快速修补材料

快速修补材料（共8篇）

快速修补材料 篇1

摘要：本文主要对造成高速公路路面破损现象的主要原因进行分析和研究, 并阐述当前路面修补材料现状, 最后深入探讨路面破损快速修补新材料, 帮助我们更好地了解材料性能等, 从而提高路面修补质量和效率。

关键词：高速公路,路面破损,快速修补,新材料

自改革开放以来, 我国沥青混凝土路面蓬勃发展, 以其自身强度高、承载力大等特点成为高速公路的基础。但是随着社会经济快速发展、沥青混凝土路面存在的弊端也日趋暴露, 加之修补凝结时间较长, 直接降低了高速公路利用率, 可见, 研发成本低、性能佳的沥青混凝土路面快速修补材料成为当前该领域的当务之急。

1 造成高速公路路面破损现象的主要因素分析

当前, 沥青混凝土是较为常见的建筑材料, 应用范围广, 特别是在路面建设中已经具有百年历史。这种材料具有高强度、强耐用性等特点, 但是在长期使用中存在诸多隐患:一是沥青混凝土在硬化过程中会出现体积收缩现象, 继而在路面形成一些细小的裂纹, 随着车辆的增多, 裂纹也会慢慢扩大, 最终形成断板破损[1]。二是沥青混凝土较易腐蚀, 特别是在盐碱地区, 长期受到盐碱的腐蚀, 导致其耐久性大打折扣, 进而出现凹陷等破损。

2 修补新材料发展现状

沥青高速路面常用的修补材料主要包括三类:一是橡胶沥青混合料, 在沥青中加入胶粉等原料, 提升沥青韧性, 促使沥青感温性能下降, 提高粘结性, 进而减少路面被破坏的机会。二是热塑性弹性体 (SBS) , 具有良好的弹性恢复性能, 适合多种气候情况。该类材料已经成为当前沥青道路快速修补的主要材料, 其使用量占据所有材料总使用量的一般以上。这种材料的应用, 能够有效改善混合料的抗水破坏能力, 在增强沥青混合料稳定性等方面具有积极效果。三是热塑性树脂类。主要是指乙烯单体在自由基聚合作用下形成的线性聚合物, 能够增强道路整体使用性能。主要是PE形成的网络能够束缚沥青分子的移动, 即便是低加入量, 没有形成明显的网络结构, 但是此时改性效果与粒度等因素互相作用, 促使沥青的使用性能也得到了相应的改善。四是环氧树脂材料具有缩水甘油特点, 一般是由多元酚和多元醇制备而成, 但是该类材料具有环氧树脂刚性大、延性小等特点, 与旧混凝土胶结过程中, 界面交易产生应力而开裂。目前, 研究人员对环氧树脂进行改性处理后, 不仅提高材料的强度、粘附力等特点, 且通过改性降低了脆性, 为路面破损修补提供了强大的支持。未来, 随着该类材料发展, 聚硫改性环氧灌浆材料将会被引入到路面施工过程中。

3 新材料在高速公路路面破损快速修补中的性能分析

针对高速公路路面破损的快速修复来看, 主要是受到材料中的乳化沥青、水泥等材料之间的组合适应性的影响。因此即使针对修复材料力学材料等影响规律的了解和掌握, 能够找到快速修复的材料控制方案。

3.1 试验方法

针对工作性能来说, 应按照相关规章制度对材料凝结时间的具体要求进行对比, 一般来说, 高速公路沥青快速修复材料的工作时间应控制在35min以上。而针对力学性能而言, 需要结合沥青混合料单轴试验要求进行无侧限抗压强度试验 (图1) 。

此外还需要对沥青材料进行疲劳性能等试验, 以此来确定最佳材料, 为公路快速修复工作提供支持和帮助。

3.2 橡胶沥青性能测试

本文主要选取橡胶沥青作为主要研究对象, 深入分析其在路面破损快速修复发挥的积极作用。

(1) 材料高温性。就本质来说, 沥青混合料是一种弹性材料, 其强度及模量会随着温度的变化而产生变化, 采取车辙试验能够实现对材料高温性能的测试, 试件在轮载重复作用下会产生压密、剪切等情况。因此在试验之前支撑一块300mm×300mm×50mm的试件, 将温度控制在60℃, 并利用一个轮压为0.7MPa的橡胶轮胎在其中滚动, 具体测试结果如下。

通过观察上表数据可知, 在同等条件下, 橡胶沥青高低温差指标差别并不大。且采取级配结构的沥青混合料更加合理, 并将混合料中的矿粉含量控制在4% 为最佳。

(2) 水稳定性。该向测试主要是将沥青混合料置于水中, 并获取其物理力学性能。如果材料水稳定性不佳, 公路在长期使用过程中, 极易出现车辙、局部松散等破损现象。在具体测试中, 应先制作马歇尔试件, 将其置于25℃水中浸泡两个小时, 测试其劈裂强度。综合实验结果可知, 无论是何种材料, 材料设计的孔隙率越小, 混合料的水稳定性能也随之提升, 相比较橡胶沥青与SBS改性沥青来看, 二者相当, 前者劈裂残留强度为85%, 后者为87%。

(3) 疲劳性能。高速公路作为建筑工程, 具有特殊性。路面在长期使用过程中, 会出现疲劳等现象。对于混合料的疲劳试验, 应将应力水平作为纵坐标, 疲劳破坏次数作为横坐标, 构建回归方程。表2为疲劳测试结果。

上述结果表明, 橡胶混合料抗疲劳性能较强, 主要是由于其中的油石比例较大, 促使矿料表面的油膜厚度得到了较大提升, 进而增强了材料抗疲劳性能。因此该类材料可以应用于路面快速修复工作中。

综合实验结果来看, 无论是疲劳性、高温性能, 橡胶沥青都具备较为明显的优势, 而高速公路路面快速修复工作对材料要求较高, 将其应用其中能够显著提高工作质量和效率, 从而降低公路维护费用。

4 结束语

根据上文所述, 高速公路作为国民经济发展的基础性工程, 在长期使用过程中, 路面或多或少会出现破损问题, 在很大程度上阻碍了高速公路社会及经济效益的发挥。因此随着建筑领域快速发展, 加强对高速公路路面快速修补材料的研究十分必要。相关人员要明确造成高速公路路面破损问题的主要原因, 并采取相应的措施, 选择合理的材料, 不断提高修补速度及质量, 延长公路使用寿命, 从而推进我国国民经济可持续发展。

参考文献

[1]沈化荣, 高培伟, 李浩鞠.高等级公路路面开裂机理与快速修补材料的研究[J].地下空间与工程学报, 2012 (S1) .

