1 快硬早强混凝土研究的重要性
混凝土是当代土木工程中应用量最多的人造材料, 也是最重要的建筑材料之一。各种工业与民用建筑、公路桥梁、机场跑道、矿井建设、水工结构以及军事等许多工程的建设都离不开水泥混凝土, 因此, 水泥混凝土在我国社会与经济发展中占据着重要的位置。九十年代以来, 我国的高速公路发展迅速, 水泥混凝土路面的发展也很快, 水泥混凝土路面的发展还具有广阔的空间。水泥混凝土路面在具有刚度大、强度高、承载力强、稳定性好等优点的同时, 其施工养护时间长也成了制约其发展的主要因素, 而且近年来, 由于设计寿命及其他原因, 混凝土路面大量进入维修阶段, 造成交通的中断, 给社会经济的发展带来不利的影响。因此, 开发能满足大范围推广、经济性好的基座安装、路面修补的快硬早强材料是一个极具现实意义的课题。
除此之外, 超早强混凝土在桥梁、港口等工程的维修加固中具有广泛的市场应用前景。如桥梁合龙段施工因体系转换需要混凝土具有超早强、高强度和良好的耐久性;海港、码头等混凝土建筑物的修复受到潮差的影响, 需要短时间内达到足够高的强度以防止海水冲刷;桥梁、机场跑道等需要快速抢修以尽快开放交通。这些快速修复需要在极短的时间内使混凝土达到足够的强度, 这是目前常规的混凝土难以达到的, 因此也需要开发一种快硬早强混凝土, 用于抢修工程。
2 快硬早强混凝土的国内外研究动态
无论是在国际, 还是在国内, 对于超高强混凝土, 总体上都尚处于试验研究阶段, 这是因为配制技术相对困难, 并且对这种材料的力学性能的研究也极少, 资料有限且零碎。目前, 仅在挪威和德国的设计标准上, 包含有超高强混凝土范畴内的低级别强度等级的混凝土, 挪威标准 (NS3473) 的最高强度等级为C 1 0 5, 德国混凝土协会1995年颁布的《高强混凝土指南》最高的强度等级为C115。
我国公路部门早期对破损的水泥混凝土路面进行修补时, 传统方法之一是采用沥青质材料, 即在水泥混凝土路面的裂缝处灌注沥青, 以达到封闭裂缝的目的, 或在己损坏的混凝土表面上加铺一层沥青混凝土。这只是一种应急方法, 不能从根本上解决水泥混凝土路面修复的问题。主要表现为: (1) 路面材料强度的不均匀, 导致传荷不一致; (2) 使用寿命短; (3) 路面平整度差, 影响行车的舒适和安全并降低表面使用功能; (4) 混凝土的颜色不一致, 影响美观。若采用改性沥青材料进行修补, 其修补后效果好, 但单价高。传统方法之二是采用与原混凝土强度等级相当或稍高的普通混凝土来进行修补, 但也存在一些问题, 主要表现为: (1) 普通混凝土收缩大, 易使混凝土开裂; (2) 新老混凝土间的粘结性能差, 易使混凝土开裂; (3) 普通混凝土本身的粘度差, 与老混凝土的粘结效果差; (4) 养生的时间长 (14天及以上) , 影响交通。为此国家加大了对水泥混凝土路面快速修补技术及修补材料的研究力度, 各大专院校和科研院所针对不同的水泥混凝土路面破坏特点, 研制了一些典型的新型快速修补材料 (或修补剂) 。
长安大学研制的水泥混凝土路面修补材料主要由硫铝酸盐、硅酸盐、铝酸盐和高效活性剂按一定的比例组成, 分HW1、HW2、HW3三种, 6h后可开放交通。建议的配合比中采用525号硅酸盐水泥为475kg/m3, HWl型修补剂为77kg/m3。配制的快速修补混凝土6 h龄期的混凝土抗折强度可达3.57MPa, 抗压强度可达23.1MPa。该系列修补材料的单价为2489~3087元/吨。
杭州市城市建设科学研究所以525号硅酸盐水泥为胶结料、掺入不同比例的特快硬化剂、调凝剂和减水剂配制的特快硬混凝土6h抗压强度和抗折强度分别达到17.6MPa和4.19MPa, 符合开放交通的要求。
随着水泥技术的发展, 除常规的早强水泥, 各种新型特种水泥相继出现, 如高铝水泥、快硬硅酸盐水泥、铁铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥等, 在混凝土路面的快速修补中得到了应用。用这些新型特种水泥配制的混凝土可在12h~24h满足开放交通的要求。
有机类的修补材料:环氧树脂类, 聚氨酷类, 烯类及它们间复合而成的修补材料等, 适宜于裂缝灌浆和接缝损坏修补;改性沥青材料类适宜于接缝损坏修补、罩面修补。
有机与无机复合类修补材料如:聚合物水泥砂浆, 已在我国宁杭公路和扬州一级公路进行过应用;聚合物浸渍混凝土, 聚合物改性混凝土和砂浆等, 在水泥混凝土路面板块修补、局部修补、罩面修补、边角修补中得到了采用。
此外, 硅粉混凝土和砂浆, 钢纤维混凝土, 复合外加剂配制的水泥混凝土均在水泥混凝土路面快速修补中进行过应用, 并取得了较好的效果。
3 结语
目前对于超早强混凝土的研究尚不够深入, 混凝土早期强度的提高往往带来后期强度的降低, 而且人们对于混凝土后期的收缩性能以及长期耐久性能的研究较为缺乏, 严重影响了超早强混凝土在实际工程中的推广应用。虽然一些修补材料或快速修补材料, 在水泥混凝土路面修复中, 均取得了很好的效果, 解决了水泥混凝土路面快速修复后在尽可能短的时间内恢复交通这一技术难题。但由于原材料的特殊性或价格昂贵, 致使推广应用相当困难。研制并开发新型的水泥混凝土路面快速修补材料仍然是当今乃至未来混凝土材料发展的一个重要研究方向。
摘要：快硬早强混凝土在路面修补、桥梁、港口等维修工程中有着很重要的意义, 运用该材料, 能够达到快速修补开放交通的目的。本文在阅读了有关快硬早强混凝土相关资料的基础上, 总结了目前国内外快硬早强混凝土技术的研究动态。
关键词：快硬早强混凝土,研究动态
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