水泥路面環(huán)氧砼錯臺修復(fù)工藝初探

■黃志新

（福建省港永建設(shè)工程有限公司，泉州 362000）

水泥路面由于具有較高的強度， 良好的車轍性能，優(yōu)異的耐久性、穩(wěn)定性和夜間行車可視性，并且工程造價適中，各國道路部門對其青睞有加[1]。當(dāng)然， 水泥路面也存在一些問題需要進一步探究和改進。 水泥路面在車輛碾壓下，往往會出現(xiàn)路面變形，表現(xiàn)為斷角、塌落、錯臺、裂縫、啃邊等病害形式，特別是錯臺病害，是亟待解決而又沒有很好解決方案的路面病害之一。 為了充分發(fā)揮水泥路面優(yōu)點，克服其不足，多年來一直在摸索探尋一種全新的錯臺修復(fù)新工藝、新材料，以期滿足水泥路面錯臺養(yǎng)護需求。

1 現(xiàn)行錯臺的處理工藝

錯臺的處理，分為基礎(chǔ)處理和路面處理2 類。若是地基病害原因造成的錯臺，必須通過壓漿等工藝進行處置，基礎(chǔ)處置好以后，再行錯臺的表面修復(fù)。 本研究著重討論錯臺的表面修復(fù)，現(xiàn)行的錯臺表面修復(fù)工藝，主要有磨平法和填補法2 種。

1.1 輕微錯臺處置

高差不大于10 mm 的錯臺謂之輕微錯臺，見圖1。 這類錯臺的處置，現(xiàn)行工藝一般采用磨平法，效果也比較好。

圖1 磨平法示意圖

1.2 嚴重錯臺處置

高差大于10 mm 的錯臺稱之為嚴重錯臺，見圖2。 現(xiàn)行工藝對這類錯臺修復(fù)一般采用細石水泥砼或細粒式瀝青砼進行處治。

圖2 填補法示意圖

現(xiàn)行嚴重錯臺的處理工藝，已經(jīng)明顯不適應(yīng)水泥路面的養(yǎng)護需求：當(dāng)采用細石水泥砼或高聚物砂漿進行處治時，需要將擬修復(fù)表面鑿除20～30 mm，修復(fù)面清除干凈后，再將水泥砼或者高聚物砂漿倒入修復(fù)面攤鋪。 隨著人工成本的逐年提高，這種錯臺修復(fù)工藝，每平方米人工鑿除的成本已接近每平方米全部置換的成本， 越來越難以被養(yǎng)護單位接受，況且細石水泥砼或高聚物砂漿與原路面的連接亦不理想，在重載、大流量路段使用，很快就會出現(xiàn)破損、脫落；當(dāng)采用細粒式瀝青砼處置時，雖然不需要在修復(fù)面人工鑿除，但厚度小于20 mm 的瀝青砼根本承載不了行車重載的沖擊， 很快就會出現(xiàn)松散、脫落。

隨著重載車輛的日益增多、行車流量的不斷擴大， 錯臺病害的修復(fù)成為亟待解決而又沒有很好解決方案的重要課題，需要按以下要求找到一種新工藝、新材料：與水泥砼路面粘結(jié)性能良好，在載荷沖擊作用下不脫落；有較高的強度和韌性，在載荷的沖擊下不松散；熱脹冷縮的升縮性與水泥砼路面相似，在環(huán)境氣溫變化時不產(chǎn)生裂縫；修復(fù)工藝操作簡便、快捷，且施工成本低廉。

2 新型錯臺修復(fù)材料的選擇

為了適應(yīng)重載荷、大流量路面錯臺修復(fù)，研究跳出養(yǎng)護規(guī)范， 試用了市場上出現(xiàn)的幾種新材料、新工藝。

2.1 超早強型混凝土結(jié)構(gòu)修補材料

此類材料基料為水泥，是主要的結(jié)合劑，主骨料為石英砂，輔料為高分子膠粉、添加劑為高效減水劑、早強劑、膨脹劑、防離析劑等[2]。 通過選用北京中德新亞建筑技術(shù)有限公司的護砼一號作為試驗材料， 并在G228 線K5015+000～K5016+100 段、G358 線K142+000～K143+000 段做了鋪筑試驗，試驗結(jié)果見表1。

表1 新型錯臺修復(fù)材料篩選檢測

2.2 水性環(huán)氧樹脂砂漿

此類材料基料為水性環(huán)氧樹脂，固化劑為水性固化劑，粘附劑為水泥，填料為細砂，骨料為細石。通過選用上?？苫菪虏牧峡萍加邢薰镜腃AN107-3 型水性環(huán)氧砂漿作為試驗材料， 并在G228 線K5017+000～K5018+100 段、G358 線K145+000～K146+000 段做了錯臺修復(fù)試驗。 試驗結(jié)果見表1，從檢測結(jié)果看，施工后24 h 只能開放小型客車。在做試驗路時，開放交通要在3 d 以后。該型材料封閉交通時間太長，不適合做錯臺修復(fù)材料。