[2]李九苏, 曹勇.水泥混凝土路面渗透型耐磨快速修补材料研究进展[J].公路, 2012 (10) .

神奇的自动修补材料 篇2

简单原理大应用

美国伦斯勒理工学院的科学家尼基尔·科拉特卡利用树脂和碳纤维等物质与纳米技术合成了这种特殊的材料。这种材料巧妙地利用了一个简单的物理学原理，即物质的电阻值与导电性成反比。由于碳纤维的存在，该材料具有一定的导电性。当平常完好无损时材料內部的电阻值很稳定，若一旦材料中某个地方出现了裂缝，由于碳纤维的断裂，裂缝周围材料的电阻值就会迅速升高，这样材料就可以感知到裂缝的存在。

与此同时，裂缝附近的材料由于受力不均匀，压力作用于碳纤维，加上材料内部的电阻值有差异，使材料内部产生了电流。根据物理学的基本原理我们知道，功率等于电流值乘以电压值。伴随着电压的升高和电流的产生，裂缝附近的材料内部开始产生热效应。而当裂缝材料温度升高到一定程度时，材料中一种低熔点的特殊粉末就会受热融化，并流入裂缝。当裂缝中充满该种液态物质时，由于这种液态物资中混合有碳纤维，具有一定的导电性，因此材料的电阻值降低，热效应消退，随着材料本身的降温，流入裂缝的液体也将会快速凝固。根据实验检测，凝固后的材料机械强度可以恢复到原有水平的一半。经过这样的修补，材料的裂缝得到了修复，而其余未受损的部分则不会受到影响。

由于这种材料(包括特种粉末)不溶于水和一般的有机溶剂，附着性、黏性很强，不易脱落，因此这种技术非常适用于航空、航天、航海等技术要求很高的高风险领域，如喷涂于航空器、航天器，船体的外表，用于在无法人工检修时和维修条件差、环境恶劣时进行简单快速地自动修复受损表层，以避免可能的更大危险，2003年2月1日美国“哥伦比亚”号航天飞机失事，从外部燃料箱脱落的泡沫绝缘材料击中左翼造成防热层破损是“哥伦比亚”号返回地球时失事的直接原因，如果当时“哥伦比亚”号外表喷涂有这样能自动检测和自动修复功能的材料，失事的惨剧就很可能避免。

另外，这种技术也可以广泛应用于民用领域。当它应用在民用领域时，如果住宅，办公大楼等建筑物外表敷设了这样的材料，就不用担心日晒雨淋导致建材开裂了，它可以自动检查和修补裂缝，避免室内渗水和漏雨。这不但大大减轻物业工人维修和保养的工作量，而且避免了雨水对建筑物内部钢筋的腐蚀，延长了建筑物的使用年限。同样，室内墙壁涂上有自动修复功能的墙漆，业主再也不用担心墙壁上施工洞与墙体其他部分之间的间隙所造成的不美观，这种特殊材料能自动弥补缺陷。喷涂有自动修复车漆的汽车也不用有一点擦碰就需要重新喷漆或作钣金了，车漆可以自动修复伤痕，既减少了支出，又节约了时间。采用这项技术生产的汽车和自行车轮胎使用寿命也将得到延长，从而更好地节约资源、保护环境，喜爱郊游的人们穿着采用自动修复材料制造的衣服和背包到野外旅行时不怕穿行树林或灌木对衣物表面的划伤，因为它会自动修复。而在医学领域，采用自动修复材料生产的人工关节、人工心脏内辦膜的使用期也将大大延长，不但减少了病人更换器械的痛苦，也减少了病人面临的手术风险，提高了病人的生活质量。这种技术同样可以应用在文物保护方面。故宫等木制建筑物的表层涂上这种材料后也能非常有效地抵抗日晒和风雨的侵蚀，特别值得一提的是对于中国这样地域辽阔、水患频繁的国家来说，采用自动修复材料和技术建设的大坝将在大水来临时有效地预防管涌、渗漏等小事故，防止它们转化为危害堤坝，甚至导致堤坝崩溃的大事故，更好地保障人们生命和财产的安全。

商用尚需时日

目前自动修复材料的研究在全世界范围内蓬勃展开，除了美国暂时居于领先地位外，日本、德国、中国、韩国等也纷纷在进行相关或类似技术的研发。例如德国就研发出一种能自动监测和修补大楼、桥梁等混凝土建筑物的系统，当建筑物內有断裂时，事先安装好的多个监控器感受到的压力和测量的数值就会发生变化，分布在混凝土内的管道就会释放出修补剂渗入裂隙，并快速凝固，完成对混凝土的修补，这种技术对于弥补一般情况下难以察觉的建筑物内部损伤将是非常有帮助的，能有效地预防桥梁及建筑物的内部断裂和倒塌。

虽然这项技术的应用前景和市场非常广阔，但从实验室走向社会尚需时日。目前这项技术的推广应用还存在几方面的问题。首先是技术问题，大规模的商业应用要求自动修复材料能耐日晒、雨淋，能抵抗酸碱的侵蚀和空气的氧化作用，只有这样才能经久耐用。而目前的实验室产品测试仅仅满足一般民用材料的基本要求，距离达到商业化开发的技术要求尚需时日。其次，针对某些特殊的应用领域，不但必须根据不同领域的要求研制不同种类合成材料的配方和生产工艺、流程，而且要经过严格的测试，不但耗资巨大，而且需要相当长的时间和无数次的试验，难度很大。如果具备自动修复功能的人工心脏辦膜要进入医疗第一线，就需通过各种长期临床实验的检验。而专门用于航天器和航空器的特殊材料也必须经过严格的测试，达到极高的技术指标和特殊要求，如耐压力、耐辐射和能忍受外层空间白昼黑夜上千度温差的严峻考验。而可以自动修补船舶、潜艇表面的材料必须能经受含盐、氯等强氧化因素的海水腐蚀和在海底数十个大气压的压力下能正常工作。最重要的是从商业化的角度来看，如果这项技术要得到大规模的应用，必须要将它的生产成本降低到社会可以广泛接受的程度。只有这样才能推动、促进这项技术的普及和发展。

