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論文導(dǎo)讀:特別是局部出現(xiàn)水泥砼橋面鋪裝層脆性破換,鋪裝鋼筋銹蝕、外露,給高速行駛的過往車輛帶來很大的安全隱患,由于修補(bǔ)橋面鋪裝水泥砼層養(yǎng)生時間長,須在公路上設(shè)置很多交通安全標(biāo)志、標(biāo)牌,標(biāo)志、標(biāo)牌的設(shè)置本身就給過往車輛帶來一定的安全隱患,故局部橋面鋪裝損壞的維修,一直是我區(qū)公路養(yǎng)護(hù)部門至關(guān)重要的課題。
關(guān)鍵詞:橋面鋪裝,水泥砼損壞,原因分析,修補(bǔ)措施
我區(qū)部分高速公路,在通車一兩年后,部分橋面瀝青鋪裝層局部面層先出現(xiàn)唧漿、網(wǎng)裂,最后演變?yōu)榭佣。特別是局部出現(xiàn)水泥砼橋面鋪裝層脆性破換,鋪裝鋼筋銹蝕、外露,給高速行駛的過往車輛帶來很大的安全隱患,由于修補(bǔ)橋面鋪裝水泥砼層養(yǎng)生時間長,須在公路上設(shè)置很多交通安全標(biāo)志、標(biāo)牌,標(biāo)志、標(biāo)牌的設(shè)置本身就給過往車輛帶來一定的安全隱患,故局部橋面鋪裝損壞的維修,一直是我區(qū)公路養(yǎng)護(hù)部門至關(guān)重要的課題。我局對以往環(huán)氧樹脂粘結(jié)劑的性能,采用環(huán)氧樹脂砂漿或環(huán)氧樹脂砼的進(jìn)一步研究,初步取得了有關(guān)配方、基本性能等數(shù)據(jù),較好的解決了水泥砼橋面鋪裝快速修補(bǔ)問題,以便同行應(yīng)用和借鑒。
1.環(huán)氧砂漿的配制
1.1首先將石英砂按照級配的要求選取適當(dāng)?shù)谋壤龘脚涠,放進(jìn)砂漿攪拌鍋里攪拌均勻,然后將配制好的環(huán)氧樹脂膠結(jié)料攪拌均勻后徐徐加入到攪拌均勻的骨料里,加環(huán)氧膠結(jié)料的同時攪拌鍋不停轉(zhuǎn)動,直到攪拌充分均勻。成型后室溫自然養(yǎng)護(hù)。
1.2性能測試方法
、派皾{的抗折強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度參照GB《水泥膠砂強(qiáng)度檢測方法》進(jìn)行。
、普辰Y(jié)抗折試驗采用40mm×40mm×160mm的水泥膠砂試件(水泥膠砂試件已達(dá)28d強(qiáng)度,其抗折強(qiáng)度約為11.5Mpa)折斷后粘結(jié)新砂漿制作成一體,測試新老砂漿粘結(jié)抗折界面破壞情況。
⑶收縮性能試驗采用100mm×100mm×100mm的試件,參照《灌漿用膨脹砂漿豎向膨脹率的測試方法》。試件成型后室內(nèi)(20℃)自然養(yǎng)護(hù),在30S內(nèi)記錄百分表讀數(shù)為初始長度。
、饶湍ピ囼炤^為復(fù)雜,本試驗使用水泥膠砂試件(40mm×40mm×160mm)來測定其單位面積磨耗率。以確定其耐磨性能的好壞。論文發(fā)表。磨耗面為40mm×40mm,每個試驗樣品磨耗10分鐘,稱量磨耗前后的質(zhì)量損失,每次做三個試件,取平均值
2.試驗結(jié)果及分析:
2.1砂膠比對環(huán)氧砂漿性能的影響
砂膠比對環(huán)氧砂漿的工作性和力學(xué)性能均會產(chǎn)生顯著的影響。環(huán)氧膠結(jié)料的需求量取決于砂粒間的空隙率和砂?偙砻娣e的大小。若砂膠比過大,環(huán)氧膠結(jié)料數(shù)量不足,則砂漿拌合物的性能難以保證,若砂膠比過小,則導(dǎo)致砂漿收縮大,易滲膠。骨料的級配固定,環(huán)氧膠結(jié)料各組分配合比固定,選定幾組不同的砂膠比做對比試驗,測定砂膠比對砂漿基本性能的影響。砂膠比對砂漿基本性能的影響見表一。
表一砂膠比對砂漿基本性能的影響
砂膠比 | 抗折強(qiáng)度(3d)(Mpa) | 抗壓強(qiáng)度(3d)(Mpa) |
3:1 | 22.7 | 42.3 |
4:1 | 25.9 | 60.7 |
5:1 | 29.6 | 63.4 |
6:1 | 29.8 | 71.2 |
