交通行業(yè)標準JT/T 1211.1—2018“水泥基修補材料”的編制介紹

杜天玲, 彭 鵬 , 劉 英

(1.交通運輸部公路科學研究院,北京 100088; 2.中國公路學會，北京 100088)

0 引言

眾所周知，水泥混凝土材料具有強度高、剛度大、擴散荷載能力強、穩(wěn)定性好和使用壽命長等優(yōu)點，因此，在公路工程中得到廣泛的應(yīng)用。然而，不少混凝土工程在很短的時間內(nèi)就發(fā)生了嚴重破壞，有的僅在 10～20 a內(nèi)就需進行大修或重修，甚至還有的在 3～5 a內(nèi)就進行了徹底地更換，因此造成的經(jīng)濟損失相當嚴重[1]。我國交通道路里程數(shù)逐漸增長，據(jù)2017年度交通運輸行業(yè)發(fā)展統(tǒng)計公報統(tǒng)計數(shù)據(jù)表示：2017年末全國公路總里程477.35萬km，比上年增加7.82萬km。公路養(yǎng)護里程467.46萬km，占公路總里程97.9%[2]，由此可見，公路養(yǎng)護里程已經(jīng)到達了一個頂峰期。隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展，交通運輸與道路養(yǎng)護之間的矛盾日益明顯，道路損壞后不能及時恢復(fù)交通勢必給道路運輸造成巨大的壓力。由于混凝土本身材料性質(zhì)，強度的提升需要一定的養(yǎng)生周期，按照常規(guī)的修復(fù)方式，維修養(yǎng)護過程需長時間地封鎖道路，嚴重影響了車輛的正常運行，造成頻繁堵車和尾氣排放量增加，同時也為交通安全留下了隱患，社會影響極大[3-4]。

對于養(yǎng)護維修技術(shù)，修補材料的選擇非常關(guān)鍵。根據(jù)材料的性能，修補材料主要分為無機類修補材料、有機類修補材料、有機和無機復(fù)合類，有機類材料的優(yōu)點是抗腐蝕性好、粘結(jié)效果佳，缺點是材料成本高、受環(huán)境影響大、易老化；有機和無機復(fù)合材料目前也是一種好的發(fā)展趨勢，如：水泥乳化瀝青修補材料、環(huán)氧樹脂砂漿等[5-9]。早期，日本和美國熱衷于研究運用環(huán)氧樹脂改性的快速修補材料，美國D.W.Fowler教授研究發(fā)現(xiàn)聚合物混凝土適合薄層修補，修補效果較好[10]。聚合物改性材料的抗壓強度、抗折強度較高，與舊混凝土粘結(jié)性較好，但是由于造價比較高，并不適合進行大面積修補，在快速修補領(lǐng)域有很大的局限性。我國水泥資源比較豐富，綜合考慮性價比，無機類修補材料的優(yōu)點是材料成本低，修復(fù)后性能接近，因此水泥基修補材料應(yīng)用及發(fā)展比較廣泛。

為了解決公路工程維修材料性能和維修周期之間的矛盾，快速修補材料在公路工程中得到了廣泛的應(yīng)用，尤其是水泥基類修補材料。在國內(nèi)市場調(diào)研時發(fā)現(xiàn)，一些經(jīng)特種水泥改性過后的快速修補材料，早期強度較高，但在后期強度會出現(xiàn)倒縮、耐磨性降低和新舊混凝土之間的粘結(jié)性能較差的現(xiàn)象[11]。由于我國有關(guān)規(guī)范和規(guī)程尚未完善，眾多生產(chǎn)企業(yè)包括國內(nèi)外的同類快速修補材料紛紛涌入市場，這些修補材料質(zhì)量相差較大、良莠不齊，對工程也造成了一定的影響。

為了規(guī)范此類材料在公路工程中的應(yīng)用，指導(dǎo)此類產(chǎn)品的生產(chǎn)及應(yīng)用，使產(chǎn)品的生產(chǎn)和使用有可依據(jù)的規(guī)范，為此交通運輸部下達了交科技發(fā)[2015]114號文件，布置了《公路工程混凝土用快速修補材料第1部分：無機類修補材料》的編制任務(wù)，計劃編號為JT2015-158。該產(chǎn)品標準的制定，對于促進水泥基快速修補材料在我國公路工程中的應(yīng)用具有重要的現(xiàn)實意義和科學價值。

《公路工程水泥混凝土用快速修補材料第一部分水泥基修補材料》(JT/T 1211.1 2018)，由交通運輸部公路科學研究院主編，2018年8月1日起開始實施。為了使大家更加理解本標準的內(nèi)容，本文詳細闡述了該標準的定義、分類、技術(shù)要求及試驗方法，希望對本標準的實施起到積極推動的作用。