快速修补材料 篇3

1 SPC-1伸缩缝快速修补材料的应用

1.1 SPC-1伸缩缝快速修补材料的优点

1) 早期强度高, 可用于快速施工。减少封闭交通时间, 提高道路使用率。对于桥梁伸缩缝, 2小时强度可达20MPa以上, 满足行车要求, 后期强度能稳定增长。

2) 施工时间0.5小时至3小时可以调节, 即可进行小范围施工, 如伸缩缝, 桥面坑槽。

3) 弹性模量低, 为普通C50混凝土的2/3, 可适应较大变形。

4) 与旧混凝土粘结良好, 比普通混凝土粘结强度提高2倍以上, 可有效防止连接面脱开引起的破坏。

5) 由于桥梁伸缩缝的主要破坏形式之一是车辆的荷载冲击, 伸缩缝材料在车辆的不断冲击下发生开裂, 进而形成啃边、脱落, 最后破坏, 本材料可很好的抵抗荷载冲击, 延迟裂缝的发生。

6) 原材料性能优异, 价格适中, 与同类材料相比, 造价降低20%以上。

1.2 SPC-1伸缩缝快速修补材料施工方案

1.2.1 施工准备

施工前, 首先对原桥梁伸缩缝病害进行详细调查, 根据调查结果, 提出了有针对性的伸缩缝病害处治方案。对伸缩缝破损部位清除一切松散混凝土、杂物。

1.2.2 施工工艺

施工一般选择在夏季施工。施工时各工序必须紧密衔接, 不得脱节, 根据施工能力和工程实际情况确定合理的作业面积, 当天施工的桥梁必须当天完成。

1) 放样, 根据桥梁伸缩缝破损类型、程度标定修补范围, 视情况标定位置至少应距破损部位10cm以上。

2) 切割, 按放样的标定线用切割机切割成规则的修补区域, 一般采用矩形的修补区域, 这样的修补区域在荷载作用下的受力更有利。

3) 破碎、清除, 采用动力站等机具对切割后的修补区域混凝土进行破碎并清除。

4) 界面处理, 开凿的基坑要避免出现薄边断面, 周边宜垂直表面切除, 下部呈向内扩展装。基坑四壁要避免过于平整, 宜凿成粗糙不平的接口, 以利于新旧混凝土更好的粘结。

5) 浇筑混凝土, 根据试验配合比拌制混凝土。各工序应做到衔接紧密, 抹平工作必须在初凝前完成。

6) 养生, 在整个养生期间必须保持修补混凝土表面始终处于湿润状态, 根据实际情况2-3小时后开放交通。

1.2.3 施工注意事项

1) 混合料拌好后, 应立即使用, 不得延误, 且不得再加水或加入其他水泥、外加剂等;

2) 混合料在浇筑完毕后必须尽快清洗设备;

3) 加强早期养护, 快速修补水化热较集中, 需要及时养护。

2 跟踪观测

我段对实施的桥梁伸缩缝, 进行了详细的跟踪观测, 认真比较实施前、后, 实施与未实施伸缩缝的对比状况 (图1) 。

从实际状况、病害发生情况及以上典型性照片可以看出, 修补后的伸缩缝质量得到了有效提高。

3 效果评价

由于我段辖养的G312线龙沟二桥伸缩缝破损严重, 出现前修后坏的现象, 我段先后采用普通混凝土、钢纤维硫铝酸盐混凝土、SPC-1伸缩缝快速修补材料等对其进行修复, 通过我段对破损伸缩缝采用不同的材料和方法进行修补后, 在通过一段时间的车辆通行和定期跟踪观测、自检试验检测后, 采用SPC-1伸缩缝快速修补材料修补后的伸缩缝没有出现裂缝、啃边和破损的现象。大大地提高了行车的安全性和舒适性, 有效的恢复了伸缩缝功能, 延长了伸缩缝的使用寿命, 节约了养护成本。

3.1 SPC-1伸缩缝快速修补材料修复伸缩缝虽然直接成本比使用普通混凝土水泥要高一些, 与钢纤维硫铝酸盐混凝土相比成本较低, 传统桥梁伸缩缝修补工程量少, 维修成本高, 安全隐患重, 修补混凝土与旧混凝土粘结差, 二次裂缝明显, 耐久性差。从实际效果来看, 应用SPC-1伸缩缝快速修补材料修补与传统的修补综合成本相近, 而且社会效益显著。

3.2 一般来说, 桥梁伸缩缝修补所需的混凝土方量不大, 每方混凝土的养护成本比大面积浇筑混凝土高, 而养护时间与养护成本成正比, 使用SPC-1伸缩缝快速修补材料修补, 基本可实现2小时开放交通, 大大减少了封闭交通养护的时间, 确保道路畅通和行车安全。

深部煤仓快速修补技术 篇4

-647m煤仓位于谢一矿井田中央, 其上仓口标高—614m, 下仓口标高-647m, 直径4m, 全长33m, 支护形式为砌碹。该煤仓担负着矿井每天3000吨煤炭的储存与运输工作, 因受采动影响及使用过程中的撞击破坏, 仓壁自上向下16m位置处出现长12m×宽4m×深0.3m的破损部分, 严重影响放煤, 直接影响矿井出煤。采用挖补碹支护时, 材料运输困难, 预计工期需20天。为保证矿井出煤安全, 缩短影响时间, 提高维修质量, 采用锚网喷注的综合支护形式对该煤仓进行了修补。实际工期比砌碹修补预计工期提前10天, 且使用三个月后状况良好, 大大减少了刷仓次数;同时, 施工期间支护材料运输工作量大大减少, 增加了施工的安全系数, 创造经济效益在50万元以上。

2 施工工艺

修补仓壁采用锚网喷支护。锚杆型号为ф20mm×2000mm, 锚网规格为2200mm×900mm, 锚杆间排距800mm×800mm。喷浆厚度不低于150mm, 喷射混凝土材料配合比为水泥∶黄沙∶瓜子片=1∶2∶2, 速凝剂掺入比为4%。

