本发明属于现代路面技术领域，尤其涉及一种路面快速修复使用的水泥砂浆混凝土及其施工方法。
背景技术：
随着我国公路交通网络的逐渐完善，公路的维修养护越来越受到重视。由于设计、施工、使用环境、养护水平等原因，目前修建的水泥混凝土路面和沥青混凝土路面，在使用中均出现了不同程度的破坏。这些破坏随着交通量的增长、服务时间的增加，具有不断扩大的趋势。由于缺少快速实用的养护技术，传统路面修复的养护期内需长时间地封锁道路，这严重影响了车辆的正常运行，并为交通安全留下隐患，社会反响极大。
在路基路面维修工程中，一方面要求混凝土强度高、开放交通快，但是另一方面工程规模一般较小，难以采用大规模生产的施工机械和设备，常常致使维修质量低下。
所以，目前我们需要一种不需要采用大规模机械设备就可使路面维修速度快、维修质量高的施工方法；同时，需要一种专配的水泥砂浆混凝土以增强路面的强度，如抗压强度、抗拉弯强度等。
技术实现要素：
本发明目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种增强路面强度的路面快速修复使用的水泥砂浆混凝土及其施工方法。为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种路面快速修复使用的水泥砂浆混凝土，包含混合料、干粉砂浆和水，所述混合料为碎石混合料或沥青碎石混合料，所述干粉砂浆包含以下质量分数的组分：水泥30％～50％，砂20％～40％，有机粘结剂2％～4％，活性填料10％～20％，减收缩剂3％～10％，减水剂0.2％～0.5％和早强剂0.1％～1％。
优选地，所述有机粘结剂为水性环氧树脂，活性填料为粉煤灰，减收缩剂为聚醇类有机物，减水剂为聚羧酸，早强剂为甲酸钙。本发明的干粉砂浆将多种组分进行有机组合，可以提高专用水泥砂浆的流动度以及增强抗折强度和断块抗压强度，专用水泥砂浆增强的强度可以增强水泥砂浆混凝土路面的强度。
作为上述技术方案的改进，所述水与所述干粉砂浆的质量比为0.2：1～0.25：1。
作为上述技术方案的改进，所述碎石混合料包含粒径大小为13.2～16mm的碎石和粒径大小为19～26.5mm的碎石，所述碎石混合料的设计空隙率为25％～40％。本发明为了缩短路面维修的时间，将碎石混合料设计为大空隙率；同时，碎石混合料的骨架空隙内填充有水泥砂浆，水泥砂浆在自重作用下填满碎石混混合料的空隙，形成一种高性能的水泥砂浆混凝土，可以免振捣、自密实，使形成水泥砂浆混凝土路面具有良好的抗压强度和抗弯拉强度。
作为上述技术方案进一步地改进，所述粒径大小为13.2～16mm的碎石和粒径大小为19～26.5mm的碎石的质量比为1：3～2：1。
作为上述技术方案更进一步地改进，所述碎石混合料还包含粒径大小为4.75～13.2mm的碎石，所述粒径大小为4.75～13.2mm的碎石、粒径大小为13.2～16mm的碎石和粒径大小为19～26.5mm碎石的质量比为15～45：30～50：25～35。
作为上述技术方案的改进，所述沥青碎石的设计空隙率为20％～30％，所述沥青碎石混合料的油石比为1.5％～4％。
作为上述技术方案进一步地改进，所述沥青碎石混合料包含矿粉、粒径大小为1.18～2.36mm的碎石、粒径大小为4.75～9.5mm的碎石和粒径大小为9.5～13.2mm的碎石，所述矿粉、粒径大小为1.18～2.36mm的碎石、粒径大小为4.75～9.5mm的碎石和粒径大小为9.5～13.2mm的碎石的质量比为2～6：6～12：21～23：63～68。沥青碎石混合料设计特定的空隙率、配比的作用与上述碎石混合料的作用相似，但是由于沥青的加入，对整个混合料的结构产生一定的影响，空隙率和配比均要进行调整。
作为上述技术方案更进一步地改进，所述水泥砂浆混凝土包含以下质量分数的组分：沥青碎石混合料78％，干粉水泥砂浆17.6％，水4.4％；所述沥青碎石混合料的设计空隙率为22％，沥青碎石混合料的油石比为3.9％；所述矿粉、粒径大小为1.18～2.36mm的碎石、粒径大小为4.75～9.5mm的碎石和粒径大小为9.5～13.2mm的碎石质量比为3：12：21：64。
