国外水泥混凝土路面用填缝材料

摘 要
　　本文阐述了国外水泥混凝土路面用填缝材料的历史、发展、现状，通过分析和比较有机硅 填缝胶和聚氨酯填缝胶的性能，并结合其实际使用情况，预测了水泥路面填缝材料的发展趋势。
　　关键词
　　填缝胶 水泥 路面 发展
　　前言
　　水泥混凝土路面在世界范围内得到广泛应用，而一条新的水 泥混凝土路面的建成，需要性能优良的填缝材料对其缝隙进行填 缝。水泥混凝土路面的填缝材料的作用是:一、防止接缝渗水。若 地面水渗入混凝土板下的基层中，造成地基承载力降低和强度 不均匀，在交通荷载作用下会使混凝土板底脱空，以及在冬季加 剧不均匀的冻胀等，致使板断裂破坏;二、防止缝料外溢。即气温 较高时混凝土板膨胀，板块之间的缝隙缩小，如填缝料本身压缩 性能和热稳定性差，就容易流淌并从缝中溢出，在车轮的碾压下，外溢出的填缝料压粘在缝的 两侧，影响路面平整和路容;三、防止杂质嵌入。抗嵌入能力差的 填缝料，杂质容易嵌入缝内，从而使接缝失去胀缩性能，使板面 产生拱胀和断裂，尤其在小粒径石块嵌入胀缝时会导致接缝处板 端压力集中，把接缝附近混凝土板挤碎等不良后果[1] 。
　　纵观历史，国外水泥路面填缝材料经历了最初的焦油，沥 青，PVC胶泥，预制胶条，改性沥青，氯丁橡胶，焦油聚氨酯，聚 氨酯，改性聚氨酯，以及有机硅，聚硫橡胶等材料的使用发展历 程。随着公路化学建材科技的发展，许多性质优良的高分子材料已广泛应用水泥混凝土路面的填 缝，使水泥混凝土路面的质量得到提高，同时路面使用寿命得到有效地延长。
　　1 填缝材料的早期应用
　　1906年，美国在东部华盛顿、马萨诸塞州最早使用热熔型 焦油沥青作为填缝材料[2]，此时人们认为填缝材料的主要功能是 填充而不是其它。1960年，美国在Michigan水泥路面上首次采 用氯丁橡胶作填缝材料。此后有关水泥路面填缝胶的研究和生产 蓬勃发展起来，填缝材料发展迅速，也带动了填缝材料施工和生产的发展。1912年，美国国家水 泥协会(现称美国混凝土研究所)制定了第一部涉及填缝材料标 准，称为“水泥混凝土路面的标准规格”。许多年以来，这项标准 一直作为水泥路面填缝胶(joint fillers)的性能指标的参考，直到现在许多标准依然在沿用该填缝 胶的部分内容。进入19世纪70年代，人们改变了对填缝胶的性 能要求，认为填缝胶必须具备一定的防止水分渗入的能力，众多 研究单位和生产厂家开始将填缝胶的主要性能要求从充填性能转 化为防水性能。
　　2 近代填缝材料的应用现状
　　随着公路水泥路面施工和水泥填缝材料工业的发展，美国联 邦公路协会认为:现在被广泛接受的接缝填缝材料的标准要求，一是填缝材料必须除了保证地表水的最少渗入(即防水功能)，而 且要具备足够的抗嵌入度，以防止硬物侵入接缝处、损伤缝隙; 二是填缝胶必须有足够的抗腐蚀能力，以防止清除路面冰层时用 的化学试剂的侵入;三是填缝胶必须有一定的弹性，能够经受住 车轮碾压产生的震动和气温变化所致的缝隙的伸缩。
　　水分能够侵蚀路基和路面地基，路面地基受水腐蚀，地层松 软。路面受重型车辆的碾压，容易造成路面板块波动而造成路面 下沉、塌落、碎化。建造一条完全不渗水的水泥混凝土路面是不 可能的，根据公路实际施工经验，现在比较可行的方法是在水 泥路面的切缝处灌注填缝胶，尽量减少水分的渗入，而且还提供 了凹面填缝胶表面，使得雨水能够尽快排出路面。填缝胶的另一 个主要作用就是防止坚硬物体嵌入填缝胶内部。坚硬物质侵入缝隙中，阻碍水泥路面板块因热胀冷缩引起缝隙大小变化，在夏季 高温的情况下阻碍了水泥路面缝隙的减少，使得路面接缝处水泥遭到破坏、粉碎，影响了正常行车。
　　1970年以来，水泥路面的接缝中大多数使用热熔型填缝材 料，如改型沥青、PVC改性胶泥等。这类热熔型填缝材料是在灌 缝现场，材料加热后立即人工灌入水泥缝隙内。热熔型填缝材料 经过多年的研究和发展，已经取得很大的进展。它们完全不同于 上世纪中叶最早应用水泥路面填缝的高温熔化焦油和沥青，它们 的弹性和耐久性有了一定提高。
　　随着对填缝材料防水、弹性和粘结功能的认识，人们改进了 填缝胶的粘结能力，而且已经制造出低模量高弹性的填缝胶材 料。目前美国大约25%的筑路公司使用热熔型填缝胶进行填缝， 多数热熔型填缝胶被用作水泥路面的伸缩缝和高速公路的纵缝充 填。
　　19世纪60年代压缩式嵌缝条开始投入使用，这种材料完全 不同于流体填缝胶，填缝条是已经加工成型的条状材料。跟填缝 胶不同，嵌缝条在保持压缩状态时被压入缝隙，随着缝隙的热胀 冷缩循环而被压缩或膨胀。因此，它们的能力主要取决于水泥 板块长期保持对其的压缩作用。压缩嵌缝条经过了多次改进，最 初的网状嵌缝条被淘汰。橡胶混和物的组分的改进，提高了嵌缝 条的性能，由于氯丁橡胶能保持长期弹性恢复率而被广泛用于水 泥公路路面接缝处的嵌缝材料，如今大约有20%公路路面横切缝采用这种嵌缝条作为其填缝材 料。
　　随着高分子材料不