施工方法:煤仓先放满煤。先由施工单位电话联系调度所, 由调度所通知下口放煤工放煤, 煤上表面下沉2米后, 上口人员联系调度所, 由调度所通知下口停止放煤, 下口放煤工停止放煤后再汇报调度所, 由调度所通知施工人员进行刷仓和修补工作;仓壁清扫干净, 修补完好后, 再联系放煤, 如此循环往复, 直至井壁全部修补完成。

锚网喷施工技术要求:

开钻打眼前必须敲帮问顶, 找净浮矸、危岩, 钻眼时应按事先确定的眼位进行, 完毕后应将眼内的粉末和积水吹净。打锚杆眼时, 严格按设计眼位、角度施工, 同时要在钻杆上做好标记, 保证打眼深度;同事必须做到当班眼当班锚, 打一个锚一个, 保证锚杆质量, 严禁打穿皮眼或顺岩层打眼。

安装锚杆前, 必须用压风吹净眼孔, 压风开启时, 管口前方严禁站人, 更不得将管口对准自已或别人。使用Z2360树脂进行锚固, 每个眼内使用一根树脂。

锚杆安装要牢固, 托板紧贴岩面。锚杆螺母扭矩不小于200N.M。锚杆间、排距允许偏差±100mm, 锚杆孔深度允许偏差0~+50mm, 锚杆角度垂直巷道轮廓线不小于75°, 外露长度不小于20mm, 不大于50mm。

喷射混凝土规定:

1) 准备工作

a、检查锚杆安装、钢筋网铺设连接是否符合设计要求, 发现问题及时处理。

b、喷射前必须用高压水冲洗岩面、设好喷厚标志桩。

c、检查喷浆机是否完好, 并送电空载试运转, 紧固好磨擦板, 不得出现漏风现象。

d、喷射人员要佩戴齐全有效的劳动保护用品。

2) 喷浆前先找净浮矸及活石, 检查井壁尺寸是否符合设计要求, 对欠挖部分用风镐进行处理。对所有锚杆进行二次紧固, 确保其螺母扭矩符合设计要求。所喷射的混合料必须是潮料。

3) 采用螺旋状喷浆, 喷浆头按一圈压半圈的螺旋轨迹移动, 螺旋直径不大于250mm, 喷射中要及时调好水灰比, 保证喷射出的混凝土无干斑、无流淌、粘着力强、回弹率小。分层喷射时, 应在喷射前用高压风水冲洗受喷面, 使初喷和复喷浆体结合成一个整体。

4) 喷浆时, 一人喷浆一人负责照明, 观察喷浆是否均匀平整, 井壁成型是否规整。并安专人观察井壁, 如有落矸及时提醒并躲避。

5) 喷浆前用高压水冲洗岩帮, 对于软岩和易风化的岩石, 不要一次冲洗全部巷道, 应冲洗一段喷一段。仓内冲洗岩面时要严格控制水量, 防止造成窜眼事故。

6) 上料必须做到连续均匀, 料满而不溢, 同时将速凝剂均匀加入料斗。喷混凝土时, 喷头和受喷面的间距控制在0.5~1.0m之间, 喷射手应使喷嘴尽量垂直于受喷面, 喷射角度以10°~15°下俯为宜。

7) 喷混凝土后要定时定人洒水养护, 喷混凝土4小时后开始洒水养护, 每8小时养护一次, 连续7养护天。仓内洒水养护时, 要控制水量, 喷面潮湿即可, 不能出现淋水现象。

8) 岩帮滴淋水时, 喷前必须采取导水措施。若滴淋水较小时, 喷前用高压风吹干再喷;若滴淋水较大时, 采取预埋导管进行导水。

9) 当班喷射结束后, 必须卸开喷头, 清理水环和喷浆机内外所有灰浆和材料。喷浆过程中, 喷浆机管路出现堵料时, 必须立即停止供料, 切断电源停机, 关闭压风和水源, 处理堵塞管路时采用敲击法处理, 喷枪头和所拆接头的前方及附近, 不得有人, 防止突然喷射和管路跳动伤人。

10) 局部区域片帮时, 可先打锚杆挂网喷浆找齐, 然后再进行重新打锚杆挂网进行支护。

11) 喷射混凝土前, 将所有防尘设施打开。

注浆要求:

1) 喷射混凝土前埋好注浆管, 采用深孔浅管注浆, 孔深2.1m, 埋管为ф6″×0.5m钢管。注浆管采用Ф6分钢管制作, 管长500mm, 安设时, 其尾部外露长度100mm, 注浆孔按3m×3m间排距布置, 与巷道轮廓线夹角а≥75度。

2) 注浆顺序由下而上。

3) 水泥标号425#, 水灰比0.8~1。

4) 注浆压力≤2MPa。

3 技术经济效果分析

1) 本次施工总工期10天, 比砌碹修补工期缩短10天, 使-647m煤仓提前10天投入使用, 按3000吨/天的运输量计算, 可以为矿井多运输30000吨煤炭。2) 采用锚网喷注综合支护修补后, -647m煤仓已经安全可靠使用三个月, 不需刷仓, 目前状况良好, 预计可继续使用两年以上, 与原先每1~2个月就需刷仓相比, 大大了减少刷仓次数, 每年节约资金在5万元以上。3) 材料运输方面, 砌碹修补该煤仓需运输瓦石1000块, 运输困难, 安全威胁大;采用锚网喷支护修补仅需运送75根锚杆和30块钢筋网, 运输工作量大大减少, 增加了施工的安全系数。

4 结语

砌碹施工的煤仓在矿井地压小的情况下无疑是一种较好的支护方式, 但是对地压及采动压都较大的矿井来讲, 砌碹煤仓易损坏, 使用砌碹修补也较困难, 同时修补后也容易再次损坏。采用锚网喷注支护方式修补煤仓, 可使仓壁周围的松动圈基本恢复到原岩状态, 显著增加了仓壁的抗压能力, 值得进一步推广应用。

摘要：谢一矿-647m煤仓为矿井深部煤炭运输中最主要的煤仓。随着矿井开采深度的增加, 地压增大, 采动压破坏大, -647m煤仓仓壁自上向下16m位置处出现长12m×宽4m×深0.3m的破损部分, 严重影响放煤, 直接影响矿井出煤。通过采用锚网喷注的综合支护形式对该煤仓进行了修补, 实际工期比砌碹修补预计工期提前10天, 且使用三个月后状况良好, 创造经济效益在50万元以上。

