科技成果推介之一（2017）

项目名称：《聚合物改性水泥混凝土路面养护技术的研究》

成果所属专题编号：2012-857-1-13（合同号）

成果主要完成单位：湖北省交通运输厅鄂西高速公路管理处、中南安全环境技术研究院有限公司、湖北省交通规划设计院、武汉理工大学

联系人：郭洪军    联系电话：15927651112    E-MAIL:412805409@qq.com

内容简介：

一、主要技术内容

（1）通过调查发现，当前我省高速公路使用的聚合物改性混凝土路面整体使用效果良好，平整度高，但仍存在抗滑性普遍不良、局部破损等问题。其中，桥面段主要破损形式为松散、连片坑槽；路基段主要破损形式为横向裂缝、松散、连片坑槽；隧道段主要破损形式为松散。就局部破损情况而言，路基段最为严重，而隧道段相对较轻；

（2）分析提出了我省高速公路聚合物改性混凝土路面病害发生的原因主要包括路面结构承载力不够及聚合物改性混凝土强度低、路面材料均质性差、表面处理层材料选择不当、材料工作性与施工工艺不匹配等；

（3）通过研究聚合物改性混凝土稠度-成型工艺-力学性能之间的相互关系及聚合物改性混凝土材料工作性与摊铺工艺的工程试验，提出了既满足沥青摊铺机一次摊铺成型施工要求，又具有较高力学及其他路用性能的聚合物改性混凝土材料合适稠度为改性VC值不多于5s，攻克了超干硬性聚合物改性混凝土采用沥青摊铺机一次摊铺成型易产生微裂纹的技术难题；

（4）基于骨架密实型结构设计及聚合物乳液与纤维复合改性，研究设计了高韧性聚合物改性混凝土材料，与相同水泥用量的普通混凝土相比，该材料的弯曲韧性提高159.1%，抗冲击韧性提高6.3倍；与相同水泥用量、相同乳液掺量的聚合物改性混凝土相比，其弯曲韧性提高37.7%%，抗冲击韧性提高51.2%；

（5）以硫铝酸盐水泥为主要原材料，研究开发了聚合物改性硫铝酸盐水泥基快速修补材料，其中用于局部坑槽修补的聚合物改性硫铝酸盐水泥混凝土早期强度形成快（6h抗折强度高达5.2MPa ,6h抗压强度高达31.6MPa）、后期强度稳定（28d抗折强度高达7.1MPa ,28d抗压强度高达39.8MPa）、体积稳定性好，与空白样相比28d收缩率降低了35.6%；用于裂缝修补类的聚合物改性硫酸酸盐水泥灌缝材料可灌性好、粘结强度高（6h粘结抗折强度高达2.1MPa、28d粘结抗折强度高达4.3MPa）、具有微膨胀性；

（6）分别研究了搅拌时间、投料顺序、搅拌转速对聚合物改性混凝土混合料、聚合物改性水泥浆体其搅拌均匀性的影响规律，提出了合理的搅拌时间、投料顺序、搅拌转速等关键施工参数，并结合材料工作性与施工工艺匹配性研究结果，提出了包括全厚置换类、坑槽及裂缝快速修补类聚合物改性混凝土路面的养护关键技术，在湖北沪蓉西高速公路进行聚合物改性混凝土路面全厚置换类养护施工，施工效果显著；

（7）探讨多孔型及骨架密实型聚合物改性混凝土路面在干燥、潮湿、雨水环境下抗滑特性，并针对既有路面抗滑性严重衰减问题，研究以精细抛丸为核心的聚合物改性混凝土路面抗滑性能改善的关键技术，并在实体工程中进行了应用。

二、适用范围

此项目的开展，既可以作为目前聚合物改性水泥混凝土路面出现的各类病害的养护工程，亦可作为普通水泥混凝土路面出现的露骨、坑槽、麻面等表面功能性破坏及解决隧道内水泥混凝土路面抗滑性衰减的罩面用，以实现水泥混凝土路面出现的大面积的表层病害的快速罩面修补。

三、应用情况

针对沪渝高速公路（鄂西段）马水河桥、付家坡隧道～马水河桥头路基段、吉心互通路基段的多孔型聚合物路面出现的连片坑槽、松散、麻面等病害，分别于2013年8月（试验段铺设）、2014年11月及2015年7月、11月进行的养护施工，顺利完成了沪渝高速公路（鄂西段）多孔型聚合物改性水泥混凝土路面养护工程。在沪渝高速公路（鄂西段）大交通量的运营条件下，目前使用效果良好。

四、效益

1、经济效益

（1）采用本项目研发的低水泥用量高韧性聚合物改性混凝土材料进行整体置换施工，每方混凝土能降低水泥用量10kg，降低乳液掺量10kg，每方混凝土可节约132.8元，同时该材料的韧性高于现有聚合物改性混凝土材料，经济技术效益显著；

（2）采用本项目研发的聚合物改性硫铝酸盐水泥混凝土用于坑槽修补，能实现6h通车的目标，大大降低了交通维护成本；

（3）传统的环氧类及聚氨酯类灌缝材料成本约为30~40元/kg，本项目研发的聚合物改性硫铝酸盐水泥灌缝材料成本为14元/kg，且具有可灌性好、粘结强度高、抗老化、微膨胀等特点，使用寿命大大延长，经济效益显著；

（4）采用抛丸工艺改善既有路面（无坑槽、松散等结构性破坏）抗滑性严重衰减问题，较常规的铣刨后加铺沥青路面每平方节约资金73元，且采用抛丸工艺施工速度快，不需长时间封闭交通，减少了废旧材料的产生，社会、经济效益显著。

2、社会效益、环境效益

（1）提前开放交通，对汽车运输成本节约效益、节时效益、减少交通事故效益及减少货损效益都大有益处，产生的社会经济效益更是无法估量；

（2）本项目提出的相关技术，能广泛用于聚合物改性混凝土路面的养护工程，为该类路面的可持续发展提供了技术保证，大大促进了聚合物改性混凝土路面-这一长寿命、低环境负荷路面类型的推广应用，社会效益显著。