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【摘 要】.本文通过实例介绍了修补路面用混凝土复合外加剂的配合比试验设计方法，阐述了复合外加剂的作用并对其机理进行了分析，同时也介绍了工程实际应用的效果。.
【关键词】.复合外加剂；混凝土路面；修补；试验
Additive compound with concrete pavement repair Study
Lv Fu-nan,Wang Hai-you
(Highway Authority Pingdingshan Pingdingshan Henan 467000).
【Abstract】.This paper describes examples of concrete pavement patching compound admixture with the ratio test design method, described the role of the composite additive and its mechanism is analyzed, but also introduces the practical application of engineering results..
【Key words】.Composite additive;Concrete pavement;Repair;Test .
1. 前言.
随着我国公路交通事业的发展，水泥混凝土路面由于承载能力大，使用寿命长，养护费用少等优点因而在高等级公路中应用较多。然而，交通运输业的现状是车流量和超载超限运输车辆日益增多，混凝土路面在使用一段时间后出现了许多问题，其主要表现在以下几个方面：
（1）混凝土强度相对较低，导致断板速度很快，断板率比较高。
（2）混凝土塑性收缩变形较大。在超载超限荷载和混凝土收缩产生的拉应力双重作用下，较早出现裂缝，而且不易修补，影响混凝土路面的使用品质。
（3）路面耐磨性差。在使用不长时间就会出现较大磨损，抗滑能力下降，影响行车速度及行车安全。
（4）损坏的混凝土路面经过挖补，在投入使用前新旧混凝土界面就出现较宽裂缝，路表水下渗，进而引发其它病害。
通常对已经被破坏的路面混凝土的处理是进行挖除后用早强混凝土修补，然而在工程实践中发现，新修补的混凝土路面很快就会重复出现上述的病害。因此，在大量试验的基础上，发现使用复合外加剂能够明显地改善修补路面混凝土的性能，有效地解决路面混凝土出现的上述问题。
2. 复合外加剂配合比试验设计.
为了提高道路混凝土的强度、耐磨性及抗裂缝性能，根据经验和分析，复合外加剂采用三种组分，即膨胀剂、高效减水剂、活性掺活料（硅灰）。为了使选出的工艺方案最优，而且试验方法简单、方便、高效率，采用正交试验法进行试验。
试验时设计一种混凝土作为基准混凝土，然后掺一定量的由膨胀剂、高效减水剂和活性掺活料组成的不同配合比的复合外加剂进行试验。某次试验的计划及结果见表1，试验结果分析见表2。
由表1和表2综合分析可知，A3B2C3为最优工艺参数，即高效减水剂掺量为2.5%，膨胀剂掺量为10%、活性掺活料掺量为10%时是最优用量。因此，高效减水剂、膨胀剂和活性掺活料的配合比为1∶4∶4。应该指出的是，当试验所用材料改变时结论有可能也随之改变，所以施工时必须根据所用材料进行试验，确定复合外加剂中各组分的用量。
当把抗折强度、耐磨性能等作为考察指标时，会得出与上述相似的规律，此略。在实践中一般是把抗折强度作为考察指标进行试验，当对某项性能有超常规要求时可同时选为考察指标进行试验，以便比较选择最优工艺参数。
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3. 复合外加剂掺量及其效果试验.
复合外加剂的配合比确定后，再以不同的掺量来测定混凝土的抗压强度、抗折强度、耐磨性能和膨胀率。此外，为了从微观上了解复合外加剂对混凝土性能的影响，做混凝土浆——集界面显微硬度试验。试验结果见表3、表4及图1、图2。
4. 复合外加剂提高混凝土性能的机理分析.
从上述试验结果可知，掺复合外加剂能提高路面混凝土抗压强度、抗折强度、耐磨系数和新旧混凝土之间的结合力，其机理如下。
4.1 .提高混凝土强度的机理分析。
提高混凝土强度的方法主要是降低混凝土混合料的水灰比，提高水泥浆和集料界面的黏结强度，降低混凝土的孔隙率、改善孔结构。在普通混凝土中，虽然水泥石只占总体积的四分之一左右，但是水泥石对混凝土性能的影响却是主要的。因此，在研究混凝土性能的时候必须研究水泥石本身的性能和其内部组织结构的关系，水泥石的微观结构往往对混凝土的許多物理力学性能有着直接重要的影响。.
在混凝土掺入复合外加剂后，由于减水剂的吸附分散作用，在水泥等细颗粒表面形成一层单分子或多分子吸附膜，能使水泥早期的水化速度有所降低，这种延缓作用有助于水化产物生长得更加充分完整，水化产物互相搭错交互边生得更加紧密，进而使内部孔隙减少；其次，复合外加剂的活性矿物料也由于减水剂的分散作用而被均匀地分散到水泥浆体中，它能填充在毛细孔和凝胶孔中，使混凝土的空隙率降低，又由于它能和水泥的水化物Ca(OH)2的反应降低了溶液中的碱度，使水泥水化更为充分，水泥的有效利用率提高。从混凝土显微硬度曲线中可以发现，掺复合外加剂的混凝土不仅浆——集界面过渡层的强度提高，同时水泥浆基体的强度也增大了。
4.2 提高混凝土耐磨性能的机理分析。
混凝土的耐磨性能是混凝土的耐久性能之一，作为道路面板使用的混凝土的耐磨性显得尤为重要，它是保证行车安全的重要指标。在路面混凝土中，根据其受力特点，主要有磨粒磨损和疲劳磨损两种形式。由于复合外加剂能降低混凝土的空隙率、微裂缝等原生缺陷，减少了引起疲劳磨损的应力引发源，同时，由于复合外加剂能提高混凝土浆——集界面的黏结强度，使混凝土表面的骨料不易脱落，也能提高其抗磨粒磨损的能力；当然，硬度的提高是提高耐磨性的直接保障。
【关键词】.复合外加剂；混凝土路面；修补；试验
Additive compound with concrete pavement repair Study
Lv Fu-nan,Wang Hai-you
(Highway Authority Pingdingshan Pingdingshan Henan 467000).
