薄层水泥基修补材料研究进展

薄层水泥基修补材料研究进展

李丰恺陈科

陆军勤务学院军事设施系重庆401331

摘要：传统的地坪总存在易开裂、磨损、剥落等缺点，因此制备新型地坪修补材料对地坪进行修补加固意义重大。本文借鉴国内外关于混凝土路面薄层水泥基修补材料的相关研究结论，介绍了薄层水泥基修补材料国内外研究进展，可为薄层修补材料提供宝贵的经验。

关键词：地坪薄层修补材料水泥基

1引言

传统的地坪总存在易开裂、磨损、剥落等缺点，损坏后无法满足实际应用的要求，制备新型地坪修补材料对地坪进行修补加固意义重大。目前，利用薄层或超薄层修补材料对混凝土路面实施快速修补加固，是国内外地坪修补的一个趋势[1]。薄层修补方法是将薄层水泥基修补材料铺筑于待修补加固的水泥基材料表面，使修补材料与待修补加固的水泥基材紧密粘结而组成一个整体复合结构，抵抗各种破坏应力。将薄层结构的水泥基修补材料应用于洞库混凝土地坪修补加固中，一方面能够降低库内净高，减少工程费用的花费及材料的消耗；另一方面，修补速度快，能够满足地坪快速修补的要求，从而使得地坪上的各项作业能够顺利尽快开展。因此，开发一种薄层修补材料，并将其应用于洞库地坪修补加固中，具有十分重要的意义和应用价值。

2层修补材料研究现状

2.1国外薄层修补材料研究现状

国外对薄层水泥基修补材料的研究较多，主要集中在聚合物混凝土、纤维混凝土和适用于薄层修补材料的修补剂等。

（1）聚合物混凝土

D.W.Fowler等[2]总结得出聚合物混凝土（PolymerConcrete，简称PC）具有高强度、高刚度、耐用性能以及与水泥的粘结性能良好等优良性能，适用于水泥混凝土修补厚度小于10mm的薄层修补。另外，在混凝土中复掺入聚合物和合适纤维后，可对垂直的表面材料进行薄层修补。总结早期国外对聚合物混凝土的应用研究，可将其应用于对抗冲击性能要求较大的水泥路面。

（2）纤维混凝土

钢纤维混凝土由于具有优良的力学性能和物理性能，作为修补材料能大大减薄其厚度，使地面使用寿命增长。国外对钢纤维混凝土作为薄层修补材料的研究居多。Bathia等[3]对掺微纤维的混凝土进行了研究，结果表明微纤维对水泥断裂性能具有显著的增强作用，对修补界面的粘结力也有一定的影响。Strand.D等[4]在混凝土中掺入聚烯烃纤维，将其应用于桥面修补和路面罩面。研究发现：掺入聚烯烃，使得混凝土抗疲劳性能、抗冲击性能、劈裂模量以及韧性均得到改善。

另外，研究人员也开展了大量的薄层修补材料力学性能、各特殊组份、修补方法等相关方面的研究。BenoitBissonnette等研究了水胶比及硅灰掺量对拉伸徐变的影响；Bonaldo等认为薄层修补时，保证新老混凝土界面的粘结强度是最重要的一环。

2.2国内薄层修补材料研究进展

随着工程界对薄层修补材料的迫切需要，国内也逐渐兴起对薄层修补材料研究的热潮。在国内对薄层修补材料的研究主要有聚合物混凝土、纤维混凝土和特种水泥混凝土等。

（1）聚合物混凝土

聚合物混凝土具有良好的抗冲击性、耐磨性，粘结性能和抵抗混凝土塑性收缩应变等性能，被认为是薄层修补材料的首选。张云歧[5]发现掺入1.2%~2%的塑化树脂粉末或混合掺入5%的水溶性聚合物和1%塑化树脂粉末制备的复合修补砂浆最适合用于对“起砂露石”路面的薄层修补。包银鸿等以PBM树脂为粘结剂制备了聚合物混凝土，该混凝土具有很高的粘性，在水中浇筑无需振捣，可自流平、自密实，强度高等优点。然而，聚合物混凝土也存在耐久性差、易老化，温度敏感性强且造价高等缺点，因此，限制了其在薄层修补中的应用。

（2）纤维混凝土

纤维混凝土以其良好的抗弯、抗裂性能和很高的韧性，逐渐进入薄层修补材料研究的行列。邓剑涛通过试验，配制出一种自密实早强型聚丙烯纤维细石混凝土，将其应用于旧混凝土路面超薄罩面修补，加铺厚度为2cm，并经某高速公路收费站通道路面一年多的使用实践表明，该材料能够满足路面修补的要求。

（3）特种水泥混凝土

与国外相比，我国在特种水泥混凝土的研究中稍微领先。利用特种水泥制作流程简单、原材料充足等特点，将其作为水泥基修补材料具有较高的性价比。目前，国内常用的特种水泥主要有：快硬硅酸盐水泥，铝酸盐水泥，硫铝酸盐水泥，磷酸镁水泥，氟铝酸盐水泥与偏高岭土水泥等。谢子荣通过试验研究发现早强混凝土在各种混凝土路面薄层修补材料中性能较优，该类混凝土中的硫铝酸盐水泥、氟铝酸盐水泥以及磷酸镁水泥这三类水泥混凝土的早期强度偏高，而且后期强度增长稳定，收缩率小，具备高耐磨性和耐久性，修补效果良好。另外，经过特种水泥改性的修补材料也存在一定的局限性，例如对于快凝快硬特种水泥需要加入缓凝剂才能满足一定的工作性能，然而加入的缓凝剂有时会对水泥基材料性能产生负面影响；且特种水泥水化反应迅速会产生较大的水化放热量，导致水泥基材料后期倒缩严重，影响胶接界面的粘结性能和后期强度。故制备特种水泥基修补材料时，不仅要考虑其早、强、快、硬等优点，也要充分考虑其后期强度倒缩等问题。

3结论

目前，国内外对薄层水泥基修补材料的研究主要集中在聚合物混凝土、纤维混凝土、适用于薄层修补材料的修补剂和特种水泥混凝土上。改善水泥基材料性能，并将其应用于地坪修补加固中拥有很大的优势，不仅能减少地坪净高，增大使用空间，而且薄层水泥基修补材料修补速度快，方便快捷，工程成本较低，将薄层修补材料应用于传统地坪的修补具有广阔的应用前景。

参考文献

[1]龙亭.掺矿渣微粉道路混凝土耐磨性研究[D].长沙:中南大学,2008.

[2]FowlerDW.Polymerinconcrete:Avisionforthe21stcentury[J].Cement&Concrete

Composites,1999,21(5):449-452.

[3]Banthia,Nernkumar,Dubeau.Svlviecarbonandsteelmierofiber-reinforcedcement-Basedcompositesforthinrepairs[J].Journalofmaterialsincivilengineering,1994.

[4]StrandD,MacDonaldC.N,RamakrishnanV,RajpathakV.N.Constructionapplicationsofpolyolefinfiberreinforcedconcrete[C].ProceedingsoftheMaterialsEngineeringConference,1996,(1):103-112.

[5]张云歧.丙乳砂浆在潘家口水库溢流面修补中的应用[J].水利水运科学研究,1998,(9):79-85.