專利名稱：水泥混凝土路面錯臺快速修補材料及其修補方法
技術領域：
本發明涉及一種水泥混凝土路面的維護技術，尤其涉及一種水泥混凝土路面錯臺快速修 補材料及其修補方法。
背景技術：
錯臺是接縫或裂縫處相鄰面板的垂直髙差，是水泥混凝土路面的常見病害之一。錯臺存 在，不僅大大降低行車的舒適性、安全性，而且隨著車輪荷載力的反復沖擊作用，將導致整 個路面板的開裂，甚至出現碎裂，進而影響公路運輸效率，造成巨大經濟損失和不良社會影 響。目前，采用磨平法處理髙差小于1.2cm的錯臺；但磨平法處理錯臺的缺點是修補效率低， .并且極易引起混凝土處理面板下的微裂縫，降低面板強度。對于髙差大于1.2cm的錯臺，采 用瀝青砂、水泥砂漿、環氧砂漿進行修補。用瀝青砂修補的缺點是色彩不協調，影響美觀， 且易變形脫落環氧樹脂砂漿修補優點是修補強度髙，粘結性能好，缺點是施工工藝要求高， 成本高；水泥砂漿由于收縮較大、抗折強度低，極易出現干縮裂縫；且修補層厚度小于4cm， 在車輛荷載作用下易開裂脫落同時，水泥砂漿強度形成需較長養護期，將影響交通開放。
發明內容
本發明公開了一種水泥混凝土路面錯臺快速修補材料，該修補材料包括水泥、水、細集 料和丁苯膠乳各成分之間的重量比為每立方米混凝土水泥"00kg:水灰比為0.3 0.36， 水灰比中的水含量包括丁苯膠乳中的水含量；丁苯膠乳中的固含量為水泥5-10%;每立方米 修補材料的重量約為2400 kg，細集料的含量為每立方米修補材料總重量減除其它三種組分的 重量差。
在修補材料成分中加入粗集料，其它成分的重量比不變，粗集料加上細集料的總含量為 每立方米修補材料總重量減除其它三種組分的重量差，且砂率為30-36%。
制作過程中可加入穩定劑OP-10和消泡劑有機硅油,分別為丁苯膠乳摻量的3%和0.5%。 在修補材料中摻入減水劑，減水劑的摻入量不大于水泥重量的1%。 所述的水泥為硫鋁酸鹽水泥。所述的丁苯乳液為羧基丁苯膠乳。所述的細集料為河砂或 機制砂，其最大粒徑S4.75mm，粗集料為石灰巖碎石。
本發明還公開了一種水泥混凝土路面錯臺快速修補方法，其工藝步驟為l)將錯臺下沉 板鑿除20—30mm深，修補長度為錯臺高度除以坡度，坡度為1%, 2)在待修補的舊混凝土 表面刻槽，在修補面上形成2 3mm的構造深度3)對鑿除面進行雜物處理及清洗，待表面 沒有可見水后進行界面劑涂刷；4)涂刷后在鑿除面攤鋪修補材料，待修補材料終凝后養護一 天；5)對舊路面的接縫位置進行切縫、填縫，并拆模，錯臺修補完成。錯臺下沉板的鑿除橫截面為坡形，靠近錯臺相鄰板位置高f遠端位置。
界面劑的的涂刷厚度以填滿刻槽為宜，為l-2mm;界面劑涂刷后0.5 1分鐘后攤鋪新混凝土。
本發明的有益技術效果是強度增長快，12小時可開放交通，收縮率低，可進行髙差lcm左右錯臺的薄層修補。
圖1為錯臺修補示意圖2為舊混凝土表面刻槽后的界面示意圖3為界面抗剪剪切示意圖4為粘結齡期與粘結強度關系示意圖5為修補后的實物照片；
圖6為丁苯乳液改性快硬硫鋁酸鹽水泥混凝土各齡期強度。附圖中，下沉板l、相鄰板2、鑿除橫截面3、 F為抗剪試驗中施加的外力。
具體實施例方式