2.3 油性環(huán)氧樹脂砂漿

此類材料基料為環(huán)氧樹脂， 固化劑為有機氨類，骨料為石英砂。 通過選用湖北星聚建材實業(yè)有限公司油性環(huán)氧修補砂漿作為試驗材料，并在G228線K5020+000～K5021+100 段、G358 線K150+000～K151+000 段做了錯臺修復(fù)試驗。 試驗結(jié)果見表1。

為了滿足重載、大流量路段錯臺修復(fù)的工藝要求，在油性環(huán)氧砂漿的基礎(chǔ)上，探索一種全新的環(huán)氧基類的錯臺修復(fù)材料。 環(huán)氧砂漿的主劑為聚合物環(huán)氧樹脂。 采用了在環(huán)氧樹脂中加入熱塑性聚合物、剛性分散相、柔性鏈段進行增韌，在充分保持環(huán)氧樹脂強度好、粘結(jié)性能優(yōu)異的同時，提高交聯(lián)固化后環(huán)氧樹脂耐疲勞、耐熱、抗沖擊韌性性能。

油性環(huán)氧砂漿的主劑， 選用了E-44 型環(huán)氧樹脂加入25%的E-51 性環(huán)氧樹脂復(fù)配體； 固化劑選用有機胺類固化劑T-31；稀釋劑選用非活性X833；增韌劑選用聚氨酯、丁腈羧膠配制出環(huán)氧基錯臺修復(fù)劑。 配方如下： 環(huán)氧樹脂∶丁腈羧膠∶聚氨酯∶氧化鎂∶氧化鋁∶偶聯(lián)劑∶固化劑∶稀釋劑∶填料=15∶15∶13∶4∶10∶10∶8∶7∶0.5（質(zhì)量比）。試制出的環(huán)氧基錯臺修復(fù)劑，抗壓強度達到85 MPa。

試制的環(huán)氧基錯臺修復(fù)劑在S215 線K214+000～K215+000 段進行了試驗路鋪筑，試驗結(jié)果見表2。

表2 S215 線K214+000～K215+000 試驗路檢測記錄（環(huán)氧基錯臺修復(fù)劑）

從檢測結(jié)果看，施工后2 h 就能開放交通。 在做試驗路時，保守采用3 h 開放交通。 從1 年后的觀察結(jié)果看，幾乎沒有破碎、脫落產(chǎn)生。 但是這種錯臺修復(fù)劑單價24 000 元/t， 需要10 kg/m2左右，材料成本240 元/m2左右，如果直接使用，雖然效果極佳，但材料成本極高，幾乎沒有推廣價值。

3 錯臺修復(fù)環(huán)氧砼級配設(shè)計

3.1 環(huán)氧基錯臺修復(fù)劑配制環(huán)氧砂漿

按照環(huán)氧砂漿的配制方法，將環(huán)氧基錯臺修復(fù)劑和單一粒徑石英砂按1∶1、1∶2 進行了摻配，在S215 線K214+000～K215+000 段進行了試驗路鋪筑，試驗結(jié)果見表3。

表3 S215 線K214+000～K215+000 試驗路檢測記錄

從以上2 組試驗數(shù)據(jù)分析，環(huán)氧基錯臺修復(fù)劑摻進石英砂以后，各項指標都略有下降，但不影響使用。1 年中持續(xù)觀察，重載車道靠近錯臺修復(fù)面外沿薄層處有仍有少量破碎、脫落，說明環(huán)氧基錯臺修復(fù)劑配制的環(huán)氧砂漿抗壓強度略差。 顯然，用環(huán)氧基錯臺修復(fù)劑配制的環(huán)氧砂漿仍然承受不了重載車輛的載荷沖擊。

3.2 環(huán)氧砼石英砂骨料的確定及摻量的確定

考慮到水泥砼的強度遠高于水泥砂漿，試著把石英砂按一定的級配和環(huán)氧基錯臺劑配制成環(huán)氧砼試鋪。

骨料采用與環(huán)氧基錯臺修復(fù)劑不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的惰性材料：石英砂。 其中：T205 為20～40 目石英砂，作為骨料使用；T206 為70～120 目石英砂，作為骨料使用；T209 為200 目（或以上）石英粉，作為微細集料使用；Y157 為200 目（或以上）調(diào)色礦粉，考慮到環(huán)氧基錯臺修復(fù)劑成型后顏色偏褐色，使用了調(diào)色礦粉，即作為微細集料使用，亦作為顏色調(diào)料使用；根據(jù)郭文瑛[3]最緊密堆積的原則，通過實驗得到T205、T206、T209、Y157、環(huán)氧基錯臺修復(fù)劑的密度與堆積密度， 首先用T205 的堆積密度計算出所需的T205 用量，再用T205 的表觀密度與堆積密度之間的差值計算T205 堆積之后剩余的空隙，然后再用相同的計算方法， 計算T206、 微細集料T209、Y157 的用量及錯臺修復(fù)劑的用量。

