速凝混凝土在道路快速抢修中的应用

胡信平 宋士茂 周静 胡龙飞

摘 要：随着城市面积扩大，各种基础设施也要不断完善。自来水、电力、燃气、热力、通讯、排污等基础设施穿插、挖掘、破坏原有路面，如果利用普通材料修复路面用时长，被管制路段安全隐患多。如何安全、快速完成路面修复，关系到养护工作的效率和公路通行服务能力的提升。实践中用速凝混凝土作为路基层，用桥梁伸缩缝锚固材料，作为水泥混凝土路面快速修补材料，都大大提高了工作效率，具有推广意义。

关键词：速凝混凝土;路基填充;伸缩缝锚固;混凝土路面抢修;应急管理

中图分类号：U418                                 文献标识码：A                                 文章编号：2096-6903（2022）03-0022-03

0 引言

截至2020年末，济南市城区面积由2010年的430 km2增长至839 km2，10年扩张了近一倍。道路机动车辆由2015年的143万辆增加至313.9万辆，5年增加了1.2倍。公路通行里程由2007年的10844 km增长至18117.2 km，交通城市化进程进展迅速[1]。随着城区面积扩大，路网稠密，立交桥纵横，电力、通讯、水务、热力等工程也会在原有基础上进行改造，这不可避免需对原公路路网进行刨掘，传统的路面恢复方式养生期长，交通管制困难，安全隐患多。为了有效完成被刨掘路面的恢复，保障路网通行能力，笔者结合多年公路养护经验，浅谈几种快速维修路面的新做法和实践原则。

1路面被刨掘的种类及维修存在的问题

随着城区面积扩大，民生问题日益被重视，关系到城乡居民幸福指数的水、电、暖、气等必须足量及时的引入千家万户中。城区扩大，路网先行，早先形成的路网不可避免地被多次开挖截断，常见的问题有：（1）路面沥青混凝土及稳定土层被开挖破损。（2）桥梁伸缩缝混凝土因开挖或重载而碎裂。（3）水泥混凝土路面及下部基层因刨掘破碎。如何快速的恢复通行，是各个交通部门的重要责任。利用传统的普通混凝土维修，最快需要7天开放交通，两车道分别封闭维修完毕需要半个月以上，中间还需要动用大型随车起重机及数吨钢板修搭便桥以便临时通行，人力物力耗费大。而且钢板防滑性能差，时常翘头变形，对行车干扰多，更是两轮非机动车辆的杀手，安全隐患极大。同时进行交通管制，绕行，借道，影响正常通行效率。

2速凝混凝土的适用范围及条件

高强速凝混凝土胶凝材料学名低碱硫铝酸盐水泥，具有高强快硬特性，由无水硫铝酸钙、超细石膏粉、高强纤维、硅酸二钙增强剂等复合而成，具有早期强度高、干缩率小、对温度适应性强、与旧水泥混凝土结合力强，具有微膨胀性，相容性好等特点[2]。

（1）适用范围。胶凝材料按照配比要求制作，进行道路坑槽修补、市政井盖快速提升、断板下沉、桥梁伸缩缝填充、大型钢件锚固及快速预埋、边坡固化、道路基层替代碎石水稳层等施工，适于有通行时间限制的路基、水泥混凝土路面、桥梁伸缩缝及部分构件等。

（2）施工天气条件。雨中不能使用，-10℃以下时要添加抗冻剂使用，烈日下加强保湿，其余条件下均可施工。

（3）材料技术指标（以国内北方某品牌标号PO42.5速凝胶凝材料为例）如表1所示。

3速凝混凝土施工材料配比

常规速凝混凝土材料配比，如表2所示。

4施工前的准备

（1）人工、机械投入按照普通混凝土施工条件进行配置。（2）材料要求：①砂：要求为中粗砂。②碎石：粒径范围5～32 mm。（3）材料配比：气温超过30℃时可添加不超过0.4%的缓凝剂。