【Abstract】.This paper describes examples of concrete pavement patching compound admixture with the ratio test design method, described the role of the composite additive and its mechanism is analyzed, but also introduces the practical application of engineering results..
【Key words】.Composite additive;Concrete pavement;Repair;Test .
1. 前言.
随着我国公路交通事业的发展，水泥混凝土路面由于承载能力大，使用寿命长，养护费用少等优点因而在高等级公路中应用较多。然而，交通运输业的现状是车流量和超载超限运输车辆日益增多，混凝土路面在使用一段时间后出现了许多问题，其主要表现在以下几个方面：
（1）混凝土强度相对较低，导致断板速度很快，断板率比较高。
（2）混凝土塑性收缩变形较大。在超载超限荷载和混凝土收缩产生的拉应力双重作用下，较早出现裂缝，而且不易修补，影响混凝土路面的使用品质。
（3）路面耐磨性差。在使用不长时间就会出现较大磨损，抗滑能力下降，影响行车速度及行车安全。
（4）损坏的混凝土路面经过挖补，在投入使用前新旧混凝土界面就出现较宽裂缝，路表水下渗，进而引发其它病害。
通常对已经被破坏的路面混凝土的处理是进行挖除后用早强混凝土修补，然而在工程实践中发现，新修补的混凝土路面很快就会重复出现上述的病害。因此，在大量试验的基础上，发现使用复合外加剂能够明显地改善修补路面混凝土的性能，有效地解决路面混凝土出现的上述问题。
2. 复合外加剂配合比试验设计.
为了提高道路混凝土的强度、耐磨性及抗裂缝性能，根据经验和分析，复合外加剂采用三种组分，即膨胀剂、高效减水剂、活性掺活料（硅灰）。为了使选出的工艺方案最优，而且试验方法简单、方便、高效率，采用正交试验法进行试验。
试验时设计一种混凝土作为基准混凝土，然后掺一定量的由膨胀剂、高效减水剂和活性掺活料组成的不同配合比的复合外加剂进行试验。某次试验的计划及结果见表1，试验结果分析见表2。
由表1和表2综合分析可知，A3B2C3为最优工艺参数，即高效减水剂掺量为2.5%，膨胀剂掺量为10%、活性掺活料掺量为10%时是最优用量。因此，高效减水剂、膨胀剂和活性掺活料的配合比为1∶4∶4。应该指出的是，当试验所用材料改变时结论有可能也随之改变，所以施工时必须根据所用材料进行试验，确定复合外加剂中各组分的用量。
当把抗折强度、耐磨性能等作为考察指标时，会得出与上述相似的规律，此略。在实践中一般是把抗折强度作为考察指标进行试验，当对某项性能有超常规要求时可同时选为考察指标进行试验，以便比较选择最优工艺参数。
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3. 复合外加剂掺量及其效果试验.
复合外加剂的配合比确定后，再以不同的掺量来测定混凝土的抗压强度、抗折强度、耐磨性能和膨胀率。此外，为了从微观上了解复合外加剂对混凝土性能的影响，做混凝土浆——集界面显微硬度试验。试验结果见表3、表4及图1、图2。
4. 复合外加剂提高混凝土性能的机理分析.
从上述试验结果可知，掺复合外加剂能提高路面混凝土抗压强度、抗折强度、耐磨系数和新旧混凝土之间的结合力，其机理如下。
4.1 .提高混凝土强度的机理分析。
提高混凝土强度的方法主要是降低混凝土混合料的水灰比，提高水泥浆和集料界面的黏结强度，降低混凝土的孔隙率、改善孔结构。在普通混凝土中，虽然水泥石只占总体积的四分之一左右，但是水泥石对混凝土性能的影响却是主要的。因此，在研究混凝土性能的时候必须研究水泥石本身的性能和其内部组织结构的关系，水泥石的微观结构往往对混凝土的許多物理力学性能有着直接重要的影响。.
在混凝土掺入复合外加剂后，由于减水剂的吸附分散作用，在水泥等细颗粒表面形成一层单分子或多分子吸附膜，能使水泥早期的水化速度有所降低，这种延缓作用有助于水化产物生长得更加充分完整，水化产物互相搭错交互边生得更加紧密，进而使内部孔隙减少；其次，复合外加剂的活性矿物料也由于减水剂的分散作用而被均匀地分散到水泥浆体中，它能填充在毛细孔和凝胶孔中，使混凝土的空隙率降低，又由于它能和水泥的水化物Ca(OH)2的反应降低了溶液中的碱度，使水泥水化更为充分，水泥的有效利用率提高。从混凝土显微硬度曲线中可以发现，掺复合外加剂的混凝土不仅浆——集界面过渡层的强度提高，同时水泥浆基体的强度也增大了。
4.2 提高混凝土耐磨性能的机理分析。
混凝土的耐磨性能是混凝土的耐久性能之一，作为道路面板使用的混凝土的耐磨性显得尤为重要，它是保证行车安全的重要指标。在路面混凝土中，根据其受力特点，主要有磨粒磨损和疲劳磨损两种形式。由于复合外加剂能降低混凝土的空隙率、微裂缝等原生缺陷，减少了引起疲劳磨损的应力引发源，同时，由于复合外加剂能提高混凝土浆——集界面的黏结强度，使混凝土表面的骨料不易脱落，也能提高其抗磨粒磨损的能力；当然，硬度的提高是提高耐磨性的直接保障。