由于交通量的大幅度增加以及軸載重量的不斷攀升，各等級公路由于不堪重負而破損嚴重，況且水泥混凝土路面在設(shè)計、施工、管理以及后期養(yǎng)護過程中都存在不足使得許多新建的水泥混凝土路面未達到國家規(guī)定的設(shè)計年限就出現(xiàn)了各種不同程度的損傷和破壞。如斷板、錯臺、裂縫、露骨、碎裂等。普通的水泥混凝土凝結(jié)時間比較長、新舊混凝土粘結(jié)力又比較差，若不及時修復(fù)，會使路面的使用性能大幅度降低。因此，恰當?shù)暮Y選出合適的快補料是一個非常重要的問題。
國內(nèi)常見的快速修補料
水泥混凝土路面在行車荷載的反復(fù)作用以及其它各種人為和環(huán)境因素的作用下，不可避免的會發(fā)生破壞。國內(nèi)的許多廠家在很早以前就對混凝土的快速修補材料和工藝進行了仔細的研究和探索。根據(jù)相關(guān)快補材料文獻得知，通車時快補料的強度必須達到一般混凝土路面設(shè)計強度的70%，即抗壓強度必須達到20MPa，抗折強度必須達到3.5MPa。用于水泥混凝土路面的快速修補材料必須具有硬化快、耐磨和耐久性好、低收縮微膨脹、具有一定的粘性和和易性好等特點。我國的快補材料的研究和探索經(jīng)歷了一段較長的歷程，市面上相繼出現(xiàn)了各種各樣的快補材料，現(xiàn)綜述如下。
普通水泥混凝土和砂漿
對于水泥混凝土路面的破損，國內(nèi)最早采用的方法就是破除已損壞的水泥混凝土路面，然后澆筑上與老混凝土路面標號相同或者比原標號更高的混凝土。此類方法雖然操作簡便，實際上也有不少缺點:養(yǎng)護周期長;普通水泥混凝土養(yǎng)護周期需要28天，強度增長慢，養(yǎng)護條件苛刻，中斷交通時間特別長。收縮大;新澆筑的水泥混凝土路面明顯比老混凝土路面的收縮大，容易造成二次破壞。新老混凝土的粘結(jié)強度低;水泥混凝土本身粘結(jié)力差，容易造成界面開裂。
瀝青混凝土
早期我國的公路部門常采用瀝青混凝土作為快補料對破損的水泥混凝土路面進行修補。用于此類混合料的瀝青應(yīng)具有以下特點:稠度適中;較大的塑性;足夠的溫度穩(wěn)定性;較好的大氣穩(wěn)定性;較好的水穩(wěn)定性。
雖然用瀝青混凝土作為快補料中斷交通時間短，但也存在很多缺陷:色差大;白加黑，整體效果不好。對施工要求高;施工操作不當容易減短使用壽命。剛度相差大;內(nèi)部傳荷不一致。
特種水泥
所謂特種水泥，就是一種具有特殊性能的水泥或者用于某種工程的專用水泥。由于其強度高、凝結(jié)時間快受到國內(nèi)外專家、學(xué)者的廣泛研究和應(yīng)用。目前國內(nèi)市場上用于快速修補材料的特種水泥主要有以下幾種:
①快硬硅酸鹽水泥?？煊补杷猁}水泥是一種初期強度高、硬化快、凝結(jié)時間可調(diào)的水硬性膠凝材料。該快補料是以硅酸鹽水泥和適量磨細的石膏為主要成分制成的。通過加入一定的外加劑和外摻料進行改性后能夠調(diào)節(jié)水泥的早期強度和凝結(jié)時間。按照一定的配合比加入粗細集料后可以配制成早強、高標號的混凝土，應(yīng)用于一些緊急搶修工程、低溫施工工程和高標號混凝土預(yù)制件等。上海蜀通建材有限公司生產(chǎn)的快硬硅酸鹽水泥小時強度高，2h水泥強度達到20MPa以上，現(xiàn)場只需加水攪拌，砂漿自流，施工免震，具有良好的密實性和抗?jié)B性。但是，快硬硅酸鹽水泥干縮大、新老混凝土粘結(jié)強度差、施工過程和養(yǎng)護過程產(chǎn)生水化熱，對養(yǎng)護條件要求比較高。
