水泥混凝土路面不同于其他混凝土結(jié)構(gòu)物，它是裸A在大自然中的帶狀結(jié)構(gòu)，路面不僅要經(jīng)受車(chē)輪荷載的重復(fù)作用，而且還要經(jīng)受大氣溫度周期性變化的影響。因此，嵌入路面裂縫的材料應(yīng)具備良好的物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)、力學(xué)性質(zhì)及耐久性。通過(guò)大量的混凝土路面裂縫病害和處治效果的調(diào)查分析，考慮到混凝土水泥路面結(jié)構(gòu)、材料及施工等方面的主要影響因素，作為理想的路面早期裂縫修補(bǔ)材料，應(yīng)具備以下性能:

1.與舊水泥有良好的相容性

通常要求混凝土水泥路面板應(yīng)具有較高的彎拉強(qiáng)度、表面平整、抗滑、耐磨。作為水泥裂縫，特別是早期裂縫的灌縫材料，應(yīng)盡可能與基質(zhì)混凝土相容，其相容性具體表現(xiàn)在彎拉強(qiáng)度、粘結(jié)強(qiáng)度、收縮系數(shù)、彈性模量、泊松比、耐久性、熱膨脹系數(shù)及化學(xué)活性、顏色相近等方面，對(duì)修補(bǔ)材料和基質(zhì)材料的相容性總結(jié)如下:

由于常用的瀝青類(lèi)、環(huán)氧樹(shù)脂、聚氨醋等有機(jī)補(bǔ)縫材料，雖具有強(qiáng)度高、粘結(jié)力強(qiáng)、吸水率小、化學(xué)穩(wěn)定性好，能經(jīng)受一般溶劑的侵蝕、熱膨脹系數(shù)與體積收縮性低等優(yōu)點(diǎn)，但與路用混凝土的基本性能相差較大，特別是界面性質(zhì)相差甚遠(yuǎn)。因此，為了保證新舊材料各種性能的相容性，最好應(yīng)選用無(wú)機(jī)材料作為基質(zhì)材料，并通過(guò)外摻劑進(jìn)行改性，以改善和提高裂縫修補(bǔ)材料的路用性能。

2.工作性(工藝性質(zhì))

良好的工作性能是保證混凝土水泥路面裂縫修補(bǔ)是否成功的關(guān)鍵，它包括流動(dòng)性、可灌性、易密性等。裂縫修補(bǔ)的實(shí)質(zhì)在于膠結(jié)、增強(qiáng)與加固，如何將修補(bǔ)漿液通過(guò)灌漿工藝完全注入裂縫，使帶有裂縫的混凝土路面板塊變成一個(gè)整休，這涉及到漿液的流動(dòng)與變形性能，其研究的理論基礎(chǔ)為流變學(xué)。一般混凝土微裂縫修補(bǔ)漿體中含有固、液、氣三相，屬不均勻介質(zhì)，用流變學(xué)理訓(xùn)良難描述其流變性能，因此，實(shí)際中，常用經(jīng)驗(yàn)參數(shù)控制施工。但灌漿工藝形式多樣，例如充填灌漿、滲透灌漿、劈裂灌漿、擠密灌漿等，每種工藝都有相應(yīng)的控制參數(shù)。論文研究中采用以粘度為依據(jù)的“可灌性”作為評(píng)價(jià)修補(bǔ)工作性能的綜合指標(biāo)，要求修補(bǔ)材料能灌人裂縫的底部，并填充飽滿(mǎn)。

3.凝結(jié)時(shí)間

工藝過(guò)程完成后，快速凝結(jié)硬化是路面裂縫修補(bǔ)的根木要求。作為混凝土水泥路面裂縫修補(bǔ)材料，一旦灌人路面縫隙，要求能盡快的凝結(jié)硬化或固化，盡早通車(chē)，減少道路運(yùn)營(yíng)障礙和經(jīng)濟(jì)損失。水泥水化過(guò)程受溫度的影響較大，溫度越高，水化越快，凝結(jié)硬化則快。為了提高漿體的流動(dòng)性及粘結(jié)強(qiáng)度，研究中將采用聚合物改性水泥，但一般聚合物對(duì)水泥凝結(jié)有滯緩作用。因此，希望在滿(mǎn)足工作性能的基礎(chǔ)上，盡可能縮短修補(bǔ)材料的凝結(jié)時(shí)間，終凝最好控制在l2h一24h之內(nèi)。

4.彎拉強(qiáng)度

與通常建筑結(jié)構(gòu)混凝土相比，路面混凝土除車(chē)輛靜載作用外，還承受沖擊、振動(dòng)、疲勞、磨損等作用，而路面裂縫修補(bǔ)材料同樣承受這種作用。因此，修補(bǔ)材料的28d彎拉強(qiáng)度也應(yīng)符合《公路混凝土水泥路面設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTG D40-2002)中規(guī)定，即應(yīng)具有與原混凝土水泥路面相當(dāng)?shù)目箯澙瓘?qiáng)度和抗壓強(qiáng)度，方能與基質(zhì)混凝土一起承受外來(lái)荷載。一般情況下，裂縫修補(bǔ)材料的抗彎拉強(qiáng)度因交通等級(jí)不同而控制在4.0-5.OMPa，相應(yīng)的抗壓強(qiáng)度分別控制在25.0-35.5MPa。