另外，本发明还提供一种利用所述水泥砂浆混凝土进行路面快速修复的施工方法，包括以下步骤：
1)清除原病害板块
优选地，清理并凿除病害的板块，清除后要求周边板块边缘整齐并保持工作面清洁和干燥。
2)铺设混合料
优选地，将碎石混合料或沥青碎石混合料混合均匀后倒入并铺平在路面需要修补的坑洞内，坑洞边缘或底部若有排水口或其它漏水口须预先处理，防止浆液外漏。当使用碎石混合料时，按照《公路水泥混凝土路面设计规范》(jtgd40-2011)规定设置接缝；当使用沥青碎石混合料时，沥青碎石混合料可根据需要和方便采用石油沥青热拌工艺或乳化沥青冷拌工艺，使用轻型压路机碾压铺平，可一次连续铺设多个板块。
3)制备水泥砂浆
将干粉水泥砂浆和水加入到砂浆搅拌设备，高速搅拌，按照广东省地方标准《专用砂浆半柔性路面应用技术规范》(db44/t1296-2014)的方法测定砂浆流动度，控制成品标准。
4)浇筑水泥砂浆
拌和好的水泥砂浆倒入步骤(2)准备好的混合料表面，水泥砂浆在自重作用下，贯入碎石混合料或沥青碎石混合料的骨架空隙中，直至完全填满为止。
5)刮平、养护路面
刮平并刮除多余的水泥砂浆；选择适宜的养护方法养护，24h后开放交通。
作为上述技术方案的改进，步骤2)铺设所述沥青碎石混合料时，连续铺设多个板块而不设置接缝。
本发明的有益效果在于：本发明提供一种路面快速修复使用的水泥砂浆混凝土及其施工方法，本发明对干粉砂浆的配比进行调整，干粉砂浆与水按照一定质量比混合搅拌制备水泥砂浆，水泥砂浆中多种组分协同调节其自身的强度和流动度，向混合料表面浇筑水泥砂浆，水泥砂浆在自重作用下，贯入碎石混合料或沥青碎石混合料的骨架空隙中，直至完全填满为止，形成一种高性能的水泥砂浆混凝土，使路面具有良好的抗压强度和抗弯拉强度；混合料采用较大的空隙率，可以简短路面养护的时间；在使用沥青碎石混合料铺设时，可以一次连续铺设多个板块而无需设置接缝，这样可以简化施工工艺，提高路面维修的效率；本发明采用的水泥砂浆专用砂浆成型方法，施工工艺简便，无需使用大规模生产的施工机械和设备，设备投入低，可广泛应用于土木工程领域。
具体实施方式
为更好地说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例和附表对本发明作进一步说明。
实施例1
本实施例的一种干粉砂浆，所述干粉砂浆包含以下质量分数的组分：水泥30％，砂40％，水性环氧树脂2％，粉煤灰20％，聚醇类有机物7.7％，聚羧酸0.2％，甲酸钙0.1％。本实施的一种水泥砂浆，其中，水与干粉砂浆的质量比为0.2：1。
本实施例的一种碎石混合料，所述碎石混合料的设计空隙率为30％，所述碎石混合料含有粒径大小分别为13.2～16mm、19～26.5mm的碎石，二者的质量比为1：1。
本实施的一种路面快速修复的施工工艺，所述施工工艺包括以下步骤：
1)清除原病害板块
清理并凿除病害的板块，清除后要求周边板块边缘整齐并保持工作面清洁和干燥。
2)铺设混合料
将碎石混合料混合均匀后倒入并铺平在路面需要修补的坑洞内，坑洞边缘或底部若有排水口或其它漏水口须预先处理，防止浆液外漏。当使用碎石混合料时，按照《公路水泥混凝土路面设计规范》(jtgd40-2011)规定设置接缝。
3)制备专用水泥砂浆
将干粉水泥砂浆和水加入到砂浆搅拌设备，高速搅拌，按照广东省地方标准《专用砂浆半柔性路面应用技术规范》(db44/t1296-2014)的方法测定砂浆流动度，控制成品标准。
4)浇筑水泥砂浆
拌和好的专用水泥砂浆倒入步骤(2)准备好的碎石混合料表面，水泥砂浆在自重作用下，贯入碎石混合料或沥青碎石混合料的骨架空隙中，直至完全填满为止。
5)刮平、养护路面
刮平并刮除多余的专用水泥砂浆；选择适宜的养护方法养护，24h后开放交通。
实施例2
本实施例的一种干粉砂浆，干粉砂浆包含以下质量分数的组分：水泥46.1％，砂36％，水性环氧树脂3.5％，粉煤灰10％，聚醇类有机物3％，聚羧酸0.4％，甲酸钙1％。本实施例的一种水泥砂浆，其中，水与干粉砂浆的质量比为0.225：1。