實施例1:水泥混凝土路面錯臺快速修補材料之一——丁苯乳液改性快硬硫鋁酸鹽水泥砂漿，其組成成分包括水泥、水、細集料和丁苯膠乳；各成分之間的重量比為每立方米混凝土水泥S500kg;水灰比為0.3~0.36，水灰比中的水含量包括丁苯膠乳中的水含量；丁苯膠乳中的固含量為水泥5-10%;每立方米修補材料的重量約為2400 kg，細集料的含量為每立方米修補材料總重量減除其它三種組分的重量差。
實施例2:水泥混凝土路面錯臺快速修補材料之二——丁苯乳液改性快硬硫鋁酸鹽水泥混凝土，其組成成分包括水泥、水、細集料、粗集料和丁苯膠乳；各成分之間的重量比為每立方米混凝土水泥5500kg;水灰比為0.3 0.36，水灰比中的水含量包括丁苯膠乳中的水含量；丁苯膠乳中的固含量為水泥5-10%;每立方米修補材料的重量約為2400kg，粗集料加上細集料的總含量為每立方米修補材料總重量減除其它三種組分的重量差，且砂率即細集料/(細集料+粗集料)為30-36%。
根據混凝土配合比設計理論，碎石(粗集料)取代細集料，在滿足同等施工和易性要求下，用水量有所下降，水灰比將降低。因此，丁苯乳液改性快硬硫鋁酸鹽水泥混凝土的強度將提高，收縮將降低，更有利于作為修補材料。
圖6所示為丁苯乳液改性快硬硫鋁酸鹽水泥混凝土的一個具體實例的性能表，該實例中的各種組分的配比為快硬硫鋁酸鹽水泥水砂碎石丁苯乳液=1: 0.22: 1.4: 2.7: 0.2。
對于上述兩種水泥混凝土路面錯臺快速修補材料，為防止攪拌過程產生過量氣泡影響性
能，在制作過程中可加入穩定劑OP-10和消泡劑有機硅油，穩定劑OP-10約為丁苯膠乳摻量的3%,消泡劑有機硅油約為丁苯膠乳摻量的0.5%。根據不同的氣候情況，為了滿足混凝土施工和易性和12小時開放交通需求，可以在修補材料中適量摻入減水劑。由于減水劑的摻入會對混凝土的抗折強度產生不利的影響，因此，減水劑的摻入量以不大于水泥重量的1%為宜。
所述的水泥為硫鋁酸鹽水泥。所述的丁苯乳液為羧基丁苯膠乳。
所述的細集料為河砂或機制砂，其最大粒徑S4.75ram,粗集料為石灰巖碎石。
鹽水泥砂漿，也可制作丁苯乳液改性快硬硫鋁酸鹽水泥混凝土。
丁苯膠乳固含量5% 10% (對于本丁苯乳液含量為10% 20%)，既可提高抗折強度、折壓比，改善水泥基材料脆性，又不會使抗壓強度下降過多；考慮工作性和強度兩個因素，水灰比0.3 0.36 (包括乳液所含水量)。
若修補材料加入粗集料，即可制作丁苯乳液改性快硬硫鋁酸鹽水泥混凝土。根據混凝土配合比設計理論，碎石取代細集料，在滿足同等施工和易性要求下，用水量有所下降，水灰比將降低。因此，丁苯乳液改性快硬硫鋁酸鹽水泥混凝土的強度將提高、收縮將降低，更有利于作為修補材料。
本發明系采用正交設計法進行的配合比設計，兼顧考慮了修補材料的各項性能指標。通過對各項性能指標的測試，采用本發明的修補材料，既提高了材料的抗折強度、折壓比，改善了水泥基材料脆性，又不會使抗壓強度下降過多，還保障了修補材料的低收縮率(采用河砂比采用機制砂收縮稍大)。
按照JTGE30-2005標準，還進行了抗壓彈性模量、彎拉彈性模量試驗、應力應變測試、荷載-撓度測試、耐久性測試。