1 標準編制概況

任務(wù)下達后，交通運輸部公路科學研究院和沈陽建筑大學組建編制組，廣泛地搜集了國內(nèi)外相關(guān)的資料和標準，對國內(nèi)外該類產(chǎn)品的知名廠家進行了調(diào)研與取樣，同時對材料性能進行了全面測試評價，對公路工程水泥混凝土水泥基快速維修材料的主要物理化學特性、技術(shù)特點、試驗方法等進行了較為深入的分析研究，并對市面上規(guī)?；a(chǎn)的水泥混凝土水泥基快速維修材料性能進行了全面測試評價，包括初凝時間、強度、黏結(jié)強度、干縮率、氯離子含量、抗凍性等指標。經(jīng)過對各種技術(shù)資料、專家建議、試驗結(jié)果的認真討論、分析和研究，制定了具體的標準編寫方案。本標準參照了國內(nèi)外或其他行業(yè)的先進標準，充分地反映了國內(nèi)當前關(guān)于水泥基修補材料的技術(shù)水平，有利于指導(dǎo)生產(chǎn)和應(yīng)用，本標準的編制具有一定的先進性和適應(yīng)性。

本標準所涉及的指標和參數(shù)，主要參考了《公路養(yǎng)護技術(shù)規(guī)范》(JTG H10)和《公路水泥混凝土路面養(yǎng)護技術(shù)規(guī)范》(JTJ 073.1)、《水泥混凝土路面修補技術(shù)》等對養(yǎng)護工程中水泥混凝土維修提出的性能指標，同時也考慮相關(guān)國家標準中對實際技術(shù)指標參數(shù)的測試需求及國內(nèi)外該類產(chǎn)品的技術(shù)參數(shù)，并結(jié)合相關(guān)生產(chǎn)企業(yè)的技術(shù)指標，由編制組深入分析、論證、研究后所確定的。本標準適用于公路工程水泥混凝土水泥基快速修補材料的生產(chǎn)、檢驗和使用。

2 主要技術(shù)要求及內(nèi)容說明

《公路工程 水泥混凝土快速修補材料 第一部分 水泥基修補材料》共分為8個部分：①范圍：主要規(guī)定了本標準的適用及使用范圍；②規(guī)范性引用文件：給出本標準在編制過程中引用的國家和行業(yè)標準；③術(shù)語和定義：對本標準中專業(yè)術(shù)語進行了解釋說明；④分類：根據(jù)工程開放時間的需求，對修補材料進行了分類；⑤技術(shù)要求：分別規(guī)定了4類型號的快速修補材料的初凝時間、強度(抗壓、抗折、與舊混凝土的粘結(jié)強度)、干縮率、氯離子含量、強度比及抗凍性的技術(shù)要求；⑥試驗方法，規(guī)定了快速修補材料的具體技術(shù)指標的檢測方法；⑦檢驗規(guī)則，明確了修補材料組批規(guī)則、出廠檢驗、型式檢驗的內(nèi)容及復(fù)驗和判定的要求等。

2.1 定義和分類

2.1.1定義

a.水泥基快速修補材料(cementitious rapid repairing materials CRRM)。

由水硬性膠凝材料、礦物摻合料、細集料、添加劑等按適當比例組成，使用時需與一定比例的水或其他液料攪拌均勻，適用于8 h內(nèi)開放交通的公路工程水泥混凝土修補材料。

b.液料比(liquid to solid ratio)。

修補材料拌合物中用水量或液料量與修補材料總量的質(zhì)量比。

2.1.2分類

根據(jù)工程快速開放交通的需求，針對開放交通時間對水泥混凝土用水泥基快速修補材料進行分類與命名，統(tǒng)一并規(guī)范市場中該類產(chǎn)品的命名。

公路工程水泥混凝土用水泥基快速修補材料根據(jù)滿足開放交通強度要求(不小于30 MPa)的時間分為4種，分別為：

a.CRRM-I型：滿足開放交通強度要求的時間不大于1 h。

b.CRRM-Ⅱ型：滿足開放交通強度要求的時間不大于2 h。

c.CRRM-Ⅲ型：滿足開放交通強度要求的時間不大于4 h。

d.CRRM-Ⅳ型：滿足開放交通強度要求的時間不大于8 h。

2.2 技術(shù)要求

2.2.1初凝時間、強度

公路工程快速修補工期緊、工程量大、要求高，為滿足快速交通路面及梁面精準調(diào)平對超早強快速修補的需求，進一步縮短高速公路、機場跑道修復(fù)時的交通封閉時間，因此要求修補材料必須具有快硬而不速凝且高承載的特性，即有良好的施工和易性和保持性能，同時有快速凝結(jié)硬化及早強的功能。結(jié)合《公路水泥混凝土路面養(yǎng)護技術(shù)規(guī)范》中對修補材料提出的要求：24 h內(nèi)達到原設(shè)計強度的70%。因此，本標準制定過程中針對不同類型的水泥基快速修補材料提出了相應(yīng)的凝結(jié)時間與強度指標，具體見表1、表2。

