水固比對“修復(fù)王”薄層修補(bǔ)材料性能的影響

孫娜峰 張濤 陳勇 吳方政

（1.杭州修路人科技股份有限公司，浙江 杭州 310023；2.太原國際機(jī)場有限責(zé)任公司，山西 太原 030031）

水泥混凝土結(jié)構(gòu)具有強(qiáng)度高、剛度大、承載能力強(qiáng)等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于重載交通高速公路、橋梁、機(jī)場道路等領(lǐng)域。然而，由于長期輪載、鹽凍剝蝕和碳化等因素的作用，水泥混凝土路面表面容易出現(xiàn)網(wǎng)裂、起皮、剝落、露骨、坑槽等現(xiàn)象，可能進(jìn)一步發(fā)展為裂縫、斷板、破碎板等問題，影響路面結(jié)構(gòu)承載能力和交通安全。

超快硬混凝土“修復(fù)王”材料屬于磷酸鹽修補(bǔ)材料，具有早期強(qiáng)度高、后期強(qiáng)度持續(xù)發(fā)展等特點(diǎn)，黏和性能及抗裂性能優(yōu)異。此外，“修復(fù)王”材料與水泥混凝土的彈性模量和熱膨脹系數(shù)接近，匹配性明顯優(yōu)于有機(jī)聚合物材料。

一、試驗(yàn)原材料及試驗(yàn)方法

（一）試驗(yàn)原材料

1.超快硬混凝土“修復(fù)王”試驗(yàn)選用“修復(fù)王”薄層型材料，由A、B兩組按重量1：1的比例組成。

2.水：自來水。“修復(fù)王”材料配合比如表1所示。

表1 “修復(fù)王”材料配合比及拌和物性能

（二）使用試驗(yàn)方法

1.流動(dòng)性試驗(yàn)：流動(dòng)度為料漿在邊長為600mm的玻璃板面的自由擴(kuò)展度，流動(dòng)性試驗(yàn)如圖1所示。

圖1 流動(dòng)性試驗(yàn)

2.凝結(jié)時(shí)間試驗(yàn)：參考《水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量、凝結(jié)時(shí)間、安定性檢驗(yàn)方法》（GB/T 1346-2011）測定。

3.水化熱試驗(yàn)：將溫度計(jì)插入攪拌好的料漿中，從加水時(shí)間開始觀測并記錄溫度計(jì)的顯示數(shù)值。

4.力學(xué)性能試驗(yàn)：抗折強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度按照《水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)方法（ISO法）》（GB/T 17671-1999）測試。

二、試驗(yàn)結(jié)果與分析

（一）水固比對拌和物性能的影響

水固比對拌和物工作性和凝結(jié)時(shí)間的影響，如表1所示。隨著水固比提高，料漿擴(kuò)展度明顯增大，初凝時(shí)間略有延長，水固比對初凝時(shí)間的影響較?。划?dāng)水固比較低時(shí)，擴(kuò)展度增長速率快，當(dāng)水固比大于10%時(shí)，隨著用水量繼續(xù)增加，擴(kuò)展度增長速度逐漸減緩，并趨于穩(wěn)定。

當(dāng)水固比為10%時(shí)，料漿擴(kuò)展度已達(dá)到300mm，工作性好，料漿表面有少許黑色物質(zhì)析出，如圖1所示，后續(xù)抹面作業(yè)可消除表面黑點(diǎn)。在實(shí)際工程應(yīng)用中，應(yīng)在材料初凝前不斷抹面消除表層氣泡，確保表面密實(shí)。

（二）水固比對水化熱的影響

水固比對“修復(fù)王”材料水化熱的影響，如圖2所示。隨著齡期的增長，料漿內(nèi)部溫度先快速上升，在50分鐘左右達(dá)到最高值，然后逐漸下降，在180分鐘后，料漿內(nèi)部溫度接近室溫。內(nèi)部水化熱隨著水固比的增加呈先上升后下降的趨勢，當(dāng)水固比為10%時(shí)，料漿內(nèi)部水化熱溫度最高，在50分鐘時(shí)，內(nèi)部溫度高達(dá)63℃。該現(xiàn)象可能是由于水固比的提高，增加了“修復(fù)王”材料溶解物質(zhì)的含量，加速了反應(yīng)速度；隨著水固比的進(jìn)一步上升，由于水的比熱容很大，未參與反應(yīng)的水會(huì)吸收部分水化熱。

圖2 水固比對水化熱的影響

（三）水固比對力學(xué)性能的影響

水固比對“修復(fù)王”材料抗折強(qiáng)度的影響，如圖3所示。隨著水固比的不斷增大，材料1h、1d和7d抗折強(qiáng)度均呈現(xiàn)出下降趨勢，主要是因?yàn)樗瘫忍岣?，材料?nèi)部未水化水分含量增加，試塊空隙率增大，降低了試塊的抗折強(qiáng)度，且當(dāng)水固比過大時(shí)，由已試塊折斷的截面可以看出，材料出現(xiàn)了明顯的離析現(xiàn)象。當(dāng)水固比為10%時(shí)，材料仍具有很高的抗折強(qiáng)度，其1h、1d和7d的抗折強(qiáng)度分別為5.0MPa、8.7MPa和9.6MPa。

水固比對“修復(fù)王”材料抗壓強(qiáng)度的影響，如圖4所示。當(dāng)水固比增加時(shí)，材料1h抗壓強(qiáng)度不斷下降，1d和7d抗壓強(qiáng)度呈先下降后上升再下降的趨勢，且分別在9%和8%時(shí)，達(dá)到最大值，主要是由于當(dāng)水固比增加時(shí)，試塊密實(shí)度降低，1h抗壓強(qiáng)度也逐漸減??；當(dāng)水固比較低時(shí)，隨著齡期的推移，內(nèi)部水分為持續(xù)的水化反應(yīng)提供了必要的濕度條件，內(nèi)部含水量大的試塊在1d和7d的水化反應(yīng)程度更高，水化產(chǎn)物也更多；當(dāng)水固比達(dá)到一定臨界值時(shí)，過多的水大幅降低了試塊密實(shí)程度。當(dāng)水固比為10%時(shí)，材料1h抗壓強(qiáng)度達(dá)到33.8MPa，7d抗壓強(qiáng)度為54.7MPa，仍可滿足修補(bǔ)材料的強(qiáng)度要求。

由圖5可知，“修復(fù)王”材料的壓折比隨著用水量提高，呈先上升后下降趨勢；壓折比大小范圍在4%～7%之間，明顯低于普通水泥混凝土或水泥砂漿，說明其具有優(yōu)異的柔韌性，抗開裂性能和抗沖擊能力強(qiáng)，適用于水泥混凝土路面的薄層修補(bǔ)工程。

圖3 水固比對抗折強(qiáng)度的影響

圖4 水固比對抗壓強(qiáng)度的影響

圖5 水固比對壓折比的影響

三、結(jié)語

隨著水固比的不斷增加，“修復(fù)王”材料的流動(dòng)性顯著提高，初凝時(shí)間略有延長，早期水化熱呈先上升后下降的趨勢；“修復(fù)王”材料抗折強(qiáng)度與水固比成反比，抗壓強(qiáng)度隨著水固比的提高呈先下降后上升再逐漸下降的趨勢。當(dāng)水固比為10%時(shí)，“修復(fù)王”材料可自流平，同時(shí)其抗折強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度仍保持在較高水平，可滿足水泥混凝土道面薄層修補(bǔ)的要求。