基于MSFM的快速图像修补算法 篇5

近年来, 图像修补技术得到了广泛的研究和应用,在电影胶片修复和受损图像还原方面取得了不少有价值的成果,如折皱照片的修复、视频或图像中广告语和文字的移除等。

图像修补技术可分为两个研究方向:结构修复和纹理合成。其中,基于结构修复的图像修补算法,主要有两个方法:高阶偏微分方程(PDE)和变分(Variations)模型。基于偏微分方程的图像修补方法是基于模拟微观的修补机制,它通过传递、扩散、以及它们的结合等过程,将受损区域周围的信息按照一定的规律延伸至受损区域内部,如M.Bertalmio, G. Sapiro, V. Caselles,以及C.Ballester一同提出的偏微分方程模型:BSCB模型[1],以及T. Chan和J. Shen.提出的曲率驱动扩散(CDD )模型[2],均产生很好的效果,而所有的变分模型,则遵循独特的宏观修补机制:最佳猜测原理或者说贝叶斯框架。Rudin, Osher及Fatemi提出的整体变分模型[3](Chan和Shen最早应用于图像修补领域[4])、Masnou和Morel[5], Chan, Kang和Shen[6]提出并研究的弹性函数图像修补模型、Tsai, Yezzi和Willsky[7],Chan和Shen[4],Esedoglu和Shen[8]应用于图像重绘的Mumford-Shah图像模型、Esedoglu和Shen为图像修补提出的Mumford-Shah-Euler图像模型[8]等模型都属于这一类。

无论是基于PDE或变分模型,在数值实现时都要引入迭代,产生一个跟步进大小h相关的时间变量τ∝hν。采用迭代算法解高阶偏微分方程,运算复杂度高,并随着阶数的增大而增大。要实现快速图像修复,必须避免大量的迭代运算。

Telea[10]提出了一种基于FMM (Fast Marching Method)[9]的修补算法。这个方法通过FMM来建立近似的边界距离场,然后沿该方向通过对已知图像值的局部加权平均得到待修补区域的值。这个方法无需迭代,可以快速实现图像修补,效果不错,但是有两个主要缺点:修补信息只沿着修补区域D的几何结构方向传播,FMM行进时只采用垂直和水平方向上距离场的信息,而且没有考虑图像的信息;权重函数对边缘保持不是很好,如果修补半径过大,就会产生相当可观的图像模糊。Sabry[11]介绍了一种多模板快速行进算法(MSFM),比较好地解决了行进顺序的问题。Bornemann[12]采用一致性传播(Coherence Transport)的方法对Telea[10]的权重函数进行了改进来替代Bertalmio[1]中边缘导向的传播机制。

本文主要在两个方向上进行改进:采用MSFM(Multi-Stencils Fast Marching)来替换Telea[10]中用到的FMM;修改权重函数,使其能够更好地保持图像的边缘信息。

1 FMM和MSFM

FMM是一种各向同性的扩散,其实质上是解Eikonal方程的一个非迭代方法[9]。

$\text{■}\nabla {\rm T}\text{■}F=1{\rm T}(\Gamma {}_0)=0(1)$

T是到达时间,在前端初始位置设为0。在二维情况下,方程(1)可转化为

$\begin{array}{l}\max (D{}_{ij}^{-x}{\rm T},-D{}_{ij}^{+x}{\rm T},0){}^2+\\ \max (D{}_{ij}^{-y}{\rm T},-D{}_{ij}^{+y}{\rm T},0){}^2=\frac{1}{F{}_{ij}^2}(2)\end{array}$

其中D-ij和D+ij分别是在点(i,j)上的后向和前向有限差分。

如果$\text{■}\nabla$T采用一阶有限差分逼近时,式(2)可以重写为

${\displaystyle \sum _{i=1}^n\max }\left(\frac{{\rm T}-{\rm T}{}_{\nu }}{\text{Δ}{}_{\nu }},0\right){}^2=\frac{1}{F{}^2}(3)$

其中,Δ1=Δx,Δ2=Δy,T=Ti,j,F=Fi,j

T1=min(Ti-1,j,Ti+1,j),

T2=min(Ti,j-1,Ti,j+1)

该方程的解为:

①当T>max(T1,T2)时,T为

${\displaystyle \sum _{\nu =1}^2\left(\frac{{\rm T}-{\rm T}{}_{\nu }}{\text{Δ}{}_{\nu }}\right)}{}^2=\frac{1}{F{}^2}$的解的较大值。

②T2>T>T1:${\rm T}={\rm T}{}_1+\frac{\text{Δ}{}_1}{F}$

③T1>T>T2:${\rm T}={\rm T}{}_1+\frac{\text{Δ}{}_2}{F}$

FMM算法的思想是在计算网点的解(到达时间或距离)时,提供了一种类似最短路径算法的选择顺序。该顺序是基于因果关系的,任意点的到达时间只取决于有较小值的周围点。在前端推进的过程中,任一点都被标记为以下三种可能的标记之一:

①known: 到达时间已知,不会被修改。

②narrow-band: 到达时间可能被修改。

③far:到达时间未被计算。

FMM算法的流程如下:

初始化时,所有的边界点都标记为known,然后它们最近的点在用式(3)算得到达时间后标记为narrow-band。

①LOOP: 在所有的narrow-band点中将最小到达时间的点从中删除,并标记为known。

②找到该点最近的属于far或narrow-band的邻近点。

③用式(3)更新这些点的到达时间。

④回到LOOP。

直到Narrow-Band 为空。

虽然FMM提供了Eikonal 方程的一各稳定一致的解,但是存在两个局限:一是因为对narrow-band中的点采用堆排序的方法,运算复杂度为O(n1gn);二是在每个网点,该方法只使用了邻近4个点的信息而忽略了对角点的信息,因此在对角方向上会导致数值错误。

MSFM[11]对此进行了改进。

如图1所示,在2维情况下,将坐标轴旋转角θ度,(x,y)点坐标变为($\overline{x},\overline{y})$

记

$\begin{array}{l}U{}_1=\overrightarrow{r}{}_1\cdot \nabla ?{\rm T}(x)=r{}_{11}{\rm T}{}_x+r{}_{12}{\rm T}{}_y\\ U{}_2=\overrightarrow{r}{}_2\cdot \nabla \end{array}$