表1 公路工程水泥混凝土用無機類快速修補材料初凝時間Table1 Initialsettingtimeofinorganicrapidrepairingmaterialsforcementconcreteforhighwayengineering類型初凝時間/minCRRM-I≥15CRRM-II≥20CRRM-III≥30CRRM-IV≥60

表2 公路工程水泥混凝土用無機類快速修補材料抗壓、抗折強度Table2 Compressiveandflexuralstrengthofinorganicquickrepairmaterialsforcementconcreteforhighwayengi-neering類型抗壓強度/MPa抗折強度/MPa開放交通時1d開放交通時1dCRRM-I≥30.0≥40.0≥4.5≥5.5CRRM-IICRRM-IIICRRM-IV≥35.0≥5.0

2.2.2粘結(jié)強度

新舊混凝土界面粘結(jié)性能的好壞，是決定修補成功與否的關(guān)鍵。新老材料的粘結(jié)強度是決定修復(fù)材料好壞性能的重要指標，修補材料與舊混凝土有良好的粘結(jié)效果，就不會輕易的脫落和破損，混凝土修補失敗的原因絕大多數(shù)是因為新舊混凝土(砂漿)在界面脫落而導(dǎo)致修補失敗。為了保證修復(fù)工程的耐久性，提出粘結(jié)強度的指標見表3。

表3 混凝土無機類快速修補材料與原混凝土粘結(jié)強度Table3 Bondingstrengthofconcreteinorganicquickrepairmaterialandoriginalconcrete類型28d與原混凝土黏結(jié)強度/MPaCRRM-I≥1.5CRRM-IICRRM-III≥1.2CRRM-IV

2.2.3干縮率

干縮率體現(xiàn)了修補材料的長期體積穩(wěn)定性，修補材料的干縮性能是影響修補效果的關(guān)鍵。為了避免出現(xiàn)早強修補材料出現(xiàn)后期倒縮影響修補工程質(zhì)量，提出28 d干縮率的指標小于等于0.02%。

2.2.4氯離子含量

修復(fù)材料的耐久性對修復(fù)材料效果的好壞起到了關(guān)鍵性的作用。為了評價修補材料與鋼筋的適應(yīng)性能，本規(guī)范提出修補材料的氯離子含量指標小于等于0.6%，以保證修補工程的質(zhì)量與耐久性。

2.2.5齡期強度比

為了評價修補材料長齡期的強度倒縮情況，提出56 d齡期與28 d齡期的抗壓強度比和抗折強度比分別都大于等于1。

2.2.6抗凍性

為了保證低溫狀態(tài)下修補材料的抗凍性能，提出凍融循環(huán)次數(shù)F大于等于150次。

2.3 試驗方法

公路工程水泥混凝土用快速修補材料水泥基修補材料性能試驗方法應(yīng)按照表4的要求進行。

表4 公路工程水泥基修補材料性能試驗方法Table4 Testmethodforperformanceofcement-basedrepairmaterialsforhighwayengineering序號性能指標試驗方法1初凝時間按照JTGE30T0527執(zhí)行2強度按照GB/T17671規(guī)定執(zhí)行3黏結(jié)強度按照GB50728附錄C執(zhí)行4干縮率參照JTGE30T0511執(zhí)行5氯離子含量參照GB/T176執(zhí)行6抗凍性參照JGJ/T70執(zhí)行

3 結(jié)語

a.本文介紹了交通運輸部2018年5月22日發(fā)布中華人民共和國行業(yè)技術(shù)標準《公路工程水泥混凝土用快速修補材料 第一部分：水泥基修補材料》(JT/T 1211.1-2018)，本標準于2018年8月1日起實施，為了更好地理解、貫徹標準的內(nèi)容，本文詳細地闡述了該標準的定義、分類、技術(shù)要求及試驗方法等內(nèi)容，希望對本標準的順利實施起到推動作用。

b.當前我國基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)高速迅猛發(fā)展，對基礎(chǔ)建設(shè)工程的使用壽命提出更高的要求，機場道面、高等級混凝土公路等混凝土工程在使用過程中都需要維修和養(yǎng)護，為保證交通的快速暢通，其修補或修復(fù)都需要快速硬化并承載。而且修補改造工期緊、工程量大、要求高，因此要求修補材料不僅具有良好的力學性能、粘結(jié)性能及耐久性能，還要具有快硬而不速凝的特性以滿足快速施工，同時還要控制早強快速修補材料的體積穩(wěn)定性，以確保修補改造工程的服役性能。本標準的實施有助于引導(dǎo)生產(chǎn)廠家依據(jù)相關(guān)標準提高混凝土水泥基快速修補材料的質(zhì)量和技術(shù)水平，從而進一步規(guī)范公路工程水泥混凝土用水泥基快速修補材料的市場管理。