冉维彬1王原原2武新胜2黄大伟2
（1.济南市公路管理局，山东，济南，250101）
（2.山东大学土建与水利学院，山东，济南，250061）
【摘要】针对水泥混凝土路面板板底脱空维修处理的要求，本文分析了采用水泥乳化沥青（CA）砂浆进行路面板底脱空灌浆的可行性和适用性。通过试验研究了A/C（乳化沥青与水泥的质量比）、水灰比和砂灰比等参数对水泥乳化沥青砂浆（CA砂浆）的流动性、3d和7d抗压、抗拉强度、弹性模量的影响，并通过试验测试分析了CA砂浆的收缩规律。试验结果表明，A/C=0.3，水灰比=0.46，砂灰比=0.3的CA砂浆具有较好的力学性能和工作性能，可以用于水泥混凝土路面板板底脱空的处理。
【关键词】水泥乳化沥青砂浆；流动度；抗压、抗折强度；弹性模量；收缩特性
引言
水泥混凝土路面在车辆荷载和水的反复作用下，板下基（垫）层易产生累积塑性变形或细料析出，使混凝土板的局部范围不再与基层保持连续接触。水泥混凝土路面板底脱空是一种普遍存在的病害，也是产生其他病害的诱导因素。目前国内灌浆材料常采用水泥砂浆或水泥净浆,这两种材料以水泥作为胶凝材料,具有强度高、流动性好等优点。但是我国的水泥混凝土路面多采用水泥稳定粒料半刚性基层,用水泥砂浆或水泥浆进行板下封堵,硬化后的水泥基材料脆性强，使混凝土板容易产生疲劳断裂。
1．实验设计
1.1实验材料
本研究采用济南市山水水泥厂生产的P?Ⅱ52.5R型水泥和山东日照公路局材料处生产的乳化沥青，乳化沥青含水率为40%。砂由两种粒级砂组成，0.15～0.3mm砂所占质量百分比为60%，0.3～0.6mm粒径砂所占质量百分比为40%，砂细度模数1.0。拌和水采用自来水。外加剂采用UEA型膨胀剂和聚羧酸类高效减水剂。
1.2试验配合比设计
本试验将CA砂浆的砂灰比、沥青和水泥质量比(A/C)和水灰比作为变化参数，研究各参数与灌浆材料力学性能和体积稳定性的关系。
1.3实验方法
砂浆搅拌时，先将水、乳化沥青、外加剂加入搅拌机，在低速（50r/min）下搅拌180s，再加入干料中速（90r/min）搅拌50s，然后高速（130r/min）搅拌120s，最后低速搅拌30s。
流动性测试采用《公路工程水泥及水泥混凝土实验规程》（JTGE30-2005）中的“倒锥法”要求，使倒锥中浆液的体积保持在1725ml±5ml。
2．实验结果
2.1流动度
配合比1的试验结果显示砂灰比为0.5时，极易发生骨料和浆体的分离，砂灰比宜取0.3。砂灰比对流动性能影响很大，这是因为在新拌水泥乳化沥青砂浆中砂的加入会增大浆液的颗粒摩擦力，从而降低砂浆的流动性能，同时砂的密度大，掺入过量的砂后，浆体静置后会有大量的砂沉积于浆液底层，发生离析泌水现象，影响灌浆效果，砂灰比应该控制在0.4以下。
随着水灰比增大，CA砂浆试件流动度有所提高，水灰比为0.45的CA砂浆流动度低于40s，这可能是因为在CA砂浆中水灰比增大，自由水含量也相应增加，CA砂浆的流动性会得到提高。乳化沥青用量越多，CA砂浆的流动性能越差，当A/C由0.3变为0.4时CA砂浆的流出时间增加了7s,由0.4变为0.5时，新拌浆体流出时间增加了21s，这可能是因为乳化沥青稠度大于水泥浆，流动性远远低于水泥浆。因此，增加乳化沥青的用量势必会减少CA砂浆的流动性。
2.2早期强度
CA砂浆的3d和7d强度随着A/C比的增加而降低，CA砂浆在A/C为0.3和0.4时的试件抗压强度和抗折强度相差不大，A/C比为0.3或者0.4的试件3d抗压强度均大于10MPa。
CA砂浆强度随A/C的变化规律可能是因为在CA砂浆中，沥青的含量较多时，胶凝体系中沥青包裹着水泥颗粒，水泥的水化和乳化沥青的破乳共同进行，沥青裹覆水泥的水化产物，导致其无法形成连通，在CA砂浆骨架中固化沥青起主导作用，这种骨架强度较低，受力时容易发生胶凝体系破坏。随着沥青用量的减少，水泥的水化产物相互搭接，形成复合胶凝材料浆体硬化体系的骨架，沥青被水泥水化产物包裹，CA强度有所提高。
2.3弹性模量
CA砂浆的半刚半柔特性能使半刚性基层与刚性水泥混凝土路面板更好的衔接，CA砂浆的这种性质是因为乳化沥青的加入改变了CA砂浆的弹性模量。随着乳化沥青掺量的增加，CA砂浆的弹性模量刚性越弱，柔性越强。相比水泥砂浆灌浆材料，CA砂浆的弹性模量相比要小一个数量级，这样CA砂浆在灌浆之后能与混凝土板和基层之间更好的协调工作。水灰比变化时，弹性模量的变化不大，随着水灰比的增大，弹性模量略有降低。
2.4干缩性
CA砂浆和水泥砂浆的干缩随着养护龄期表现出先收缩，后膨胀的特性。水泥砂浆在28天之前砂浆表现为收缩，CA砂浆21天之前表现为收缩。在收缩阶段，CA砂浆收缩量小于水泥砂浆，可能是因为乳化沥青与无机胶凝材料在胶结硬化过程中，乳化沥青破乳后的沥青颗粒会附着在无机胶凝材料颗粒的表面，从而延缓了无机胶凝材料的水化，减少了水化过程中引起的化学收缩。在整个砂浆体系中，无机胶凝材料的水化产物是骨架，而破乳之后的沥青以吸附或者填充的方式分散在无机胶凝材料的水化产物和孔隙之中，封堵的水泥石中的一部分孔，降低了砂浆中的孔隙率，改善了砂浆的孔结构，相应降低了水分蒸发的数量，减小了干燥收缩。
3．结论
通过在砂灰比、水灰比、A/C等参数变化的条件下，对CA砂浆的3d和7d的抗压和抗折强度、弹性模量和干缩规律的实验研究和理论分析，可以得出以下结论：
3.1CA砂浆用于水泥混凝土路面板板底脱空的灌浆材料相比于传统的水泥浆或水泥砂浆可以更好的协调路基与路面板的受力与形变。CA砂浆弹性模量小，收缩量小。
3.2A/C对水泥乳化沥青砂浆的工作性能和力学性有很大的影响。乳化沥青越多，强度越低，流动性越差，弹性模量越小，A/C等于0.3的CA砂浆可以用于水泥混凝土板的板底脱空灌浆材料。
3.3水灰比对CA砂浆的工作性能与力学性能的影响类似于对水泥砂浆的影响。水灰比越大，强度越低，流动性越好，水灰比等于0.46的CA砂浆可以用于水泥混凝土面板的板底脱空材料。
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