T(x)=r21Tx+r22Ty

其中$\overrightarrow{r}{}_1=\frac{p{}_{2}p{}_1}{\text{■}p{}_{2}p{}_1\text{■}}‚\overrightarrow{r}{}_2=\frac{q{}_{2}q{}_1}{\text{■}q{}_{2}q{}_1\text{■}}$,这样

$U=R\nabla$${\rm T},\nabla$

$\begin{array}{l}{\rm T}=R{}^{-1}U\\ \text{■}\nabla \end{array}$

${\rm T}\text{■}{}^2=U{}^{{\rm T}}(RR{}^{{\rm T}}){}^{-1}U=\frac{1}{F{}^2(x)}(4)$

化简得:

$U{}_1^2-2\cos \phi U{}_{1}U{}_2+U{}_2^2=\frac{\sin {}^2\phi }{F{}^2}(5)$

φ为$\overrightarrow{r}$1和$\overrightarrow{r}$2的夹角。当各向同向扩散时,

$\text{Δ}x=\text{Δ}y,\phi =90°,U{}_1^2+U{}_2^2=\frac{1}{F{}^2}(6)$

计算T值时,分别从原坐标系旋转45°后的坐标系两种情况下求解,在更新时取两者中较小的值。

2 结构张量和一致性增强扩散

相对梯度向量,结构张量提取局部方向信息更为有效。对于一个梯度经过高斯平滑的图像,它的结构张量[13]定义为:

$J{}_{\rho }(\nabla$$\mu {}_{\sigma })={\rm K}{}_{\rho }*(\nabla$μσ⨂$\nabla$μσ) (7)

其中${\rm K}{}_{\rho }(x)=\frac{1}{2\text{π}\rho {}^2}e{}^{-\frac{\text{■}x\text{■}{}^2}{2\rho {}^2}}‚\mu {}_{\sigma }={\rm K}{}_{\sigma }*u$

Kρ是一个标准差ρ≥0的高斯核,结构张量Jρ为半正定的2×2矩阵。为半正定的2×2矩阵

其特征值为

λ1=12(J11+J22-(J11-J22)2+4J212)

λ2=12(J11+J22+(J11-J22)2+4J212) (8)

λ1对应的特征向量α1为:

$\left(\begin{array}{l}2J{}_{12}\\ J{}_{22}-J{}_{11}-\sqrt{(J{}_{11}-J{}_{22}){}^2+4J{}_{12}^2}\end{array}\right)(9)$

取该特征向量作为一致方向。

由于λ1为较小的特征值,扩散强度小。因此,在做一致性增强扩散时,需要增强在α1方向上的扩散强度,而保持方向为Jρ的特征向量。

3 图像修补算法

基于MSFM的快速修补算法流程如下:

根据图像中的受损信息,建立距离场,采用MSFM方法行进,将narrow-band中距离值最小的点取出,标记为known,对其进行修复,并更新其相邻点的距离值。修复公式如下:

${\rm I}(p)=\frac{{\displaystyle {\sum }_{q\in B{}_{\epsilon }(p)}w}(p,q)[{\rm I}(q)+\nabla ?{\rm I}(q)(p-q)]}{{\displaystyle {\sum }_{q\in B{}_{\epsilon }(p)}w}(p,q)}(10)$

p点为要修补的点,q点为p点邻域内已知像素值的点,w(p,q)为权重函数。

$w(p,q)=\sqrt{\frac{\text{π}}{2}}\frac{\mu }{\text{■}p-q\text{■}}\exp \left(-\frac{\mu {}^2}{2\epsilon {}^2}\left|\overrightarrow{c}{}^{\perp }(p)\cdot (p-q)\right|{}^2\right)(11)$

其中$\overrightarrow{c}$为归一化的结构张量Jρ特征值λ1对应的特征向量α1,μ是与Jρ的特征值相关的一个参数。

$\mu =\{\begin{array}{l}1\lambda {}_1=\lambda {}_2,\\ 1+\kappa \exp \left(\frac{-C}{(\lambda {}_1-\lambda {}_2){}^2}\right)\text{其}\text{他}‚\end{array}$

当λ1=λ2时为图像的平滑区域,μ值较小,当λ1,λ2差异较大时,μ值较大。这样,当q点位于边缘信息比较丰富的区域,并在p点的一致性方向上,就能取得较大的权重。

4 实验结果与分析

对于一般的图像修复,可以采用默认参数(ε,κ,σ,ρ)=(5,25,1.4,4)。对于不同的受损情况,可以适当地调整参数,来达到最佳的效果。

这里列举了本文的算法与Telea算法的比较结果。采用Telea的算法由于对图像的边缘信息保持的不好,修复后的图像存在比较明显的刮痕,如图2(c)中头发部分和图3(c)中的眉毛和眼睛部分,而采用本文的算法,则可以达到让人比较满意的效果。

5 结束语

MSFM方法比起FMM,因为考虑了周围8个点的距离信息,能够建立更加准确的行进方向;采用一致性增强扩散,使得修补的图像更好地保持了原图中的边缘信息。从实验结果来看,本算法达到了较好的修补效果,并保持了原有算法的快速性。由于本算法属于结构修复的方法,对于纹理信息比较丰富图片的修复,本方法并不适宜。另外,对于受损区域比较宽(大于15 pixel)的图像,用该方法修复时会产生一定程度的模糊。

摘要：近年来,基于非线性高阶偏微分方程的高质量图像修补算法已经得到了发展,但这些方法需要大量的迭代,时间开销大,复杂度高。Telea提出的基于FMM的修补算法可以快速完成修补,但存在行进方向和边缘信息保持的问题。对此进行了改进,采用MFM方法,并引入扩散张量。实验结果表明提出的方法可以达到较高的质量,而且速度快。

快速修补材料 篇6

关键词：可再分散乳胶粉,减水剂,修补砂浆,混凝土

0前言

水泥混凝土路面适应载重大、速度高、密度大的车辆运输,具有强度高,稳定性好,使用寿命长,维修养护费用少等优点。从20世纪80年代开始在我国公路及城市道路工程中得到广泛应用。近年来公路的交通荷载急剧增长,然而由于设计施工、养护、环境污染及长期超负荷使用等因素,致使道路路面产生各种破损,成为影响混凝土路面发展的一个关键性技术问题。对交通繁忙的路面进行快速修补,缩短施工时间对交通的影响显得尤为重要,快速修补砂浆具有快速硬化,早期强度高,是解决道路快速修补技术的重要材料。化学添加剂是快速修补砂浆达到预期性能的重要保障,文章测试了可再分散乳胶粉、减水剂对快速修补砂浆力学性能、微观结果的影响。