5速凝混凝土应用领域示例

（1）以速凝混凝土作为路基，面层铺设沥青混凝土，业内俗称“白+黑”路面施工的快速开放交通抢修为例。（2）基于速凝混凝土的不可运输性，宜采用现场拌合生产的方式。国内外多采用螺旋搅拌输出成品速凝混凝土，效果最好。（3）将胶凝材料、粗骨料、细骨料、水、外加剂等分别加入移动式混凝土拌合站，加入时不用单独计量，该拌合站生产时以胶凝材料输出量作为不变数值，围绕胶凝材料根据材料配比依次调整粗、细骨料，水的掺入量，采用的是连续式体积计量标准，摒弃了皮带秤的弊端，是目前世界上先进的快速移动拌合站。如图1、图2所示，水仓、粉料仓、粗骨料仓、细骨料仓、外加剂罐分别载料，螺旋攪龙连续生产。（4）进行混凝土浇筑、需要振捣保证材料密实。（5）面层沥青混凝土铺装。如图3所示，用大型沥青保温车铺装路面沥青层，施工时间为2021年11月，济南港华燃气DN500燃气管线安装，刨掘彩龙路，路基速凝混凝土浇筑完毕1 h后，上层铺装沥青混凝土，温拌，沥青料温度不低于130℃。（6）施工完毕后，开放交通。（7）速凝混凝土作为路基材料，铺装沥青混凝土材料小结。

速凝混凝土作为路基材料具有初凝快、早强快、终凝强度高的优势，但考虑到重载负荷的因素，铺装厚度不应小于20 cm，其下部的素土层要用冲击夯密实。浇筑过程中振捣、平整要及时。乳化沥青层喷洒要求足量，如果上层的沥青层超过10 cm时，建议分层铺装。条件允许时，边缝需要灌封。

5.1 以快速更换桥梁伸缩缝，安全快速通行为例

桥梁伸缩装置是连接桥梁结构的重要过渡区，一旦损坏，轻则影响行车的速度、舒适性与安全，重则造成行车安全事故。一旦伸缩缝发生变形、破损、断裂等病害，需及时更换结构损坏的桥梁伸缩缝，维护桥梁结构性能，确保桥梁安全畅通[3]。

5.2 桥梁伸缩缝速凝混凝土的快速施工过程

（1）应将过渡区槽表面混凝土凿毛至露出新鲜的粗骨料，原有钢筋骨架完全露出为最好。凿毛之后用空压机清扫，确保伸缩缝槽内杂物清除干净。（2）用水枪将槽内工作界面进行预湿，但不留明水。（3）混凝土振捣。锚固区混凝土浇筑时必须振捣密实，由于锚固区钢筋排布密集，可采用小型板式振动器对混凝土进行充分振捣。（4）施工可采用分段分层浇灌铺筑法，亦可采用分段分层拌和铺筑法。

5.3 桥梁伸缩缝速凝混凝土修补的注意事项

（1）桥梁伸缩缝锚固区混凝土是伸缩缝结构最易遭到破坏而又较难修复的部位，因此在施工阶段应格外注意相应的质量控制要点，严控锚固区混凝土施工质量[4]。

（2）在生产中可掺入适量的高强纤维，用于提高混凝土的耐酸碱性能以及抗裂性能。

（3）双掺弹性防水涂料和羟丙基甲基纤维素对混凝土的体积稳定性及抗开裂性能具有良好的改善，应用于桥梁伸缩缝过渡区，可大大降低抵抗动载以及雨天动载引起的动水压力对混凝土造成的损害。双掺弹性防水涂料和羟丙基甲基纤维素会对弯拉强度、粘结强度、劈裂抗拉強度、累积疲劳荷载次数、早期塑性开裂及28 d干缩值有进一步改善，0～0.1%范围内单掺羟丙基甲基纤维素除对混凝土早期塑性开裂及28 d干缩值有改善外，对强度指标无明显影响。

