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水泥路面薄层病害是指混凝土表面砂浆功能层出现的一种早期常见破坏,其不仅影响道路美观,长期发展下去还会引起路面的深层结构破坏。目前针对水泥路面薄层修补材料的开发多集中在柔韧性、抗冲击性、耐久性和粘结性提高的方向,本文在对聚合物改性水泥基修补材料调研的基础上,提出一种以乳化沥青、环氧乳液和水泥三者结合辅以纤维对整个体系增韧的复合改性修复材料,通过砂浆配制的形式研发出一种强度高、柔韧性好和耐久性优异的水泥路面薄层修补材料—复合改性修复砂浆。研究中,首先根据原材料间的相容性和适应性测试进行乳化沥青和环氧-固化体系材料的优选;然后,在ISO法砂浆配比的基础上,根据乳化沥青、环氧和纤维的目标改性效果优选出原材料掺量范围;最后,在原材料优选掺量范围内,以砂浆的28d力学与弯拉粘结强度和压折比作为评价指标进行正交试验,综合利用极差和矩阵评分法对试验结果进行分析,确定复合改性修复材料的设计比例:乳化沥青、环氧和纤维掺量分别为水泥质量的2%、6%和0.1%。在复合改性修复材料的设计配比基础上,选择砂浆的工作性能和力学强度作为评价指标,通过对水灰比、灰砂比、减水剂和消泡剂的掺量进行单因素测试分析,确定了复合改性修复砂浆的组成设计配比:乳化沥青、环氧、纤维和减水剂掺量分别为水泥质量的2%、6%、0.1%和1.2%,水灰比0.45,灰砂比1:2.5,消泡剂掺量为砂浆质量的0.1%;以乳化沥青和环氧在砂浆拌合过程中的掺入顺序为分类标准,设计出两种拌合流程,通过力学强度测试分析,优选出“乳化沥青后于环氧掺入”的复合改性修复砂浆的拌合流程。以普通、乳化沥青和环氧乳化沥青水泥砂浆为参比,对复合改性修复砂浆的力学强度、柔韧、抗收缩、抗渗、抗盐侵蚀和层间粘结性能进行对比分析研究。结果表明:复合改性修复砂浆的力学强度满足水泥路面薄层修补要求,其各项性能均优于其它三种砂浆;乳化沥青的掺入改善了砂浆的韧性,降低了砂浆的压折比,提高了砂浆的层间粘结性能;环氧的掺入进一步提高砂浆的层间粘结性能,同时弥补了乳化沥青掺入对砂浆力学强度的降低;纤维的掺入明显提高了砂浆的抗冲击能力,同时对砂浆的耐久性和层间粘结性能进一步加强。在黑龙江省哈同高速集贤收费站水泥路面改造工程中,复合改性修复砂浆对水泥路面薄层病害修补的效果良好,验证了其路用性能及使用效果。