1实验原材料及方法

1.1 原材料

石膏:二水石膏,重庆珞璜电厂;水泥:P.O42.5R,重庆拉法基;快硬硫铝酸盐水泥:42.5,四川嘉华集团;可再分散乳胶粉:VINNAPAS®5010N,醋酸乙烯/乙烯聚合物,瓦克化学贸易(上海)有限公司;减水剂:MELMENT® F10(密胺型),MELFLUX®2651F(改性聚羧酸醚),巴斯夫(中国)有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 物理性能测试

(1)抗折、抗压强度测试。

将不同聚合物掺量的快速修补砂浆混合均匀,分别称取等量自来水在水泥砂浆搅拌机中搅拌均匀,倒入尺寸为40×40×160 mm的三联试模中,插捣20次,刮去多余的砂浆,分别测试试件2 h,1 d,3 d,28 d抗折、抗压强度。

(2)粘结强度测试。

将50×50×5 mm的硅橡胶模具放置在混凝土板上,倒入快速修补砂浆浆料,待其固化后去除模具,粘结拉拔头,测试1 d拉伸粘结强度。

(3)流动度的测试。

将拌和均匀的快速修补砂浆浆料倒入上口径70 mm,下口径100 mm,高度60 mm的锥形圆模中,刮去多余的浆料,提起锥形圆模,测试浆料两垂直方向的扩展度,其平均值即为修补砂浆的流动度。

1.2.2 X射线衍射(XRD)

将不同聚合物掺量的快速修补砂浆净浆,水化一定时间后,立即放入无水乙醇溶液中浸泡3 d后在玛瑙研磨中研磨,放入70 ℃烘箱内烘干,制成粉末。

用D/Max2 Ⅲ型X射线衍射仪分别对2h,28 d的水化产物进行分析,测试条件:35kV/60mA, 扫描速度8°/min ,步宽0.02°。

2实验结果及讨论

2.1 可再分散乳胶粉对快速修补砂浆性能影响

快速修补砂浆各龄期抗压强度如图2,随着养护龄期的增加,快速修补砂浆抗压强度持续增长,2h龄期强度和1 d龄期强度分别达到其28天龄期强度的40%和70%左右。相同龄期不同聚合物掺量的修补砂浆抗压强度比较发现,随着聚合物掺量增加,快速修补砂浆2 h,1 d,3 d,28 d抗压强度均呈下降趋势,且下降幅度基本保持一致,可再分散乳胶粉掺量越大对快速修补砂浆不同龄期强度降低越明显。

混凝土路面长时间受到汽车的碾压,对修补砂浆抗折强度要求较高,同时需要一定的柔韧性防止路面开裂。抗压强度与抗折强度的比值直接反应了修补砂浆的柔韧性,测试发现可再分散乳胶粉掺量增加,各龄期修补砂浆的压折比显著降低。相同掺量可再分散乳胶粉不同龄期的修补砂浆压折比比较发现,随着可再分散乳胶粉掺量增加,2 h,1 d,28 d压折比的差异显著降低,表明可再分散乳胶粉不但在早期提高修补砂浆的柔韧性,而且提高修补砂浆后期的柔韧性。

快速修补砂浆与旧混凝土的抗折强度和粘结力是评价修补体系相容性的重要手段[1,2],本实验采用在旧混凝土板上成型修补砂浆,测试修补砂浆与旧混凝土板的粘结强度评价其相容性。测试表明可再分散乳胶粉掺入大幅提高了快速修补砂浆与旧混凝土板的粘结强度,可再分散乳胶粉掺量2.5%时修补砂浆与混凝土基面的粘结强度提高50%,掺量为5%时粘结强度提高100%。

可再分散乳胶粉是一种有机聚合物胶粘剂,与水接触时会重新分散成有机聚合物乳液,在水泥砂浆干燥过程中随着水分的蒸发、减少形成连续的聚合物膜,形成有机架桥,改善了新旧界面的结合力、提高了修补砂浆的内聚力和粘结强度。

分别在快速修补砂浆净浆掺入胶凝材料质量0%、1%、2%、3%、4%的可再分散乳胶粉,养护至2 h、28天龄期采用XRD进行分析。快速修补砂浆净浆XRD图谱显示,在水化2h后形成了大量的钙矾石、同时存在一定量的未水化完全的二水石膏、硫铝酸钙、硅酸二钙、硅酸三钙。28d龄期的快速修补砂浆净浆的XRD分析发现仍然含有大量钙矾石和未完全水化的二水石膏、硫铝酸钙、硅酸二钙、硅酸三钙。

28 d水化产物XRD图谱与2h基本类似,但快速修补砂浆净浆的水化产物钙矾石的特征峰更尖锐,晶体形体相对完整,水化相对更充分。二水石膏的特征峰明显缩小,这是因为CaSO4是促进钙矾石形成的主要矿物成分[3],二水石膏的消耗加速了钙矾石的形成,提高了修补砂浆的致密性、表现为强大增加。不同聚合物掺量的修补砂浆净浆XRD图谱基本相同,表明可再分散乳胶粉的掺入并不改变快速修补砂浆胶凝材料的水化进程及水化产物形态。

2.2 减水剂对快速修补砂浆性能影响

拌和水的用量是影响快速修补砂浆强度的重要因素,本文采用流动度评价减水剂在快速修补砂浆中的作用效果,保持修补砂浆流动度在200±2 mm,改变减水剂的掺量(以总重的百分数计),测试其对快速修补砂浆各龄期抗压强度的影响。快速修补砂浆流动度保持一致时,结果如图7所示,减水剂提高了修补砂浆的可塑性和流动度,用水量明显降低。密胺型减水剂的掺量小于0.6%时用水量随掺量增长呈显著下降,但高于0.6%时用水量的下降幅度降低,密胺型减水剂的最佳掺量为0.6%。聚羧酸醚型减水剂随掺量增大用水量持续降低,修补砂浆用水量相同时掺量越位密胺型减水剂的1/3。