本实施例的一种碎石混合料，所述碎石混合料的设计空隙率为40％，所述碎石混合料含有粒径大小分别为13.2～16mm、19～26.5mm的碎石，二者的质量比为1：3。
本实施的一种路面快速修复的施工工艺，所述施工工艺同实施例1。
实施例3
本实施例的一种干粉砂浆，所述干粉砂浆包含以下质量分数的组分：水泥50％，砂20％，水性环氧树脂4％，粉煤灰15％，聚醇类有机物10％，聚羧酸0.5％，甲酸钙0.5％。本实施例的一种水泥砂浆，其中，水与干粉砂浆的质量比为0.25：1。
本实施例的一种碎石混合料，所述碎石混合料的设计空隙率为34％，所述碎石混合料含有粒径大小分别为13.2～16mm、19～26.5mm的碎石，二者的质量比为2：1。
本实施的一种路面快速修复的施工工艺，所述施工工艺同实施例1。
实施例4
本实施例的一种干粉砂浆，所述干粉砂浆包含以下质量分数的组分：水泥48％，砂22％，水性环氧树脂4％，粉煤灰16％，聚醇类有机物9％，聚羧酸0.5％，甲酸钙0.5％。本实施例的一种水泥砂浆，其中，水与干粉砂浆的质量比为0.25：1。
本实施例的一种碎石混合料，所述碎石混合料的设计空隙率为34％，所述碎石混合料含有粒径大小分别为13.2～16mm、19～26.5mm的碎石，二者的质量比为1.9：1。
实施例5
本实施例的一种干粉砂浆和一种水泥砂浆同实施例2，本实施例的一种碎石混合料，所述碎石混合料的设计空隙率为34％，所述碎石混合料含有粒径大小分别为4.75～13.2mm、13.2～16mm、19～26.5mm的碎石，三者的质量比为15：50：35。
本实施的一种路面快速修复的施工工艺，所述施工工艺同实施例1。
实施例6
本实施例的一种干粉砂浆和一种水泥砂浆同实施例2，本实施例的一种碎石混合料，所述碎石混合料的设计空隙率为28％，所述碎石混合料含有粒径大小分别为4.75～13.2mm、13.2～16mm、19～26.5mm的碎石，三者的质量比为30：40：30。
本实施的一种路面快速修复的施工工艺，所述施工工艺同实施例1。
实施例7
本实施例的一种干粉砂浆和一种水泥砂浆同实施例2，本实施例的一种碎石混合料，所述碎石混合料的设计空隙率为25％，所述碎石混合料含有粒径大小分别为4.75～13.2mm、13.2～16mm、19～26.5mm的碎石，三者的质量比为45：30：25。
本实施的一种路面快速修复的施工工艺，所述施工工艺同实施例1。
实施例8
本实施例的一种干粉砂浆和一种水泥砂浆同实施例2，本实施例的一种沥青碎石混合料，所述碎石混合料的设计空隙率为30％，油石比为4％，所述沥青碎石混合料含有矿粉以及粒径大小分别为1.18～2.36mm、4.75～9.5mm、9.5～13.2mm的碎石，四者的质量比为2：6：22：68。
本实施的一种路面快速修复的施工工艺，所述施工工艺包括以下步骤：
1)清除原病害板块
清理并凿除病害的板块，清除后要求周边板块边缘整齐并保持工作面清洁和干燥。
2)铺设混合料
将碎石混合料混合均匀后倒入并铺平在路面需要修补的坑洞内，坑洞边缘或底部若有排水口或其它漏水口须预先处理，防止浆液外漏。当使用沥青碎石混合料时，沥青碎石混合料可根据需要和方便采用石油沥青热拌工艺或乳化沥青冷拌工艺，使用轻型压路机碾压铺平，可一次连续铺设多个板块而无需设置接缝。
3)制备专用水泥砂浆
将干粉水泥砂浆和水加入到砂浆搅拌设备，高速搅拌，按照广东省地方标准《专用砂浆半柔性路面应用技术规范》(db44/t1296-2014)的方法测定砂浆流动度，控制成品标准。
4)向步骤2)铺设的混合料表面浇筑水泥砂浆
拌和好的专用水泥砂浆倒入步骤(2)准备好的碎石混合料表面，水泥砂浆在自重作用下，贯入碎石混合料或沥青碎石混合料的骨架空隙中，直至完全填满为止。
5)刮平、养护路面
刮平并刮除多余的专用水泥砂浆；选择适宜的养护方法养护，24h后开放交通。
实施例9