其中彈模量采用NM4A非金屬超聲檢測分析儀，試驗結果表明，采用本發明的修補材料，彈性模量明顯降低，尤其是動彈模量下降近30%，表明該材料剛度較低。
用100mmxl00mmx400mm試件，應變片貼在混凝土底部中間位置，并通過應變感應器與電腦連接。試驗結果表明混凝土變形能力大幅提髙，其韌性明顯提高。
通過凍融破壞來評價修補材料的耐久性，采用200次凍融試驗后的試件強度損失率和重量損失率作為耐久性指標。試驗中試件為lOOmmxlOOmmxlOOmm的立方體混凝土，齡期為28天，按照要求試件在-15Gc -2(^C條件下保持不小于4小時，然后在水中融化不小于4小時。試驗結果表明，本發明的修補材料具有更好的耐久性能。
本發明還公開了一種水泥混凝土路面錯臺快速修補方法，其工藝歩驟為l)將錯臺下沉板1鑿除20—30mm深，修補長度為錯臺髙度除以坡度，坡度為1%，錯臺下沉板1的鑿除橫截面3為坡形，靠近錯臺相鄰板2位置高于遠端位置(如圖.l); 2)在待修補的舊混凝土表面刻槽，在修補面上形成2 3mm的構造深度(如圖2); 3)對鑿除面進行雜物處理及清洗，如果條件允許可用高壓水進行沖洗，如果沒有高壓水可用空氣壓縮機把鑿除面吹干凈，并用潔凈的水潤濕表面。待表面沒有可見水后進行界面劑涂刷，界面劑的的涂刷厚度以填滿刻槽為宜，為l-2mm: 4)界面劑涂刷后0.5 1分鐘(具體時間根據施工氣溫而定)后在鑿除面攤鋪修補材料，攤鋪、抹面和拉毛相關工藝參照普通混凝土施工技術規范要求執行；混凝土鋪面完畢后，及時采用濕法養護，終凝后及時覆蓋草袋，并隔幾個小時要均勻澆水，保持潮濕狀態，養護一天，防止出現干縮裂縫。5)當薄層混凝土抗壓強度達到25MPa后，即可以對舊路面的接縫位置進行切縫、填縫，并拆模，當薄層混凝土抗折強度達到4.0MPa后即可開放交通。
丁苯乳液改性硫鋁酸鹽水泥砂漿適用于高差為1 3cm的水泥混凝土路面錯臺或其他的水泥混凝土路面病害薄層修補，丁苯乳液改性硫鋁酸鹽水泥混凝土適用于髙差大于3cm水泥混凝土路面錯臺或相當厚度的水泥混凝土路面病害處治。
采用水泥基材料進行錯臺修補，效果主要取決于新舊混凝土界面間粘結強度。通過對比試驗，利用丁苯乳液改性硫鋁酸鹽水泥砂漿進行修補，界面劑宜采用快硬硫鋁酸鹽水泥凈漿，水灰比0.36左右。
參見圖3所示的界面雙剪剪切試驗示意圖，用切割機在舊混凝土表面刻槽，采用灌砂法測量界面的粗糙程度，用填充標準砂體積與粘結面面積的比值來反映粘結面粗糙程度的大小，見圖2。當構造深度2mm 3mm時，粘結強度最佳。
粘結強度試驗前將滿足粗糙度要求的舊混凝七用水潤濕粘結面，待表面沒有可見水后，涂刷一層界面劑，厚度以剛好填滿刻槽為宜，大約lmra 2mm;然后把此試件裝入試模中央，用丁苯乳液改性硫鋁酸鹽水泥砂漿修補完整，養護后按照圖3所示進行抗剪剪切試驗。
新舊混凝土粘結強度隨粘結齡期的延長而提高，見圖4。界面粘結強度初期增長較快，14天齡期后幾乎不增長。以12小時齡期為基準，24h、 3d、 7d、 14d、 28d和60d的新老混凝土粘結強度分別提高了 34.89%、 49.23%、 61.83%、 68.22%、 71.50%和72.19%。
權利要求
