快补柔性胶凝混合材料在高速公路桥面抢修中的应用

周 旺，梁 媚

(广西交通设计集团有限公司，广西 南宁 530023)

桥面施工作为高速公路工程的重要施工环节，操作一旦不规范，将会直接影响整个高速公路的稳固性和安全性；而快补柔性胶凝混合材料的出现和应用，可很好地避免以上不良现象的发生。将该材料科学地应用于高速公路桥面抢修，极大地缩短了桥面整体养生时间，避免因养生时间过长对车辆正常行驶造成不良的影响，保证了施工人员的人身安全和财产安全。为了进一步提升高速公路工程施工质量和施工安全，如何将快补柔性胶凝混合材料科学地应用于桥面抢修是施工人员必须思考和解决的问题。

1 工程概况

黄石高速公路作为一种重要的通道，为晋煤东运提供了极大的便利，将河北省东西部进行有效贯通，极大地促进了沿线经济的快速发展。但是，随着运营时间的延长，K226+565 m跨石津灌渠沿着大桥桥面铺装方向出现大量的坑槽病害，对这些病害采用各种各样的修复方式进行全面修补，并没有达到预期效果，快补柔性胶凝混合材料的出现和使用可以实现对桥面坑槽病害的高效化、科学化修补，以达到预期目的。

1.1 桥梁情况

黄石高速公路为K226+565 m，于2000年成功建成并通车。该桥所分布的位置主要以“高速公路平纵曲线”为主，该平纵曲线主要包含以下2大部分：上部结构和下部结构。其中，上部结构属于一种常用的混凝土连续箱梁；下部结构主要由框架台、桩基础、底板3个部分组成，腹板始终保持相对平衡状态。此外，桥面铺装主要用到了2种混凝土：一种是沥青混凝土；另一种是现浇水泥混凝土。

1.2 桥梁路面病毒情况

当运营时间不得延长时，黄石高速公路通常会出现大量的重载车辆，桥下方2 m位置处出现大量的坑槽病害。在处理这些病害期间，施工人员通过将沥青混凝土与快速凝水泥混凝土进行充分结合，对坑槽位置附近处的病害进行全面治理，但是，病害现象变得越来越严重，并没有取得理想的治理效果。2018年底，坑槽深度不断加大，并达到了20 cm；同时，坑槽面积也不断扩大，达到0.8 m×1.5 m。在进行桥面铺装期间，防水混凝土经常出现破碎、损坏问题。另外，沥青冷补料往往表现出比较差的防水性，当修补工作结束后，桥面铺装层出现大量的水体，这些水体严重地损坏了水泥层内部结构。对于快凝防水混凝土而言，往往表现出较高的防水性能；而水泥混凝土在实际使用时，通常表现出较高的刚性，将其与沥青混凝土进行充分结合，可以实现对桥面的高效化、科学化修补。由于受到重载车辆的影响，沥青混凝土很容易出现破碎现象，无疑降低了桥面最终修补效果。而快补柔性胶凝混合材料的出现和使用，可以很好地解决以上问题。这是由于该材料防水性能良好、养生时间短，与其他混凝土结合性能佳等优点，其符合桥面坑槽病害治理需求。

2 配合比设计

快补柔性胶凝混合材料在实际制作中，除了用到胶凝材料、胶乳外，还用到了砂子、石子、水等各种原材料。在对快补柔性胶凝混合材料进行配合比设计期间，施工人员注意几个事项：(1)将材料配制强度设置为49.9 MPa；(2)将混凝土内胶凝材料用量设置460 kg/m，然后，严格按照相关设计标准和要求，将试配种的胶凝材料使用量设置为600 kg/m；(3)将胶乳掺量比例设置为15%；(4)将混凝土水胶比设置为0.13～0.30，并优先选用“0.15水胶比”；(5)在选择砂率时，为提高本次配合比的合理性，将砂率设置为40%；(6)在进行试拌期间，严格按照基准配合比，完成3个试管材料配合比设计，分别是1号管、2号管和3号管，配比结果如表1所示。

表1 试拌C40聚合物混凝土3 、7 d强度Tab.1 3 d and 7 d strength of trial mix C40 polymer concrete MPa

由表1可知，1号管配合比：聚合物∶水∶砂∶石=500∶75∶85∶756∶1 044。2号管配合比∶聚合物∶水∶砂∶石=500∶75∶75∶720∶1 080。3号管配合比∶聚合物∶水∶砂∶石=500∶75∶65∶684∶1 116。养生时间分别为3、7 d。

由表2还可知，2号管的配合比最为理想，此时具有较高的流动性、强度等特性，采用强度复测的方式，对2号管配合比进行科学测量，结果如表2所示。当坍落度、抗压强度、抗折强度分别设置为156 mm、31.4 MPa、4.0 MPa时，完全符合混凝土浇筑相关标准和要求，为极大地提高桥面抢修效率和效果打下坚实的基础。