②快硬硫鋁酸鹽水泥、鐵鋁酸鹽水泥和氟鋁酸鹽水泥?？煊擦蜾X酸鹽水泥低溫性能比較好，氣溫在－5℃以上時，不必采取任何特殊措施就可以正常施工，可用于搶修跑道、公路、配制膨脹水泥和自應(yīng)力水泥以及玻璃纖維砂漿等?？煊卜X酸鹽水泥凝結(jié)硬化很快，可應(yīng)用于噴錨用的噴射水泥?？煊茶F鋁酸鹽水泥耐腐蝕、高抗?jié)B，可應(yīng)用于配制噴射混凝土和生產(chǎn)預(yù)制構(gòu)件等。
③高鋁水泥。高鋁水泥的主要成分是鋁酸鈣，高鋁水泥水化生成CAH10與C2AH8相互交替攀附，重疊結(jié)合，形成比較堅硬的結(jié)晶連接體，使水泥獲得很高的強度。具有早強、水化熱大、耐腐蝕、抗高溫等特性，可通過電弧爐熔融法和反射爐熔融法進行制備，但是后期也會出現(xiàn)倒縮現(xiàn)象，且高鋁水泥水化的產(chǎn)物在高溫下比較不穩(wěn)定，容易發(fā)生晶型轉(zhuǎn)變，因此，在使用性能上大打折扣。
④磷酸鎂水泥。優(yōu)點:早期強度高、凝結(jié)硬化快;3h抗壓強度就可達到40MPa;新老混凝土粘結(jié)性能好;與舊混凝土具有相近的膨脹系數(shù)和彈性模量，具有較好的體積相容性;耐磨性能好;耐磨度相當于普通硅酸鹽水泥的2倍;干縮率小，只有0.05%－0.09%;凍融循環(huán)能力、抗鹽凍能力強;40次凍融循壞后才出現(xiàn)表面剝蝕現(xiàn)象。
缺點:脆性大;容易造成橫縱向裂縫和板底斷裂;抗沖擊能力差;后期會不同程度的出現(xiàn)強度倒縮現(xiàn)象;磷酸鎂水泥價格昂貴。
由于磷酸鎂水泥的研究還不夠深入，所以目前以磷酸鎂水泥作為快補料的市場應(yīng)用還不算太廣泛。
⑤堿硅水泥。堿硅水泥是一種耐腐蝕、耐高溫、能耗低的新型膠凝材料。其在力學(xué)性能和路用性能上具有比普通水泥無法比及的優(yōu)點。在國內(nèi)，上海市政工程研究所研制的SC型快速修補料和南京水利科學(xué)院研制的AS型快速修補料是堿硅水泥的典型代表。
復(fù)合修補劑
由于單一的水泥或外摻料很難達到理想的快補需求，國內(nèi)外的專家學(xué)者開始采用復(fù)配技術(shù)，充分發(fā)揮各種成分的疊加效應(yīng)，揚長補短，研制出許多性能優(yōu)良的復(fù)合修補劑。江蘇省建筑科學(xué)研究院利用硅酸鈣、氟鋁酸鈣、硫鋁酸鈣和少量單晶體等礦物成分做成的JK－4、JK－10型復(fù)合修補劑，以及用硫鋁酸鹽、高效的表面活性劑和優(yōu)質(zhì)的硅性材料復(fù)合而成的JK－24型復(fù)合修補劑克服了傳統(tǒng)的單一快補材料的種種弊端，不僅收縮小、快硬早強，而且與老混凝土粘結(jié)性能良好，耐磨，耐久，是目前市場上性價比比較高的快速修補料之一。長安大學(xué)利用硅酸鹽、硫鋁酸鹽、鋁酸鹽和高效活性劑等礦物材料按一定比例配制成的HW系列復(fù)合修補劑，4～6h抗折強度就可達到3.5MPa的通車要求，具有較高的韌性和抗變形能力。
聚合物類混凝土
