陳耀輝

(河北雄安京翼質量檢測服務有限公司 保定 071700)

混凝土路面在服役過程中易受到環(huán)境的侵蝕而逐漸裂化，出現(xiàn)不同程度的病害，如裂紋、麻面、坑槽、斷板、錯臺等，造成路面使用功能下降，形成安全隱患[1]。而已有的快速修補材料，如硫鋁酸鹽水泥等，應用中存在與基底黏結強度不足，后期強度易倒縮的缺點，修復后狀態(tài)難以持久[2]。通過在常規(guī)修補砂漿中引入聚合物等材料制備具有自流平效果的修補砂漿成為目前的研究熱點，該砂漿具有與舊水泥路面黏結強度高、抗剝蝕性能好、施工便捷等優(yōu)點，尤其適用于發(fā)生表面剝落路面的修復[3]。

自流平砂漿由于早期水化迅速，會產生明顯的自收縮。同時修補砂漿可縮短養(yǎng)護時間，投入使用后還面臨干燥收縮的問題?，F(xiàn)有研究顯示[4]，修復砂漿在應用時往往出現(xiàn)早期開裂現(xiàn)象，因此如何根據(jù)自流平砂漿的材料特點及應用環(huán)境，找出合理的養(yǎng)護方式以減少其收縮開裂成為應用的關鍵。

本文嘗試研究不同養(yǎng)護制度下，自流平砂漿的變形行為，以期探討出適宜的養(yǎng)護方式。

1 原材料與試驗方法

1.1 原材料

試驗所用水泥為P·O 52.5水泥，28 d抗折強度8.2 MPa，抗壓強度55.2 MPa；硅灰為92級，平均粒徑13μm；膨脹劑為UEA型膨脹劑。可再分散乳膠粉為德國瓦克乳膠粉；減水劑為粉體聚羧酸減水劑。河砂細度模數(shù)為2.4，含泥量為1.1%。拌和水為普通自來水，養(yǎng)護劑為有機-無機復合型。

通過前期試驗摸索，摻入10%膨脹劑以補償收縮，摻入5%硅灰以提高強度與耐磨性，摻入2%的可再分散乳膠粉以提高與原界面的黏結強度。具體試驗配合比設計見表1。

表1 自流平修補砂漿配合比 kg/m3

1.2 試驗方法

砂漿制備及強度測試過程參照GB/T 17671-1999 《水泥膠砂強度檢測方法》進行；成型及測試參照JGJ/T 70-2009《建筑砂漿基本性能測試方法標準》進行，試件尺寸為40 mm×40 mm×160 mm。每種養(yǎng)護方式成型4組試件，1組進行體積變形測試，2組進行同條件強度測試，1組進行失水率測試。

試件成型后置于(20±2) ℃，相對濕度≥90%的環(huán)境中帶模養(yǎng)護，1 d后脫模。第一種養(yǎng)護方式為脫模后置于養(yǎng)護箱中繼續(xù)養(yǎng)護(標準養(yǎng)護)；第二種試件脫模后，不做處理直接養(yǎng)護；第三組在養(yǎng)護前先在表面刷涂養(yǎng)護劑，刷涂量控制為0.10 kg/m2；第四組脫模后進行表面覆膜，第五組脫模后刷涂養(yǎng)護劑，刷涂量控制為0.10 kg/m2，待成膜后進行覆膜，將采用第二至第五種養(yǎng)護方式的試件均置于(20±2) ℃，相對濕度為(60±5)%的室內養(yǎng)護[5]。失水率測試為試件散失的水分質量與該試件中水分的質量比[6]。分別在1～7，14，28 d進行失水率及體積變形測試，3 d及28 d時進行抗折和抗壓強度測試。

2 結果與討論

2.1 失水率

自流平修補砂漿的失水率測試結果見圖1。因采用標準養(yǎng)護時，養(yǎng)護箱內實際相對濕度在試驗期內始終大于95%(規(guī)范要求≥90%)，所以默認該組試件干燥失水率為0，故未在圖中顯示。

圖1 失水率測試結果

由圖1可見，采用直接養(yǎng)護的試件的失水率較高，在前3 d水分散失速率較快，后逐漸減慢，14 d后趨于穩(wěn)定。刷涂養(yǎng)護劑可以在一定程度上降低水分的散失，其失水率變化規(guī)律與直接養(yǎng)護比較接近，分析認為刷涂養(yǎng)護劑可以適度改善失水率的原因為，一方面養(yǎng)護劑中有機高分子可在試件表面形成一層致密的薄膜結構，另一方面其中的無機鹽可促進水泥水化，且與混凝土中Ca(OH)2發(fā)生反應生成的反應物填充了混凝土表面的毛細孔，從而減少了水分散失。

