水固比对“修复王”薄层修补材料性能的影响

孙娜峰 张涛 陈勇 吴方政

（1.杭州修路人科技股份有限公司，浙江 杭州 310023；2.太原国际机场有限责任公司，山西 太原 030031）

水泥混凝土结构具有强度高、刚度大、承载能力强等特点，广泛应用于重载交通高速公路、桥梁、机场道路等领域。然而，由于长期轮载、盐冻剥蚀和碳化等因素的作用，水泥混凝土路面表面容易出现网裂、起皮、剥落、露骨、坑槽等现象，可能进一步发展为裂缝、断板、破碎板等问题，影响路面结构承载能力和交通安全。

超快硬混凝土“修复王”材料属于磷酸盐修补材料，具有早期强度高、后期强度持续发展等特点，黏和性能及抗裂性能优异。此外，“修复王”材料与水泥混凝土的弹性模量和热膨胀系数接近，匹配性明显优于有机聚合物材料。

一、试验原材料及试验方法

（一）试验原材料

1.超快硬混凝土“修复王”试验选用“修复王”薄层型材料，由A、B两组按重量1：1的比例组成。

2.水：自来水。“修复王”材料配合比如表1所示。

表1 “修复王”材料配合比及拌和物性能

（二）使用试验方法

1.流动性试验：流动度为料浆在边长为600mm的玻璃板面的自由扩展度，流动性试验如图1所示。

图1 流动性试验

2.凝结时间试验：参考《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》（GB/T 1346-2011）测定。

3.水化热试验：将温度计插入搅拌好的料浆中，从加水时间开始观测并记录温度计的显示数值。

4.力学性能试验：抗折强度和抗压强度按照《水泥胶砂强度检验方法（ISO法）》（GB/T 17671-1999）测试。

二、试验结果与分析

（一）水固比对拌和物性能的影响

水固比对拌和物工作性和凝结时间的影响，如表1所示。随着水固比提高，料浆扩展度明显增大，初凝时间略有延长，水固比对初凝时间的影响较小；当水固比较低时，扩展度增长速率快，当水固比大于10%时，随着用水量继续增加，扩展度增长速度逐渐减缓，并趋于稳定。

当水固比为10%时，料浆扩展度已达到300mm，工作性好，料浆表面有少许黑色物质析出，如图1所示，后续抹面作业可消除表面黑点。在实际工程应用中，应在材料初凝前不断抹面消除表层气泡，确保表面密实。

（二）水固比对水化热的影响

水固比对“修复王”材料水化热的影响，如图2所示。随着龄期的增长，料浆内部温度先快速上升，在50分钟左右达到最高值，然后逐渐下降，在180分钟后，料浆内部温度接近室温。内部水化热随着水固比的增加呈先上升后下降的趋势，当水固比为10%时，料浆内部水化热温度最高，在50分钟时，内部温度高达63℃。该现象可能是由于水固比的提高，增加了“修复王”材料溶解物质的含量，加速了反应速度；随着水固比的进一步上升，由于水的比热容很大，未参与反应的水会吸收部分水化热。

图2 水固比对水化热的影响

（三）水固比对力学性能的影响

水固比对“修复王”材料抗折强度的影响，如图3所示。随着水固比的不断增大，材料1h、1d和7d抗折强度均呈现出下降趋势，主要是因为水固比提高，材料内部未水化水分含量增加，试块空隙率增大，降低了试块的抗折强度，且当水固比过大时，由已试块折断的截面可以看出，材料出现了明显的离析现象。当水固比为10%时，材料仍具有很高的抗折强度，其1h、1d和7d的抗折强度分别为5.0MPa、8.7MPa和9.6MPa。

水固比对“修复王”材料抗压强度的影响，如图4所示。当水固比增加时，材料1h抗压强度不断下降，1d和7d抗压强度呈先下降后上升再下降的趋势，且分别在9%和8%时，达到最大值，主要是由于当水固比增加时，试块密实度降低，1h抗压强度也逐渐减小；当水固比较低时，随着龄期的推移，内部水分为持续的水化反应提供了必要的湿度条件，内部含水量大的试块在1d和7d的水化反应程度更高，水化产物也更多；当水固比达到一定临界值时，过多的水大幅降低了试块密实程度。当水固比为10%时，材料1h抗压强度达到33.8MPa，7d抗压强度为54.7MPa，仍可满足修补材料的强度要求。

由图5可知，“修复王”材料的压折比随着用水量提高，呈先上升后下降趋势；压折比大小范围在4%～7%之间，明显低于普通水泥混凝土或水泥砂浆，说明其具有优异的柔韧性，抗开裂性能和抗冲击能力强，适用于水泥混凝土路面的薄层修补工程。

图3 水固比对抗折强度的影响

图4 水固比对抗压强度的影响

图5 水固比对压折比的影响

三、结语

随着水固比的不断增加，“修复王”材料的流动性显著提高，初凝时间略有延长，早期水化热呈先上升后下降的趋势；“修复王”材料抗折强度与水固比成反比，抗压强度随着水固比的提高呈先下降后上升再逐渐下降的趋势。当水固比为10%时，“修复王”材料可自流平，同时其抗折强度和抗压强度仍保持在较高水平，可满足水泥混凝土道面薄层修补的要求。