。含有雜質(zhì)的石蠟呈黃色,相對(duì)密度為0.9g/cm3,沸點(diǎn)范圍為300~350℃,熔點(diǎn)為40~76℃。石蠟易溶于苯、氯仿、石油醚、二磷化碳、四氯化碳等各種礦物油和大多數(shù)植物油中,微溶于乙醇、丙酮,不溶于水、甲醇。石蠟的熔點(diǎn)越高,溶解度越小。石蠟的化學(xué)性能較為穩(wěn)定,不易與堿類、無機(jī)酸類及鹵代烴起作用。在乳化石蠟型成膜劑中,石蠟是作為粘結(jié)在表面的防護(hù)劑。

(三)聚合物單體樹脂乳液型

聚合物單體樹脂乳液型成膜劑是以聚合物單體樹脂作為產(chǎn)品的成膜物質(zhì),是代替?zhèn)鹘y(tǒng)水玻璃等無機(jī)成膜物質(zhì)、實(shí)現(xiàn)綠色環(huán)保的必然趨勢(shì)。不飽和烯類單體經(jīng)自由基引發(fā)聚合反應(yīng),反應(yīng)時(shí)采用增塑、交聯(lián)改性工藝,調(diào)整軟、硬單體的比例,賦予聚合物優(yōu)異的物理及化學(xué)性能。雖然該聚合物在成膜前易被雨水沖掉,但是其成膜后具有耐寒、耐水、耐酸堿、耐溶劑,對(duì)氧、臭氧和紫外線穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn),且能在常、低溫成膜,施工性能良好,是優(yōu)異的水泥混凝土界面處理劑。

二、成膜劑的作用原理

成膜劑的主要功能是在表面形成一層不透水的薄膜,阻止水泥混凝土中水分蒸發(fā),改善濕度條件,這是達(dá)到水泥混凝土路面養(yǎng)生目的的經(jīng)濟(jì)、快速有效的養(yǎng)生新工藝(技術(shù))。

水泥混凝土中的拌和用水量,除了提供水泥水化需要外,有相當(dāng)一部分是為了提供拌和物潤(rùn)滑,即保證工作性而多加的水。這部分水如果不蒸發(fā)的話,被認(rèn)為是足以保證水泥混凝土自身強(qiáng)度的增長(zhǎng),即滿足其養(yǎng)生需要的。

在水泥混凝土路面表面噴灑了成膜劑,不同類型成膜劑的作用原理不相同,但主要有反應(yīng)型和非反應(yīng)型兩種。典型的反應(yīng)型是水玻璃類的成膜劑,當(dāng)其與水泥水化時(shí)釋放出的Ca(OH)2發(fā)生反應(yīng),在表層1~3mm的滲透層范圍內(nèi)快速生成水化硅酸鈣,同時(shí)封閉孔隙,形成堅(jiān)硬的耐磨薄膜硬殼,阻止表面水分蒸發(fā)和散失。它屬于耐磨型的成膜劑。對(duì)于氯-偏二元高聚物乳液,當(dāng)乳液中水分蒸發(fā)后,兩種聚合物靠攏接觸,也發(fā)生共聚反應(yīng),封閉水泥混凝土表面氣孔,達(dá)到養(yǎng)生目的。其成膜之前在路面上不滿足抵抗雨水沖刷的要求,但成膜后具有耐寒、耐水、耐酸堿、耐溶劑,對(duì)氧、臭氧和紫外線穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。乳化石蠟和乳化瀝青型成膜劑不發(fā)生化學(xué)反應(yīng),當(dāng)其水分蒸發(fā),乳化顆?？繑n,只發(fā)生脫乳,自身形成封閉薄膜層,達(dá)到防止水泥混凝土路面水分蒸發(fā)和散失的目的。它屬于普通型的成膜劑。

三、路面養(yǎng)生中成膜劑的使用

(一)養(yǎng)生期間注意事項(xiàng)

當(dāng)混凝土面板修整完畢后應(yīng)進(jìn)行養(yǎng)生,使路面在開放交通時(shí)具有足夠的強(qiáng)度和質(zhì)量。養(yǎng)生期間應(yīng)注意:

1.防止混凝土面板的水分蒸發(fā)和風(fēng)干產(chǎn)生收縮裂縫。

2.須采取措施減小溫度變化,避免混凝土產(chǎn)生溫度應(yīng)力。

3.應(yīng)控制交通以防止人畜和車輛等損壞混凝土面板的表面。

4.養(yǎng)生時(shí)間按混凝土抗彎拉強(qiáng)度達(dá)到3.5MPa以上的要求,以試驗(yàn)確定,通常為14d。

5.養(yǎng)生初期為減少水分蒸發(fā),避免陽光照射、風(fēng)吹、雨淋等,可采用活動(dòng)網(wǎng)罩全面遮蓋。

6.采用灑水濕養(yǎng)時(shí),可用草袋或麻袋覆蓋,每天噴濕至少2～3次,也可采用養(yǎng)生劑養(yǎng)生。

(二)使用養(yǎng)生劑養(yǎng)生時(shí)應(yīng)注意的問題

1.養(yǎng)生劑的種類及特點(diǎn)。養(yǎng)生劑主要有溶劑型、乳液型、表面硬化耐磨型及著色型等。國(guó)內(nèi)多采用石蠟基、水玻璃型和聚合物單體樹脂基等養(yǎng)生劑。其特點(diǎn)如下:乳化石蠟基養(yǎng)生劑保水率在70%～85%,不耐磨;聚合物單體樹脂基保水居中,易被雨淋沖刷掉;水玻璃養(yǎng)生劑保水率僅為60%,硬化快,耐磨性強(qiáng)。

2.加厚噴灑養(yǎng)生劑方式。(1)施工噴灑量為300nd/m2原液;(2)選擇先噴水玻璃養(yǎng)生劑300 ml/m2,再噴石蠟基養(yǎng)生劑300ml/m2;(3)噴灑一層養(yǎng)生劑300ml/m2,再覆蓋塑料薄膜,采用復(fù)合式養(yǎng)護(hù);(4)要求抗折強(qiáng)度保持率大于95%,噴養(yǎng)護(hù)劑養(yǎng)生時(shí),強(qiáng)度損失應(yīng)在5%以內(nèi);噴養(yǎng)護(hù)劑養(yǎng)生時(shí),強(qiáng)度損失應(yīng)在10%以內(nèi)。

3.養(yǎng)生劑的儲(chǔ)存穩(wěn)定性。(1)儲(chǔ)存6個(gè)月不變質(zhì);(2)摻有白色顏料,不沉淀、不結(jié)塊、不結(jié)皮;(3)干燥后,再浸水2h后不得再溶解。

4.噴灑養(yǎng)生劑應(yīng)注意的問題。(1)使用壓力泵(泵壓0.5～1.0MPa),配有拉毛養(yǎng)生機(jī),邊走邊噴,工作壓力為0.4～0.8MPa;(2)在混凝土路面接近初凝時(shí)噴灑,并注意壓縮機(jī)壓力大小,噴頭距路面高低,有風(fēng)和無風(fēng)。要求養(yǎng)護(hù)劑不被風(fēng)刮走;但也不能在混凝土表面留下小麻點(diǎn)。人站在上風(fēng)頭,噴頭高度在30～50cm,均勻噴灑,不偏噴。(3)夏天噴灑摻有白色顏料的養(yǎng)生劑,冬季噴灑摻有黑色顏料的養(yǎng)生劑。這樣,一作為標(biāo)記,保證不漏噴;二作為夏天反射降溫,冬天吸熱。要求養(yǎng)生劑的顏色應(yīng)能褪色。不得稀釋噴灑養(yǎng)生劑,也不準(zhǔn)用農(nóng)藥噴霧器噴灑。

5.養(yǎng)生時(shí)間。根據(jù)混凝土彎拉強(qiáng)度增長(zhǎng)情況而定,養(yǎng)生時(shí)間以混凝土彎拉強(qiáng)度不小于設(shè)計(jì)彎拉強(qiáng)度的80%為宜,般養(yǎng)生時(shí)間為14～27d,不得少于14d,橋面養(yǎng)生不少于2N,摻粉煤灰的混凝土應(yīng)加強(qiáng)養(yǎng)生,應(yīng)不少于28d。

四、結(jié)語

由于高等級(jí)(含高速)公路水泥混凝土路面的表層脫落導(dǎo)致其動(dòng)態(tài)平整度差,從而嚴(yán)重影響其行車舒適性。如果使用水玻璃型成膜劑進(jìn)行高等級(jí)(含高速)公路大型滑模攤鋪施工水泥混凝土路面的養(yǎng)生,就會(huì)出現(xiàn)這種質(zhì)量問題。通過理論研究與多個(gè)項(xiàng)目的實(shí)踐證明認(rèn)為:應(yīng)該淘汰水玻璃型成膜劑;聚合物單體樹脂乳液型成膜劑成膜之前,在路面上由于不滿足抵抗雨水沖刷的要求,只能在旱季施工時(shí)使用,而在雨季時(shí)不得使用;在高等級(jí)(高速)公路水泥混凝土路面大型滑模機(jī)械施工中,應(yīng)廣泛推薦使用乳化石蠟型成膜劑。

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