而采用覆膜處理時，可以明顯抑制水分的散失，試件前14 d失水率隨時間延長緩慢下降，至14 d后趨于穩(wěn)定?？梢钥闯觯鄬τ谒⑼筐B(yǎng)護劑，覆膜是更有效的保濕方式。當覆膜和刷養(yǎng)護劑配合使用時，失水率進一步下降。

2.2 強度

不同養(yǎng)護方式下試件的強度測試結果見圖2。由圖2可見，相同齡期下，試件的抗壓強度大小表現(xiàn)為標養(yǎng)試件>刷養(yǎng)護劑+覆膜>覆膜>刷養(yǎng)護劑>不做處理。這說明顯示養(yǎng)護方式的選擇對修補砂漿的強度發(fā)展有直接影響。其中經覆膜處理的試件，3 d強度和28 d強度與標養(yǎng)試塊均比較接近，并明顯好于不做處理的試件。顯示覆膜養(yǎng)護具有較好的養(yǎng)護效果。刷涂養(yǎng)護劑后，試件的強度均有小幅提升，可作為一種輔助養(yǎng)護手段。

圖2 不同養(yǎng)護制度下自流平修補砂漿強度

結合2.1部分的失水率結果分析認為，由于自然養(yǎng)護、刷養(yǎng)護劑2組試件的失水率較高，失水收縮引起表面生成微裂紋，同時水分的散失亦導致試塊表層水泥水化受到抑制，在這2個因素的共同作用下，試塊的強度出現(xiàn)明顯的下降。

2.3 體積變形

試件的體積變形測試結果見圖3。

圖3 體積變化測試結果

由圖3可見，各組試件的體積變化規(guī)律比較相似，均為經短期膨脹后，開始出現(xiàn)回落，至第14 d時基本穩(wěn)定。不同的是，不做處理的試件經1 d膨脹后，體積迅速回落，至第6 d時，體積變化即表現(xiàn)為收縮。刷涂養(yǎng)護劑后，試件前2 d體積變化軌跡與不做處理試件接近，之后回落速率較不做處理試件有所趨緩，至28 d時體積變現(xiàn)為小幅收縮。采用覆膜養(yǎng)護時，脫模后第2 d膨脹還有小幅增長，至28 d時，體積變化依然保持膨脹。而采用刷養(yǎng)護劑+覆膜養(yǎng)護時，脫模后第2 d膨脹還有明顯增長，前3 d體積變化軌跡幾乎與標養(yǎng)試件相同，后回落增大才逐步與標養(yǎng)試件區(qū)分開來。即在覆膜情況下，進一步采用刷涂養(yǎng)護劑手段，可以增大早期膨脹量，并可以降低后期回落。

試件早期體積變化受三方面作用：①在膨脹劑作用下，產生明顯膨脹；②水分散失引起干燥收縮；③膠凝材料水化產生自收縮。早期膨脹劑水化產生的膨脹占主導作用，試件體積表現(xiàn)為膨脹。而隨著膨脹劑水化完畢，膨脹驅動力趨于0，而由于水分的散失產生的收縮應力與膠凝材料水化產生的自收縮應力持續(xù)存在并隨著水分散失增多、水化程度提高逐漸增大，試件開始出現(xiàn)回落[7]。不經覆膜處理的試件，早期失水明顯，產生的收縮應力大，同時由于水分的散失影響了膨脹劑的水化，使得膨脹量減小，最終表現(xiàn)為脫模后第2 d體積即開始出現(xiàn)回落。

從測試結果可見，刷涂養(yǎng)護劑后試件的體積回落明顯減少。分析造成這種現(xiàn)象的原因除減少了水分散失外，可能還跟表面孔隙結構的改善有關。今后可進一步研究更合理的養(yǎng)護方式，即在考慮通車的情況下，何時撤去覆膜較合理，以及更適宜的養(yǎng)護劑刷涂量等。

3 結論

1) 與刷涂養(yǎng)護劑相比，覆膜可以明顯地減少自流平砂漿早期的水分散失。

2) 養(yǎng)護制度對自流平修補砂漿的強度發(fā)展有直接影響。即標養(yǎng)試件>刷養(yǎng)護劑+覆膜>覆膜>刷養(yǎng)護劑>不做處理。經刷養(yǎng)護劑+覆膜處理的試件， 3 d強度和28 d強度與標養(yǎng)試塊均比較接近，顯示覆膜養(yǎng)護具有較好的養(yǎng)護效果。刷涂養(yǎng)護劑可以小幅提高自流平砂漿的抗壓強度。

3) 養(yǎng)護制度的選擇對自流平砂漿的體積變化影響明顯。采用覆膜處理時，可以明顯減小自流平砂漿的干燥收縮，28 d時體積變化表現(xiàn)為膨脹。刷涂養(yǎng)護劑可以增大早期膨脹量，減少后期的體積回落。當覆膜與養(yǎng)護劑共同使用時，改善收縮效果更為明顯。