本实施例的一种干粉砂浆和一种水泥砂浆同实施例2，本实施例的一种沥青碎石混合料，所述碎石混合料的设计空隙率为20％，油石比为1.5％，所述沥青碎石混合料含有矿粉以及粒径大小分别为1.18～2.36mm、4.75～9.5mm、9.5～13.2mm的碎石，四者的质量比为6：8：23：63。
本实施的一种路面快速修复的施工工艺，所述施工工艺同实施例8。
实施例10
本实施例的一种干粉砂浆和一种水泥砂浆同实施例2，本实施例的一种沥青碎石混合料，所述碎石混合料的设计空隙率为22％，油石比为3.9％，所述沥青碎石混合料含有矿粉以及粒径大小分别为1.18～2.36mm、4.75～9.5mm、9.5～13.2mm的碎石，四者的质量比为3：12：21：64。
本实施的一种路面快速修复的施工工艺，所述施工工艺同实施例8。
实施例11
本实施例的一种干粉砂浆、水泥砂浆和施工工艺同实施例10，本实施例的水泥砂浆混凝土含有以下质量分数的组分：78％沥青碎石混合料，4.4％水，17.6％干粉砂浆。
实施例12水泥砂浆的制备
使用砂浆拌和机现场制备水泥砂浆。干粉砂浆加水搅拌直至材料均匀一致，按照广东省地方标准《专用砂浆半柔性路面应用技术规范》(db44/t1296-2014)的方法测定砂浆流动度；根据《水泥砂浆强度试验》jtge30-2005(t0505-2005t0506-2005)试验方法，制作标准水泥砂浆试件(160mm×40mm×40mm)，测得水泥砂浆的强度；实施例1～3中水泥砂浆的性能测定结果见表1。
表1水泥砂浆的性能测定结果
从表1中可以看出，本发明制备出的水泥砂浆具有良好的流动值、抗拆强度和断块抗压拉强度，尤其实施例2中的水泥砂浆具有较优的流动值、抗拆强度和断块抗压拉强度；本发明的水泥砂浆浇筑混合料，可以提高水凝砂浆混凝土路面的抗压强度。
实施例13
通过对实施例1～3制备的水泥砂浆混凝土进行现场取样，制作标准混凝土立方体试件(150mm×150mm×150mm)，根据《混凝土立方体抗压试验》jtge30-2005(t0553-2005)试验方法，测得碎石混合料水泥砂浆混凝土材料的立方体抗压强度；制作标准混凝土抗弯拉试件(550mm×150mm×150mm)，根据《混凝土抗弯拉强度试验》jtge30-2005(t0558-2005)试验方法，测得碎石混合料水泥砂浆混凝土的抗弯拉强度，碎石混合料水泥砂浆混凝土的强度见表2。
表2碎石混合料水泥砂浆混凝土的抗压强度与抗弯拉强度
从表2中可以看出，本发明制备出的碎石混合料水泥砂浆混凝土具有良好的抗压强度和抗弯拉强度，尤其实施例6中的碎石混合料水泥砂浆混凝土具有较优的抗压强度和抗弯拉强度；本发明的碎石混合料水泥砂浆混凝土可以增强维修路面的强度，提高路面的维修质量。
实施例14
通过对实施例11的水泥砂浆混凝土路面进行钻芯取样，可以调查水泥砂浆半柔性路面板的厚度、填充率等情况。检测时，采用φ100mm的钻芯机对检测路段进行随机取样，并对所取面层芯样按《公路工程水泥及水泥混凝土试验规》程(jtge30-2005)测定厚度后，按《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(jtge20-2011)对芯样进行最大理论相对密度试验，测定专用砂浆半柔性路面试件专用砂浆的填充率，试验结果见表3。
表3半柔性路面芯样填充率的检测结果
从表3可以看出：灌浆后的芯样空隙率小于6％，其结果符合《专用砂浆半柔性路面应用技术规范》(db44/t1296-2014)的相关规定；路面芯样填充率在92.2％～94.7％，其结果符合《专用砂浆半柔性路面应用技术规范》(db44/t1296-2014)的相关规定。
以本发明所述其他实施例中的水泥砂浆、水泥砂浆混凝土路面进行对应的研究，可以获得类似于实施例12～14的试验结果。
最后所应当说明的是，以上实施例用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者同等替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。