表2 C40聚合物混凝土最终配合比Tab.2 C40 polymer concrete final mix ratio

3 快补柔性胶凝混合材料施工工艺

3.1 快补柔性胶凝混合材料

快补柔性胶凝混合材料作为一种常用的合成材料，主要是由改性高碳树脂粘合剂和其他混合料进行充分结合后所获得，该材料经过一系列加热施工后，可以在室温状态下快速形成大量的固体材料，这些固体材料具有无气孔、高弹性、不渗水等特点，固体材料被称为“橡胶水泥”。特快补作为一种常用的热施工材料。该材料的主要技术参数如表3所示。

表3 快补柔性修补材料参数一览表Tab.3 List of parameters of quick-fix flexible repair materials

延缓裂缝、脱落和碎裂

该材料主要由改性聚合物组成，具有较高的粘接性，即使在恶劣天气环境下，仍然凭借着自身弹性功能，轻松应对和处理板块收缩变化，能够对原路面板块起到一定热胀冷缩的作用，避免修补区域不会出现：区域裂缝病毒、区域脱落病毒现象。

柔性

刚性修补材料主要组成：水泥、环氧树脂、磷酸盐类，这些刚性修补材料通常表现出较高的脆性；与水泥混凝土相比，其刚度表现出较高的膨胀性和速率收缩性，这些性能会对修补区域周边环境造成严重的破坏。特快补除了具有较高的柔性外，还具有较高的强韧性，与修补区域之间存在较高的粘附性。当路面出现一定程度的膨胀或者收缩现象时，该材料会随着路面的运动而出现同步运动现象。

支撑重荷载

由于特快补在抗压性能和柔性方面表现出得天独厚的优势，所以，即使遇到比较恶劣的天气环境，也能够对重型卡车和飞机2种设备的冲击产生一定的抵抗作用。

修补长期有效

快补柔性胶凝混合材料，可以对桥面进行长期有效地修补，经过一系列验证分析后，发现所拥有的使用寿命超过10年以上。与其他产品相比，使用快补柔性胶凝混合材料所获得修补产品，可以保证修补长期有效性，因此，无需在后期重点保养和维护，极大地缩短了工程整体养护时间，还有效节约了养护资金成本。

施工简单，通车时间较快

向修补机内放入适量的可熔袋装特快补，并对其进行加工处理，确保修补机内材料得以充分搅拌和加热处理，提高混合料性能的稳定性和可靠性。向病害部位倒入适量的特快补，并对其进行抹平处理；然后，将其冷却静置一段时间，冷却时间需要控制在1 h以内。当冷却完成后，即可正常通车运营。

3.2 具体施工工艺

为了进一步提升高速公路桥面铺装抢修效率和效果，施工人员要严格按照施工工艺流程操作，具体如图1所示 。将特快补柔性修补材料与桥面铺装抢修进行充分结合，从而保证施工车辆能够安全行驶，进而极大地提高施工现场工作人员的安全性和可靠性。

图1 快补柔性胶凝混合材料施工流程Fig.1 Construction process of quick repair flexible cementitious mixture

清除、清理缺陷路面

在这一环节中，通过对需要重点处理的病毒区域进行清晰化、科学化标记，并选出合适的施工设备；然后，按照划分好的标记，从路面切割、路面破除和路面碾压3个环节出发，全面清除所出现的缺陷路面。之后，通过使用专用热风枪，全面地清理和干燥处理公路病害部位上所出现的碎屑物；病毒部位清理施工如图2所示。

图2 病毒部位清理施工Fig.2 Virus site cleaning construction

修补部位涂刷快补底漆

对于桥面而言，其修补部位主要包含2个部分：侧面和底面。将快补底漆全面地涂抹到修补部位，以实现对修补部位的快速修补，这些快补底漆在实际使用期间，无须对其进行充分搅拌处理，极大地提高了底漆使用效率。如果修补部位外观颜色较深，需要对钢筋进行配置处理，此时，需要向指定的修补区域配置相应的钢筋网。

加热、拌和快补材料

在对快补材料进行加热、拌和期间，需要向拌和器添加一定量的袋装式快补材料，然后，对其进行充分加热搅拌。同时，还要将快补材料预热时间设置在50～80 min，切忌出现过度加热现象，一旦该材料加热温度过高，将会导致燃烧器的温度过低。另外，当快补材料加热处理结束后，需要将所有燃烧器的盖子打开，以起到冷却材料的作用。

病毒修补

在对桥面病毒进行修补期间，需要向修补部位倒入熔化后的快补材料。之后，对这些材料进行冷却处理，经过一段时间冷却后发现，快补材料表面上会漂浮大量的气泡，静置20 min后，快补材料表面上的气泡会消失一部分。然后，使用热空气喷枪，吹掉快补材料表面上的剩余气泡。快补现场分层浇筑、吹掉气泡工艺如图3所示。