7:1 | 30.0 | 73.6 |
從表一可知:隨著砂膠比的增大,抗折、抗壓強(qiáng)度均提高,但在砂膠比較小時砂漿太粘,不容易成型,且膠結(jié)料容易滲出,工作性差;隨著砂膠比的增大,和易性逐漸變好,但太大時因為砂漿太干,不易振搗,工作性變差。當(dāng)砂膠比為6:1或5:1時,和易性好,抗折、抗壓強(qiáng)度均較高。故綜合考慮工作性和力學(xué)性能,采用6:1或5:1砂膠比比較適宜。
2.2骨料的級配類型對環(huán)氧砂漿性能的影響
環(huán)氧砂漿組成材料中,礦質(zhì)集料起骨架作用,其中小顆粒集料填充大顆粒的空隙。環(huán)氧膠結(jié)料包裹在所用集料的表面并填充在集料空隙中,在環(huán)氧砂漿硬化前,環(huán)氧樹脂膠結(jié)料起潤滑作用,賦予環(huán)氧砂漿拌合物的流動性,以便施工;在砂漿硬化后起膠結(jié)作用,把集料膠結(jié)成為整體,使起產(chǎn)生強(qiáng)度。因此集料質(zhì)量的優(yōu)劣,對環(huán)氧砂漿各項性能影響很大。而集料的顆粒級配是評價集料質(zhì)量高低的重要指標(biāo),本文將最大密度曲線理論引入環(huán)氧砂漿集料的選擇中,研究了骨料的級配情況對環(huán)氧砂漿找到了比較合理的集料配比。參照樹脂混凝土有關(guān)文獻(xiàn)資料。本文選取了最大密度理論公式p=100(d/d)n中n=0.3(細(xì)集料比較多)兩種級配類型,固定環(huán)氧膠結(jié)料各組分配比,固定砂膠比作對比試驗,測試其對環(huán)氧砂漿基本性能的影響見表二。
表二骨料的級配情況對砂漿基本性能的影響
砂膠比 | 抗折強(qiáng)度(3d)(Mpa) | 抗壓強(qiáng)度(3d)(Mpa) | 和易性 | |||
N=0.3 | N=0.65 | N=0.3 | N=0.65 | N=0.3 | N=0.65 | |
3:1 | 26.4 | 22.7 | 56.1 | 56.1 | N=0.65優(yōu)于N=0.3 | |
4:1 | 26.8 | 25.9 | 67.2 | 67.2 | N=0.65優(yōu)于N=0.3 | |
5:1 | 30.1 | 29.6 | 70.9 | 70.9 | N=0.65優(yōu)于N=0.3 |
由表二可知:不同砂膠比的情況下,骨料級配類型為n=0.65時的抗折強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度均低于骨料級配類型為n=0.3時的情況,而其和易性均優(yōu)于骨料級配類型為n=0.3時的情況,通過上述試驗研究知:無論是骨料級配類型為n=0.65或者骨料級配類型為n=0.3時的情況,抗折強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度均較高,從而驗證了將最大密度曲線理論應(yīng)用到環(huán)氧砂漿的制備中的正確性和應(yīng)用性。
2.3環(huán)氧膠結(jié)料的強(qiáng)度對環(huán)氧砂漿強(qiáng)度的影響
不同強(qiáng)度的膠結(jié)料對環(huán)氧砂漿的力學(xué)性能會產(chǎn)生較大的影響,本文選取三種不同強(qiáng)度的膠結(jié)料作對比試驗,選取砂膠比為4:1,骨料級配類型為N=0.3時的級配情況。環(huán)氧膠結(jié)料的強(qiáng)度對環(huán)氧砂漿強(qiáng)度的影響見表三。
表三 環(huán)氧膠結(jié)料的強(qiáng)度對環(huán)氧砂漿強(qiáng)度的影響
膠結(jié)料的抗拉強(qiáng)度(3d)(Mpa) | 環(huán)氧砂漿的強(qiáng)度(3d)(Mpa) | |
抗折強(qiáng)度 | 抗壓強(qiáng)度 | |
3.75 | 6.3 | 8 |
35 | 7.2 | 26.8 |
45 | 9.3 | 28.6 |
從表三可知:隨著環(huán)氧膠結(jié)料抗拉強(qiáng)度的提高,環(huán)氧砂漿的抗折、抗壓強(qiáng)度均成正比例提高。從而說明要獲得較高強(qiáng)度的環(huán)氧砂漿也可以通過提高環(huán)氧膠結(jié)料的強(qiáng)度的方法達(dá)到。