聚合物類混凝土是一種有機無機材料的統(tǒng)稱。其中，聚合物水泥混凝土(Polymer Modified Concrete，簡稱PMC)是指在普通的水泥混凝土中加入高分子聚合物，以聚合物和水泥共同作為膠凝材料，將粗細骨料黏合為一體而成的復(fù)合材料。由于能夠緩和裂縫尖端的應(yīng)力集中，比普通混凝土具有較高的強度和密實度、較好的抗沖擊和抗磨抗?jié)B性能而受到國內(nèi)外專家學(xué)者的青睞。樹脂混凝土(Polymer Concrete，簡稱PC)則用聚合物代替了水泥作為膠凝材料，增加了強度和耐磨性，但由于價格比較昂貴而受到限制。聚合物浸漬混凝土(Polymer Impregnated Concrete，簡稱PIC)是指等到混凝土硬化以后，將聚合物填充到普通混凝土的空隙中形成的一種復(fù)合材料。由于聚合物浸入空隙中增強了水泥石與集料間的粘結(jié)力，而使混凝土的力學(xué)性能和材料性能大幅度增加。
纖維增強混凝土
以砂漿、水泥漿或混凝土為基材，以金屬纖維，無機纖維或有機纖維為增強材料組成的一種復(fù)合材料，稱為纖維增強混凝土。
纖維在混凝土中的作用:①阻裂作用:纖維可在混凝土未硬化的塑性階段和硬化階段阻礙混凝土微裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展。②增強作用:混凝土中加入適量的纖維可使混凝土的抗拉強度、抗剪強度和抗疲勞強度都有一定的提高。③增韌作用:纖維混凝土在荷載作用下，即使混凝土發(fā)生開裂，纖維還可橫跨裂縫承受拉應(yīng)力并可使混凝土具有良好的韌性。
目前國內(nèi)應(yīng)用于混凝土的纖維主要有鋼纖維、玻璃纖維、聚丙烯纖維。其中，鋼纖維增強混凝土抗壓強度能達到100～110MPa，抗折強度能接近15MPa，抗沖擊強度是普通水泥混凝土的3.6倍以上，添加體積率為13%～17%的網(wǎng)格布及連續(xù)玻璃纖維或者3%～6%體積率的短切纖維都能使混凝土抗彎強度和抗沖擊強度達到最大。由于碳纖維的摻入在混凝土的基體中引入了大量的空氣使得混凝土的抗壓強度隨著碳纖維含量的增加而減少，且碳纖維造價昂貴，需要探討和解決的問題比較多，所以目前碳纖維增強混凝土并不普遍適用。聚丙烯纖維是由丙烯聚合物或共聚物制成的烯烴類纖維。其特點如下:
①改善混凝土的變形特性和韌性。加入一定摻量的聚丙烯提高了混凝土的極限拉伸率，改善了混凝土的變形能力。聚丙烯混凝土的韌性指數(shù)比普通混凝土增加15%～70%。
②防止或減小混凝土收縮裂縫的產(chǎn)生。摻入一定量的聚丙烯可以在混凝土的塑性階段和硬化階段抑制裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展。
③提高了混凝土的耐久性。聚丙烯混凝土的抗?jié)B抗凍融能力比普通混凝土要高的多?？箾_擊性能是普通混凝土的2倍，抗磨損能力比普通混凝土高出20%～105%。
④較高的粘稠性。用在噴射混凝土中，不但可以提高性能，還可以減少回彈損失。
國外快速修復(fù)材料的應(yīng)用現(xiàn)狀
國外在20世紀中旬就開始了對水泥混凝土路面快速修補材料的研究。美國、日本、英國等國家主要對薄層修補、纖維增強混凝土和聚合物類混凝土展開了仔細的研究和探索。
日本采用網(wǎng)狀聚丙烯纖維，提高了混凝土的承載力。美國專家在混凝土中摻入一定比例的微纖維提高了混凝土的抗拉能力和極限拉伸率。新澤西州采用無氯的促硬劑制備的復(fù)合修補快硬混凝土對295號州際公路(Interstate295，簡稱I－295，德瓦西州－新澤西州)路面進行了全厚修補，1～3天即可通車，但并沒有對路面的耐久性做深入的研究。英國研制的SPRC對薄層修補做出了巨大的貢獻。
結(jié)論
混凝土快速修補材料必須快硬早強，通車時強度必須達到一般混凝土路面設(shè)計強度的70%。
用于混凝土路面的快速修補材料凝結(jié)時間必須適中，新老混凝土之間的粘結(jié)強度要大，收縮率要小。