（4）注意温度对速凝混凝土凝结时间的影响。测试不同桥梁伸缩缝材料体系在不同温度下的凝结时间、抗压强度，结果表明：硫铝酸盐胶凝材料体系凝结时间随温度降低而延长，在10～40℃时大致是线性关系，在-5～10℃时大致是指数关系。硫铝酸盐胶凝材料体系在低温条件下，掺加普硅、硅灰和碳酸锂有利于缩短凝结时间和前期抗压强度的提高， 对后期抗压强度无不利影响，而聚合物的掺入（业内称为缓凝剂）会延长凝结时间和降低前后期的抗压强度。硫铝酸盐胶凝材料体系在高温条件下，掺加普硅、硅灰和碳酸锂会缩短凝结时间，对前期强度提高明显但会降低后期抗压强度，掺加聚合物后会延长凝结时间并提高后期抗压强度。

5.4 桥梁伸缩缝速凝混凝土材料小结

众多桥梁伸缩缝养护维修工程材料属于早期强度发展迅速、后期强度发展稳定的材料， 其中大部分桥梁伸缩缝养护维修工程材料的胶凝材料选用硫铝酸盐水泥。硫铝酸盐水泥是以无水硫铝酸钙和硅酸二钙为主要矿物成分的熟料掺入适当石膏后磨细制成的水硬性胶凝材料，与普通硅酸盐水泥相比，硫铝酸盐水泥具有早期强度高、凝结时间快、微膨胀等优点。

5.5 以快速更换水泥混凝土板，迅速开放交通为例

水泥混凝土路面是适应载重大、速度高、密度大的车辆运输需要的高等级路面，具有强度高、稳定性好、使用寿命长、维修养护费用少等许多优点。由于设计、施工、养护、环境污染及长期超负荷使用等诸多因素，致使水泥混凝土路面在使用过程中，受到车辆荷载等作用，板底将产生脱空现象。在重复荷载作用下，最终导致水泥混凝土板的疲劳断裂、破碎。

6结论

预期我国大规模的基建期不会再超过10年，路面的完好保存将是所有道路项目的核心，速凝混凝土等特种建材的应用领域的广度和深度都会有大幅度的提升。特种材料和新型的工程机械会紧密结合，并普及到广泛的工程应用领域，值得我们关注、研究和深入的探讨。

参考文献

[1] 济南市人民政府官网.济南概况[EB/OL].http：//www.jinan.gov.cn. 2021.4.3.

[2] 王万辉.速凝混凝土修复公路桥涵构造物病害[J].城市建设理论研究，2017（6）：83-84.

[3] 陈洁.运营期高速公路桥梁伸缩缝的维护更换[J].山东交通科技，2021（2）：83-84.

[4] 陈文杰.城市桥梁伸缩缝病害防治措施探讨[J].福建科技建设， 2021（5）：75-77+117.

Application of Quick-setting Concrete in Quick Repair of Road

HU Xinping ，SONG Shimao，ZHOU Jing，HU Longfei

（Shandong Hi-speed Maintenance Group Co.， Ltd.， Jinan  Shandong  250100）

Abstract： With the expansion of urban area， all kinds of infrastructure should be constantly improved. With the expansion of infrastructure such as tap water， electricity， gas， heat， communication and sewage， it brings about interpenetration， excavation and destruction of the original road surface， and the use of ordinary materials to repair the road surface takes a long time， the open traffic time is long， and the controlled road sections have many hidden dangers. How to finish road repair safely and quickly is related to the efficiency of maintenance work and the improvement of road service capacity. In practice， the use of quick-setting concrete as road base， as anchorage material of bridge expansion joint， as quick repair material of cement concrete pavement， has achieved good working efficiency， and has popularization significance.

Keywords： quick-setting concrete; roadbed filling expansion; joint anchoring concrete; pavement emergency; repair emergency management

收稿日期：2021-12-20

作者简介：胡信平（1972—），男，山东嘉祥人，本科，工程师，研究方向：公路工程材料、施工机械、道路材料和养护装备。