3.環(huán)氧砂漿綜合性能
水泥混凝土路面局部破損快速修補(bǔ)材料應(yīng)滿足:搶修時限時的強(qiáng)度應(yīng)不小于規(guī)定的指標(biāo)要求,即抗折強(qiáng)度≥3.5Mpa,抗壓強(qiáng)度≥20Mpa;修補(bǔ)材料自身路用性能及其與老砼的界面粘結(jié)性能滿足修補(bǔ)要求;耐磨性高;收縮小,后期性能穩(wěn)定等。綜合上述各影響因素,選取優(yōu)良配方,研究其各齡期的強(qiáng)度發(fā)展情況、粘結(jié)性能、收縮性能見表四-表六。
表四 環(huán)氧砂漿各齡期強(qiáng)度發(fā)展情況
齡期 | 抗折強(qiáng)度(Mpa) | 抗壓強(qiáng)度(Mpa) |
5h | 13.0 | 26.7 |
8h | 28.36 | 49.25 |
1d | 30.32 | 88.92 |
3d | 32.7 | 90.5 |
7d | 32.9 | 90.7 |
從表四可知:無論是抗壓強(qiáng)度,還是抗折強(qiáng)度,上述配方的環(huán)氧砂漿在成型后的數(shù)小時內(nèi),強(qiáng)度發(fā)展均很快,其5h抗折強(qiáng)度就達(dá)到13 Mpa,而抗壓強(qiáng)度也有26 Mpa以上,已滿足開放交通所要求的“最小”強(qiáng)度指標(biāo)要求;其1d的強(qiáng)度就達(dá)到了總體強(qiáng)度的85%以上,3d的強(qiáng)度基本發(fā)展完全,后期強(qiáng)度發(fā)展較為平緩。其抗折與抗壓之比僅為1:3或更小,說明該材料具有良好的塑性,這對改善水泥砼路面不強(qiáng)后是極有利的。
表五 環(huán)氧砂漿粘結(jié)抗折情況
齡期 | 5h | 1d | 3d | 7d |
界面破壞形式 | 環(huán)氧砂漿破壞 | 老砂漿破壞 | 老砂漿破壞 | 老砂漿破壞 |
從表五可知:粘結(jié)抗折試驗時,抗折破壞均未發(fā)生在界面處而發(fā)生在本體,破壞時界面粘結(jié)仍然良好,而本體具有較高的強(qiáng)度,由此說明此材料對粘結(jié)界面有良好的粘結(jié)效果。
表六 環(huán)氧砂漿各齡期線收縮試驗結(jié)果(10-2)
齡期 | 1h | 2h | 3h | 4h | 5h | 6h | 7h | 1d | 2d | 3d | 7d |
收縮 | 0.563 | 0.776 | 0.796 | 0.815 | 0.833 | 0.839 | 0.842 | 0.842 | 0.844 | 0.8545 | 0.846 |
從表六可知:環(huán)氧砂漿的收縮變形是個時間過程,初始收縮很快,而后逐漸減慢,最后趨于穩(wěn)定。論文發(fā)表。5h后收縮已趨于穩(wěn)定。其早期收縮相對大一些,不過由于路面局部缺陷修補(bǔ)的面積較小,不會產(chǎn)生較大的收縮變形,而且5h后開放交通時,其收縮變形已趨于穩(wěn)定,因此能夠滿足混凝土路面的性能要求,不會因為和老混凝土的收縮變形不一致而引起破壞。上述新老砂漿的粘結(jié)性能從一個側(cè)面證明了這一點。
另外,通過與普通混凝土的對比性耐磨試驗發(fā)現(xiàn):此材料的砂漿試件單位面積磨耗率比普通混凝土減少60%-70%,由此可以推定此材料的耐磨性能較好。論文發(fā)表。而且其工作性優(yōu)良,容易成型,初凝時間1小時左右,能滿足現(xiàn)場施工的要求。
4結(jié)語
本文研究了針對水泥砼橋面局部破損的環(huán)氧樹脂砂漿修補(bǔ)材料,通過對環(huán)氧砂漿中砂膠比、骨料級配類型、環(huán)氧粘結(jié)料強(qiáng)度等影響因素的研究,取得了適用于水泥混凝土路面局部破損快速修補(bǔ)的環(huán)氧樹脂砂漿配合比,但本人的學(xué)識和經(jīng)驗又存在一定的局限性,缺點和錯誤之處,還望專家和讀者提出寶貴意見。
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