5.界面粘結(jié)性能

混凝土水泥路面裂縫修補(bǔ)后，能否與舊混凝土協(xié)調(diào)一致地工作，其中一個(gè)重要的因素是混凝土裂縫修補(bǔ)界面的粘結(jié)性能，它關(guān)系到修補(bǔ)的成敗以及能否避免二次破壞。工程實(shí)踐表明:修補(bǔ)界面往往是修補(bǔ)結(jié)構(gòu)中的薄弱部位，由于界面兩種材料的性能不同，特別是新材料的收縮會(huì)削弱接觸面的粘結(jié)，而且隨著時(shí)間的推移，其粘結(jié)性能會(huì)不斷劣化，降低路面板的承載力和耐久性，致使新舊界面不能協(xié)調(diào)工作，達(dá)不到預(yù)期的修補(bǔ)效果。如何評(píng)價(jià)修補(bǔ)材料的界面粘結(jié)性能，國(guó)內(nèi)外有關(guān)研究甚少，現(xiàn)有研究主要從界面處理、灌縫材料、界面方位等影響因素以及微觀機(jī)理、無(wú)損檢測(cè)及簡(jiǎn)化計(jì)算模型等方面進(jìn)行了探索。一般情況下，界面粘結(jié)性能可從三個(gè)方面進(jìn)于Tl平價(jià)，一是抗折粘結(jié)強(qiáng)度，要求新舊材料界面的抗折粘結(jié)強(qiáng)度接近于原有路面混凝土的抗折強(qiáng)度；二是拉伸粘結(jié)強(qiáng)度，混凝土水泥的抗拉強(qiáng)度一般為抗壓強(qiáng)度的1/10一1/20左右，要求修補(bǔ)材料的拉伸粘結(jié)強(qiáng)度應(yīng)接近于此值；三是剪切拉伸粘結(jié)強(qiáng)度，即修補(bǔ)材料界面在受到拉力和剪切力時(shí)應(yīng)具有的性質(zhì)。

6.收縮性能

裂縫修補(bǔ)材料的收縮性能直接影響到修補(bǔ)界面的粘結(jié)性能。在進(jìn)行裂縫修補(bǔ)時(shí)，路面混凝土已完成了收縮，而新注人的裂縫修補(bǔ)材料的收縮剛剛開(kāi)始，必將在界面上造成剪切和拉應(yīng)力(57)[58)(591，在荷載及環(huán)境因素作用下，可能使界面出現(xiàn)二次開(kāi)裂。因此，應(yīng)盡量降低修補(bǔ)材料的收縮，使其具有較原路面混凝土更低的收縮，甚至產(chǎn)生微膨脹性能，在界面上產(chǎn)生壓應(yīng)力，以獲得理想的界面粘結(jié)，從而使界面的過(guò)渡層的密實(shí)性能得到改善，以提高裂縫修補(bǔ)質(zhì)量。

7.耐久性

同混凝土路面一樣，裂縫修補(bǔ)材料灌人路面縫隙后，仍裸露在大氣中，經(jīng)受雨水的滲人、陽(yáng)光的照射、污水的腐蝕以及車(chē)輛的反復(fù)磨損。以往使用的有機(jī)裂縫修補(bǔ)材料，例瀝青類(lèi)材料，在溫度、氧氣、陽(yáng)光和水的綜合作用下，會(huì)發(fā)生一系列的揮發(fā)、氧化、聚合，導(dǎo)致材料組分發(fā)生變化，嚴(yán)重影響修補(bǔ)效果。因此，要求路面修補(bǔ)材料應(yīng)具有抵抗這些介質(zhì)侵人和損害的性能。首先，在剪切拉伸粘結(jié)界面上提供一定的壓應(yīng)力(即修補(bǔ)材料具有微膨脹性能)，以提高界面過(guò)渡區(qū)的密實(shí)度，防止各種介質(zhì)從粘結(jié)面滲人;其次，修補(bǔ)材料本身也應(yīng)該具有良好的耐腐蝕性和耐磨損性能，至少應(yīng)該與原混凝土路面材料的耐久性相近

8.變形能力

作為路面裂縫修補(bǔ)材料，同樣要經(jīng)受車(chē)輛動(dòng)荷載的沖擊振動(dòng)作用，因此，要求修補(bǔ)材料應(yīng)具有一定的變形能力，以松弛瞬時(shí)荷載，防止修補(bǔ)材料中或界面上重新產(chǎn)生并發(fā)生新的裂紋。描述材料變形能力的參數(shù)通常可用材料的彈性模量E，一般普通混凝土路面板的彎拉彈性模量為(20一30)×10立方MPa，因此，要求裂縫修補(bǔ)材料的彎拉彈性模量應(yīng)小于基準(zhǔn)材料的彈性模量。

9.環(huán)保性

從環(huán)保角度出發(fā)，提倡使用“綠色材料”，將“以人為本”的理念貫穿在材料開(kāi)發(fā)、應(yīng)用過(guò)程中，而無(wú)機(jī)修補(bǔ)材料符合這種發(fā)展趨勢(shì)。

10.經(jīng)濟(jì)性

在滿(mǎn)足力學(xué)性能、施工性能、耐久性的前提下，盡量降低材料單價(jià)，研制出性能優(yōu)越、價(jià)格便宜、便于推廣的混凝土水泥路面修補(bǔ)材料。