本发明涉及道路聚合物技术领域，更具体地说，是涉及一种桥面修复材料超薄层水泥聚合物乳液砂浆及其应用。
背景技术：
桥面铺装质量的好坏和使用耐久性将直接影响到汽车的行驶质量和桥梁的使用耐久性。桥面如需重新铺装，往往所耗费用比原造价还大，而且还要承担交通中断所造成的经济损失。因此，桥面铺装层的研究工作在国内外都引起了高度重视。各国根据自己的情况围绕桥面铺装的使用功能要求和对桥梁结构的防护保护开展了大量的研究，经过几十年的实践和探索，取得了许多科研成果，一些发达国家还结合工程应用实践和经验，制定了相应的桥面铺装用防水层材料技术标准、试验技术标准、设计、施工指南或规范。欧美混凝土桥面现有的铺装结构：一般铺设防水层或防水系统，大多采用双层式(防水层+面层)或三层式(防水层+中间层+磨耗层)铺装，总厚度为4-10cm或更厚。各国在防水系统的选用上，因为对不同防水材料的使用经验和技术上存在差异，有的国家偏重于使用卷材，而有些国家则偏重于使用涂膜。目前我国对运营中的桥梁面层无破损整体修复技术尚未成熟，在实际工程中仍多是依照实际经验使用传统办法，耗时费力，并且在进行桥梁结构设计时，桥面铺装层只作为构造层或磨耗层来考虑，一般不作专门的计算分析，现行规范也只是对桥面铺装的做法、材料、厚度做了指导性的说明，至今没有可以依据的设计理论和指标。
为此，针对选定区域旧桥面的主要病害，结合目前国内外先进的病害处治办法，提出：直接采用当前国际上新兴的水泥聚合物乳液，对旧桥混凝土桥面铺装层进行超薄无破损修复，修补面层厚度控制1.0cm内；其中，鉴于我国目前大多数沥青混凝土的集料都是采用山体的开采、破碎，再按一定的设计要求进行配比使用，造成大量环境破坏与污染，且集料比重大，尤其对桥面铺装层进行修复时，一定程度上又加重了桥梁的恒载，当面对旧桥时，希望新的铺装层在满足其功能需求的同时能尽量减轻自重。
总体趋势，国际上对水泥混凝土面或沥青混凝土面层的修复技术、材料、工艺正不断在朝便捷、环保方向发展，对混凝土面修复技术日趋走向不破坏原有结构基础上的超薄、快速修复，沥青更是走向常温施工模式，以更多地节约能源，防止或减少建筑垃圾及废气产生，倡导绿色环保交通建设。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种桥面修复材料超薄层水泥聚合物乳液砂浆，可适用于一般旧桥有损坏路面修复。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种桥面修复材料超薄层水泥聚合物乳液砂浆，其原料组分由石英砂、42.5水泥、水性环保聚合物乳液a或水性环保聚合物乳液b、水组成，所述水泥聚合物乳液砂浆各原料组成按质量比计：石英砂：42.5水泥：水性环保聚合物乳液a或水性环保聚合物乳液b：水＝4:2:1.3:0.5。
所述原料石英砂是石英石经破碎加工而成的石英颗粒，是一种非金属矿物质，也是一种坚硬、耐磨、化学性能稳定的硅酸盐矿物，其主要矿物成分是sio2；石英砂的组成情况为：底层为50wt％40目+30wt％60目+20wt％80目，面层为30wt％40目+50wt％60目+20wt％80目。
所述42.5水泥满足其技术指标：水泥比表面积≥300m2/kg水性环保聚合物，标准稠度用水量27.5％，初凝时间≥45min，终凝时间≤600min，安定性沸煮法合格，3天抗折强度≥3.5mpa，3天抗压强度(胶砂强度)≥17mpa，28天抗折强度(胶砂强度)≥6.5mpa，28天抗压强度(胶砂强度)≥42.5mpa。
所述水性环保聚合物乳液a固含量为45-50％，比重为1.06g水性环保聚合物/ml，ph值为4-8。
所述水性环保聚合物胶砂薄层性能：抗压强度(astmc109)28天>20.0mpa；弯曲强度(astmc348-02)28天>5.0mpa；粘结强度28天>1.2mpa；抗渗压力28天>1.2mpa。