图3 快补现场分层浇筑、吹掉气泡工艺Fig.3 Layer-by-layer pouring and blowing out of air bubbles on the site of express repair

如图3所示，在此基础上向病毒部位摊铺第2层快补材料。然后，使用熨平板，对其进行抹平处理，并做好对施工区域边缘的科学化、全面化修补，确保快补材料全部摊铺到所有施工区域；同时，还要全部撕掉粘在边缘处的胶布，确保整个工程美观和施工质量。由于快补材料在实际使用期间，经常会表现出自动流平特性，此时，需要使用熨平板对其再次抹平处理。当第2层经过一段时间冷却后，快补材料表面上的气泡会自动消失一部分，此时，需要使用热空气喷枪，将快补材料表面上剩余的气泡全部吹掉。快补现场分层浇筑、整平工艺如图4所示。

图4 快补现场分层浇筑、整平工艺Fig.4 Layered pouring and leveling on site for express repair

当所有气泡被全部清除后，需要将装饰性骨料均匀地撒向快补材料表面上；同时，还要戴上手套，对所有骨料进行抹平处理，保证快补材料表面始终处于比较平整的状态。当快补材料冷却一段时间后，可以对外正常开放交通工具。最后，还要将所有搅拌器全部关闭，并做好对施工现场的全面清理。快补现场施工完成情况和施工完成8个月后照片如图5所示。

图5 快补现场施工完成后和施工完成8个月后照片Fig.5 Situation after construction is completed Photos 8 months after construction is completed

拌制混凝土

对混凝土的处理和使用：(1)在拌和处理前，向搅拌机内加入少量的自来水，以起到润湿搅拌机的作用；同时，还要将搅拌机内多余的水分全部排出。(2)向指定的搅拌机内加入称量好的自来水。(3)采用集料依次投入的方式，向搅拌机内加入适量的胶凝材料；然后，对其进行搅拌，搅拌时间控制在1 min内。(4)向搅拌机内预先加入适量的外加剂，并将搅拌时间控制在2 min内。(5)当搅拌结束后，需要在第一时间内快速进行出料操作、清罐操作，整个操作时间不得超过5 min。(6)在进行搅拌期间，需要每隔2 h清洗一次搅拌机，并确保搅拌机与摊铺地点间的距离控制在100 m以内。

浇筑混凝土

施工人员浇筑混凝土：(1)对铺装桥面进行清扫，对铺装桥面进行洒水润湿处理，避免出现积水现象。(2)在进行浇筑期间，需要采用手推式小推车对混凝土进行运输，将斗车中的混凝土摊铺于相应的铺装桥面上，并使用振动棒，对快补柔性胶凝混合材料进行振捣处理，并将混凝土搅拌时间控制在1 min内，以达到提高混凝土密实度的目的。(3)当混凝土振实处理结束后，需要利用刮平板，对这些混凝土进行刮平处理，然后，利用塑料抹子对混凝土表面进行抹平处理。(4)混凝土摊铺时间必须控制在8 min内。(5)通过使用快补柔性胶凝混合材料，开展桥面铺装期间，必须将施工环境温度设置在40 ℃以上，或者-10 ℃以下。

养生

施工人员在工程养生这一环节：(1)混凝土浇筑30 min后，对快补柔性胶凝混合材料进行覆膜、洒水处理，以保证最终养生处理效率和效果。需要特别注意的是禁止出现单次洒水量过多现象，仅达到浸湿其表面即可，此外，还要将养生时间控制在3 h内。(2)当施工完成3 h后，发现混凝土强度有所增加，完全符合设计强度的80%以上，此时，可以开展防水层施工以及沥青混凝土铺装施工。

4 结语

本文通过利用快补柔性胶凝混合材料，对桥面铺装“久治不好”的坑槽病害问题进行全面的分析和治理，并取得了良好的治理效果，为后期高速公路桥面铺装抢修提供了参考依据。

(1)快补柔性胶凝混合材料经过加热后，会缩短凝固时间；所以，该材料仅仅适用于混凝土浇筑、施工现场加热等领域。在某种程度上可以缩短整个工程养生时间，极大地保证了行驶车辆和施工人员的安全性，所以，快补柔性胶凝混合材料完全符合快速通车桥面铺装抢修和养护相关标准和要求;

(2)整个工程施工结束后，通过对工程后期运营情况的观察，发现快补柔性胶凝混合材料具有较高修补性能，能够将沥青混凝土和水泥混凝土进行充分结合，提高整个桥梁桥面的稳固性和可靠性。总之，快补柔性胶凝混合材料具有较高的应用价值和应用前景，将其应用于高速公路桥面铺装抢修中具有较高的实践意义。