1、一種水泥混凝土路面錯臺快速修補材料，其特征在于該修補材料包括水泥、水、細集料和丁苯膠乳；各成分之間的重量比為每立方米混凝土水泥≤500kg；水灰比為0.3～0.36，水灰比中的水含量包括丁苯膠乳中的水含量；丁苯膠乳中的固含量為水泥5-10％；每立方米修補材料的重量約為2400kg，細集料的含量為每立方米修補材料總重量減除其它三種組分的重量差。
2、 根據權利要求1所述的水泥混凝土路面錯臺快速修補材料，其特征在于在修補材料成分中加入粗集料，其它成分的重量比不變，粗集料加上細集料的總含量為每立方米修補材料總重量減除其它三種組分的重量差，且砂率為30-36%。
3、 根據權利要求1或2所述的水泥混凝土路面錯臺快速修補材料，其特征在于制作過程中可加入穩定劑OP-10和消泡劑有機硅油，分別為丁苯膠乳摻量的3%和0.5%。
4、 根據權利要求1或2所述的水泥混凝土路面錯臺快速修補材料，其特征在于在修補 材料中摻入減水劑，減水劑的摻入量不大于水泥重量的1%。
5、 根據權利要求1所述的水泥混凝土路面錯臺快速修補材料，其特征在于所述的水泥 為硫鋁酸鹽水泥；所述的丁苯乳液為羧基丁苯膠乳。
6、 根據權利要求1所述的水泥混凝土路面錯臺快速修補材料，其特征在于所述的細集 料為河砂或機制砂，其最大粒徑^4.75mm，粗集料為石灰巖碎石。
7、 一種水泥混凝土路面錯臺快速修補方法，其特征在于其工藝歩驟為I)將錯臺下沉板(1)鑿除20—30mm深，修補長度為錯臺高度除以坡度，坡度為1%， 2)在待修補的舊 混凝土表面刻槽，在修補面上形成2 3mm的構造深度；3)對鑿除面進行雜物處理及清洗， 待表面沒有可見水后進行界面劑涂刷；4)涂刷后在鑿除面攤鋪修補材料，待修補材料終凝后 養護一天；5)對舊路面的接縫位置進行切縫、填縫，并拆模，錯臺修補完成。
8、 根據權利要求7所述的水泥混凝土路面錯臺快速修補方法，其特征在于錯臺下沉板 (1)的鑿除橫截面(3)為坡形，靠近錯臺相鄰板(2)位置高于遠端位置。
9、 根據權利要求7所述的水泥混凝土路面錯臺快速修補方法，其特征在于界面劑的的 涂刷厚度以填滿刻槽為宜，為l-2mm。
10、 根據權利要求7所述的水泥混凝土路面錯臺快速修補方法，其特征在于歩驟3) 中攤鋪新混凝土的時間為界面劑涂刷后0.5 1分鐘。
全文摘要
本發明公開了一種水泥混凝土路面錯臺快速修補材料，該修補材料包括水泥、水、細集料和丁苯膠乳；各成分之間的重量比為每立方米混凝土水泥≤500kg；水灰比為0.3～0.36，水灰比中的水含量包括丁苯膠乳中的水含量；丁苯膠乳中的固含量為水泥5-10％；每立方米修補材料的重量約為2400kg，細集料的含量為每立方米修補材料總重量減除其它三種組分的重量差，本發明還公開了一種水泥混凝土路面錯臺快速修補方法，本發明的有益技術效果是強度增長快，12小時可開放交通，收縮率低，可進行高差1cm左右錯臺的薄層修補。
文檔編號C04B28/00GK101481236SQ20091010317
公開日2009年7月15日 申請日期2009年2月12日 優先權日2009年2月12日
發明者何兆益, 危接來, 吳宏宇, 力 李, 強 王, 黃維蓉 申請人:重慶交通大學;重慶交通建設(集團)有限責任公司