其中水性环保聚合物乳液a购自南通福伦利新材料有限公司，其中水性环保聚合物乳液b包括以下重量份组分：甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯树脂乳液40～50份、双亲丙烯酰胺—苯乙烯嵌段共聚物10～20份。
本发明所述的桥面修复材料超薄层水泥聚合物乳液砂浆在旧桥有损害路面的铺筑方法，包括以下步骤：
(1)面层修复之前应保证：下基面无灰尘，铺设前保持干净潮湿；裂缝已经进行过灌缝处理；施工边界已经用施工胶带黏贴；施工横缝、纵缝处已经用1-2cm宽的施工胶带黏贴，边界施工胶带选择10-20cm宽；预计施工后2-3小时内不会下雨。分两层施工，第一层重点凿平，第二层修复设计的厚度层。
(2)第一层(底层)不计算厚度(计算材料量，可按1mm计算)，拌合后用刮涂工具，贴地面用力刮，材料至少拌合3-5分钟至均匀；施工刮涂要一定的力量，紧贴基面刮平；以便压实，填补旧路面的麻面、空隙等损坏；第一层表干后施工第2层；
(3)第二层(面层)按3-5mm计算材料用量，并按块划分施工面积每块大概按3-5m2用量，再进行材料的计量与拌合，或按旧混凝土板块面积用量拌合材料；材料至少拌合3-5分钟至均匀；施工刮涂要一定的力量，紧贴基面刮平；
(4)第二层(面层)初凝后刻槽、拉毛，同时揭开各种施工胶带；完成铺筑。
其中材料拌和过程具体为：准确计量出每次拌合时各种材料的量，先将砂子、水泥进行混合，之后加入水性环保聚合物乳液，再按配比设计质量一半的水拌合，再根据天气，拌合施工和易性决定另一半水的添加使用；
其中搅拌好的混合砂浆应在30-50分钟内施工完毕，施工时应不停顿地搅拌，以防止凝固；
其中第一层用相对粗的砂子，第二层用相对细的砂子；注意施工时，基面喷洒稀释的乳胶或湿润基面，尤其高温施工必须注意保持基面潮湿。
本发明所述的桥面修复材料水性环保聚合物胶砂超薄层在旧桥有损害路面的铺筑后养生条件：空气温度低于15℃，相对湿度大于80％，干燥时间8小时；空气温度低于25℃，相对湿度大于57％，干燥时间5小时；空气温度低于30℃，相对湿度大于50％，干燥时间2小时。
本发明的显著优点在于：
本发明砂浆将用水量和减水剂量将流动度控制到160+10mm。本发明通过在砂浆中掺入水性环保聚合物乳液，可有效调整新拌砂浆的流变性，使砂浆具有较好的和易性，达到了较好的抗流变性能。水性环保聚合物乳液的掺入对砂浆的折压比有一定程度的提高，韧性也有提高，脆性降低，柔性增加，抗变形能力增强。水泥聚合物乳液砂浆抗拉粘结强度随龄期和聚合物掺量的增长而增加。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对所述桥面修复材料超薄层水泥聚合物乳液砂浆及其应用做进一步说明，但并不限制本发明。
实施例1
修复方案：水性环保聚合物胶砂超薄罩面，设计厚度5mm；
1、施工设备：人工拌合与刮涂，主要工具手持式电动搅拌器、拌合容器、带胶片的挂耙、刻槽耙子、计量磅秤。
2、施工材料与配比
(1)设计配比(质量比)：石英砂：42.5水泥：水性环保聚合物乳液a：水＝4：2：1.3：0.5；
(2)实际拌合重量比(目前施工实际用)
石英砂14kg(底层与面层所用石英砂的重量比为10:4)+7kg水泥+4.5kg水性环保聚合物乳液a+2.25kg水(施工气温5-6度，湿度大于96％)；
石英砂的组成情况为：底层为50wt％40目+30wt％60目+20wt％80目，面层为30wt％40目+50wt％60目+20wt％80目。
3、施工工艺
(1)施工原则：一般水性环保聚合物胶砂超薄罩面修复分二层施工，第一层重点修复凿平作用，第二层为修复设计的厚度层。
(2)施工前提与准备：
1)下基面应该无灰尘，铺设前保持干净潮湿；
2)裂缝应该已经进行灌缝处理；
3)施工边界已经用施工胶带黏贴；
4)施工横缝、纵缝处已经用1-2cm宽的施工胶带黏贴，边界施工胶带选择10-20cm宽；
5)预计施工后2-3小时不会下雨；
6)施工气温小于35度，大于10度。
(3)施工工艺
1)底层不计算厚度(计算材料量，可以按1mm计算)，拌合后用刮涂工具，贴地面用力刮，以便压实、填补旧路面的麻面、空隙等损坏；