經(jīng)過長時間試驗、摸索，確定了石英砂及微細集料最佳配比T205 ∶T206 ∶T209 ∶Y157=14.5 ∶27 ∶12.4∶9.5。

3.3 環(huán)氧基錯臺修復(fù)劑用量對抗壓強度的影響

由于環(huán)氧基錯臺修復(fù)劑黏度較大，如果環(huán)氧基錯臺修復(fù)劑用量少， 環(huán)氧基錯臺修復(fù)材料－環(huán)氧砼將很難攪拌，因此可以提高環(huán)氧基錯臺修復(fù)劑用量以改善環(huán)氧砼的攪拌性能，但環(huán)氧基錯臺修復(fù)劑增多會提高環(huán)氧砼的成本， 影響環(huán)氧砼的強度。 表4為環(huán)氧基錯臺修復(fù)劑用量對抗壓強度的影響

表4 環(huán)氧基錯臺修復(fù)劑用量對抗壓強度的影響

從表4 可知，在第1 d、第7 d、第28 d 所取得試件，強度相差不大，僅僅在3 h 的取樣，強度稍差，但也達到了最終強度的60%以上，可以開放小型車和輕型貨車通行，1 d 以后可以完全開放交通；環(huán)氧基錯臺修復(fù)劑用量的增加，對終極強度提高不明顯，但3 h 的強度明顯降低，會直接影響快速通車，同時加大施工成本。

經(jīng)過長時間試驗、摸索，確定了環(huán)氧基錯臺修復(fù)材料－環(huán)氧砼最佳配比為環(huán)氧基錯臺修復(fù)劑A∶環(huán)氧基錯臺修復(fù)劑B∶T205∶T206∶T209∶Y157=24∶14.5∶27∶12.4∶9.5。

按此配方，選擇重載車輛多、車流量大的G356線K144+000～K145+000 段做了試驗路鋪筑， 試驗結(jié)果見表5。

從表5 可知，環(huán)氧砼試驗路面施工后2 h 即可限速開放交通，4 h 可以正常開放交通；試驗路經(jīng)過1 年的觀察，幾乎不見破碎、脫落情況；與水泥砼路面粘結(jié)性能良好，在載荷沖擊作用下不脫落；有較高的強度和韌性，在載荷的沖擊下不松散；熱脹冷縮的伸縮性與水泥砼路面相似，在環(huán)境氣溫變化時不產(chǎn)生裂縫；修復(fù)工藝操作簡便、快捷，且施工成本低廉。

表5 G356 線K144+000～K145+000 試驗路檢測記錄（環(huán)氧砼）

按此配比， 每1 t 環(huán)氧基錯臺修復(fù)劑、2.2458 t石英砂、0.3958 t 調(diào)色礦粉可以配制3.64 t 環(huán)氧砼，按環(huán)氧基錯臺修復(fù)劑24 000 元/t、石英砂1 000 元/t、調(diào)色礦粉2 000 元/t 結(jié)算， 環(huán)氧砼單價7 428 元/t，需要11 kg/m2，材料價格81.71 元/m2。

4 環(huán)氧基錯臺修復(fù)材料施工工藝

環(huán)氧砼錯臺修復(fù)工藝， 不需要大型施工設(shè)備、不需要復(fù)雜的操作工序，特別適合養(yǎng)護班組現(xiàn)場使用：首先要對擬修復(fù)錯臺面進行預(yù)處理，把油污、松動部分清理掉，用強力吸塵器或強力風(fēng)機把擬修復(fù)錯臺面清理干凈； 再沿擬修復(fù)錯臺面粘貼膠帶、錯臺處安裝隔離板，錯臺修復(fù)寬度，必須保證修復(fù)后的坡度≤2%；以上準備工作完成后，按規(guī)定配方配制粘層油并均勻涂抹在擬修復(fù)錯臺面；待粘層油漆干透后，開始按規(guī)定配方配制環(huán)氧砼并鋪筑在擬修復(fù)錯臺面，隨即撒布防滑陶瓷顆粒；環(huán)氧砼初凝后去除膠帶并回收修補面上多余顆粒，環(huán)氧砼凝固后開放交通。 工藝流程圖見圖3。

圖3 環(huán)氧基錯臺修砼施工流程

5 錯臺修復(fù)環(huán)氧砼施工工藝應(yīng)用

錯臺修復(fù)環(huán)氧砼施工工藝已在泉州市公路局G228 線、G356 線、G358 線、S507 線、S215 線、S217 線、S310 線、S312 線使用達到1 萬多m2，通過對比福建省2018 年度、2019 年度、2020 年度、2021 年度公路檢查數(shù)據(jù)，PCI 值平均提升2.5、PQI 值平均提升3、RQI 值平均提升1.5，雙向二車道平均費用2.5 萬元/km，效果較現(xiàn)行工藝有明顯提高。 施工前后對比見圖4。

圖4 施工前后對比

6 結(jié)語

水泥路面的錯臺修復(fù)， 一直是公路養(yǎng)護部門亟待解決而又未得到很好解決的難題之一。 本研究推出的環(huán)氧砼錯臺修復(fù)工藝，通過在泉州市轄內(nèi)國、省道上的推廣應(yīng)用，很好地解決了水泥路面的錯臺修復(fù)難題，是一項極具前景的水泥路面錯臺修復(fù)工藝。