2)面层按3-5mm计算材料用量，并按块划分施工面积(每块大约按3-5m2用量，再进行计量材料与拌合，或按旧混凝土板块面积用量拌合材料)；
3)材料至少拌合3-5分钟到均匀；
4)施工刮涂要一定力量、紧贴基面刮平；
5)底层表干后施工面层；
6)第二层(面层)初凝前后刻槽、拉毛，同时揭开各种施工胶带；
7)第一层用相对粗的砂子，第二层相对细的砂子；
8)准确计量出每次拌合时(可以现场情况按体积比或重量比)各种材料的量，先将砂子、水泥进行混合，之后加入水性环保聚合物胶乳，再按配比设计量一半的水(注意先用水把胶乳的桶洗入混合料中)拌合，再根据天气，拌合施工和易性决定另一半水的添加使用；
9)搅拌好的混合砂浆应在30-50分钟内施工完毕，施工式应不停顿地搅拌，以防止凝固；
10)注意施工时，基面喷洒稀释的胶乳或湿润基面，尤其高温施工必须注意保持基面潮湿。
4、养生开放交通时间：
空气温度相对湿度干燥时间
小于15℃大于80％8hours
大于25℃大于57％5hours
大于30℃小于50％2hours
表1水性环保聚合物胶砂超薄层材料流动度
表2水性环保聚合物胶砂超薄层材料抗折与抗压强度
表3水性环保聚合物胶砂超薄层材料抗拉强度
实施例2
一种桥面修复材料超薄层水泥聚合物乳液砂浆，其原料组分由石英砂、42.5水泥、水性环保聚合物乳液b、水组成，所述水泥聚合物乳液砂浆各原料组成按质量比计：石英砂：42.5水泥：水性环保聚合物乳液b：水＝4:2:1.3:0.5。
其中水性环保聚合物乳液b包括以下重量份组分：甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯树脂乳液40～50份、双亲丙烯酰胺—苯乙烯嵌段共聚物10～20份。
其它施工方法与实施例1一致。
表4水性环保聚合物胶砂超薄层材料流动度
表5水性环保聚合物胶砂超薄层材料抗折与抗压强度
表6水性环保聚合物胶砂超薄层材料抗拉强度
综上，关于流变性：在砂浆中掺入水性环保聚合物乳液，可有效调整新拌砂浆的流变性，从而改善其工作性能，使砂浆具有较好的和易性，达到了较好的抗流变性能，在垂直面上施工，由于重力作用引起的滑落现象得到改善。砂浆的和易性得到很好的改善，主要是由于聚合物的掺入对砂浆起到了以下两方面的作用：聚合物本身或其中含有的表面活性基团具有一定的引气作用，当其与砂浆一起拌合时，会将微小气泡引入到水泥浆体中，这些气泡可以均匀稳定的在水泥浆体中存在，提高了砂浆中水泥浆体的体积相对值，就会有更多的细集料能够完全被水泥浆体包裹；引入的微小气泡在拌合物中起着“滚动轴承"的作用，改善了拌合物的工作性能。聚合物均匀分散在水泥浆体中，也可以使水泥及其水化产物颗粒相对移动更容易，起到“滚珠”的作用，从而使砂浆工作性得到改善。检测结果如表1、4所示。
关于抗折强度和抗压强度性能：
(1)砂浆的抗折强度随着龄期的增长而增大，该聚合物乳液砂浆7d抗折强度发展迅速，和普通砂浆比较，有很大的增长。该水泥聚合物乳液砂浆28d的抗折强度比普通砂浆有了不同程度的改善，而且随着聚合物掺量增加，强度也呈上升趋势。
(2)砂浆的抗压强度与抗折强度相反的趋势，7d和28d强度都比普通砂浆低，而且随着水性环保聚合物乳液掺量的增加，强度随之减小。
(3)砂浆的折压比都是随着水性环保聚合物乳液掺量的增加而增大，在整个配比中，折压比都比普通砂浆要高。表明改性砂浆脆性降低，柔性增加，抗变形能力增强。由此可看出，水性环保聚合物乳液的掺入对砂浆的折压比有一定程度的提高，这主要是由于水性环保聚合物乳液的掺入提高了砂浆的韧性。检测结果如表2、5所示。
关于抗拉粘结强度性能：
砂浆的粘结强度随着龄期和聚合物掺量的增长而增加。由于可能水性环保聚合物乳液掺入后，在砂浆中没有形成较完善网状的聚合物膜，同时也减缓了水泥的水化过程。虽然水性环保聚合物乳液的掺量增加会提高粘结强度，但综合考虑，水性环保聚合物乳液掺量大于20％整体性能不适合用来作为加固砂浆。检测结果如表3、6所示。