达到相同流动度时,减水剂掺量增加快速修补砂浆拌和水用量显著降低,快速修补砂浆各龄期抗压强度均呈上升趋势,掺量与抗压强度呈正比关系;2h抗压强度随减水剂掺量的增大而提高,1 d、7 d、28 d抗压强度方面,掺量小于0.6%时,掺量增加,修补砂浆抗压强度提高,但掺量大于0.6%时,抗压强度反而降低,且龄期越长,降低幅度越明显。密胺型减水剂在快速修补砂浆中的掺量相对较高,存在最佳掺量。

快速修补砂浆流动度相同时,随着聚羧酸醚型减水剂掺量的增大,抗压强度显著提高,且掺量与修补砂浆各龄期抗压强度呈正比关系。掺量分别为0.05%、0.1%、0.15%、0.2%时对2 h抗压强度的提升分别为127.6%、289.6%、582.8%和793.1%,对28d抗压强度的提升分别为44.2%、112.5%、184.4%和238.4%。减水剂对快速修补砂浆早期强度的提升明显,随着龄期的增长,对强度的提升幅度降低。

3结论

(1)可再分散乳胶粉应用于路面快速修补砂浆中显著提高砂浆的柔韧性,同时提高其与修补面的粘结强度。可再分散乳胶粉在修补砂浆中形成有机架桥,改善了新旧界面的结合力、并不改变快速修补砂浆胶凝材料的水化进程及水化产物形态。

(2)减水剂是快速修补砂浆获得优良工作性和强度的保证,合适的减水剂类型和掺量显著提高快速修补砂浆各龄期的抗压强度,聚羧酸醚型减水剂比密胺型的减水率高,不仅掺量低,而且对早期强度的提升尤为明显,适合应用于路面快速修补砂浆。 [ID:7794]

参考文献

[1]Ohama Y.Adhesion durability of polymer-modified mortars through ten-year outdoor exposure.ACI Special Technical Pub-lication;1995.

[2]M.H.F.Medeiros,P.Helene,S.Selmo.Influence of EVA and acry-late polymers on some mechanical properties of cementitious repair mortars.Construction and Building Materials.

快速修补材料 篇7

随着水泥混凝土路面破损而急需修补, 国内外针对不同的修补要求和工程概况, 开展了不同品种和类型的快速修补混凝土的研究, 取得了较好的应用成果[6,7,8,9], 特别是利用破损水泥混凝土路面制成的再生粗骨料制备的再生骨料快速修补混凝土, 不仅解决了废弃混凝土的处理问题, 也缓解了天然骨料的供需矛盾, 具有很高的推广应用价值[10]。尹健[11]总结确定了修补区混凝土1 d可开放交通的控制参数为: (1) 修补区混凝土的抗折强度最低要达到设计强度的70%; (2) 新、老混凝土界面的粘结强度不小于1.15 MPa; (3) 修补区混凝土抗压强度不得小于15 MPa。

本文开展粗、细骨料都采用再生骨料的全再生骨料快速修补混凝土的配合比设计研究, 结合修补区混凝土1 d可开放交通的控制参数, 得出其最优配合比并与制备技术相对成熟的再生粗骨料快速修补混凝土进行干燥收缩和抗氯离子渗透性能进行比较, 以综合评价全再生快速修补混凝土性能。

1 试验

1.1 原材料

水泥:P·O42.5水泥, 比表面积361 m2/kg。

再生粗细骨料:由破损水泥混凝土路面加工而成, 其部分性能指标见表1。

从表1可以看出, 再生细骨料的吸水率较大为6.5%, 容易造成混凝土干散难以成型, 为保证混凝土的工作性, 配合比设计中细骨料同时采用部分天然河砂, 其细度模数为2.42, 级配区间2。

快速修补剂:以江苏苏博特新材料股份有限公司生产的SBTJK-24型快速修补剂为基材复合再生微粉制成。

减水剂:上海花王化学有限公司产Mighty-100萘系高效减水剂。

1.2 试验方案

以修补区混凝土设计强度为4.5 MPa, 24 h需开放交通的控制参数为基准设计全再生快速修补混凝土配合比, 由于水灰比对强度的影响很大已成共识, 故在此不考虑水灰比的影响, 结合前期试验和借鉴其它快速修补混凝土水灰比的使用情况, 包括再生骨料的吸附水在内的“水灰比”初步定为0.3。本试验主要研究胶凝材料总量、再生细骨料在细骨料中掺量和砂率对全再生快速修补混凝土强度的影响。为保证全再生快速修补混凝土的工作性, 均掺加一定量的减水剂, 快速修补剂掺量为18%, 其试验配合比见表2。

kg/m3

在试验得出满足修补区混凝土1 d可开放交通的要求下, 采用最优化的全再生快速修补混凝土与常用的再生粗骨料快速修补混凝土进行干燥收缩和抗氯离子渗透性能比对试验, 以综合评价全再生快速修补混凝土。混凝土干燥收缩和抗氯离子渗透性能试验参照GB/T 50082—2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》进行。

2 试验结果及讨论

2.1 强度

全再生快速修补混凝土的1 d强度见表3。

从表3可以看出, 参照修补区混凝土1 d可开放交通的要求, 4组混凝土抗压强度和粘结强度均能满足要求, 而抗折强度只有N3和N4可以满足。综合考虑较高的平均抗折强度、抗压强度和粘结强度, 最优混凝土配合比应该为全再生快速修补混凝土N4。

2.2 干燥收缩

参照全再生快速修补混凝土N4的配合比, 细骨料全部采用河砂, 而其它参数不变, 制备常用的再生粗骨料快速修补混凝土NC, 其1 d抗折强度、抗压强度和粘结强度分别为3.21、22.34和1.33 MPa, 能够满足修补区混凝土1 d可开放交通要求。在此, 对比了混凝土N4和NC的收缩性能, 其试验结果如图1所示。

快速修补混凝土收缩性能是其关键性能之一, 收缩较大或收缩不协调都可能导致修补混凝土开裂和新老混凝土的分离[12]。从图1可以看出, 全再生快速修补混凝土N4与常用的NC的干燥收缩60 d后均慢慢趋于稳定, 其稳定值相近, 仅增加了7%左右。结合N4和NC的强度来看, 全再生快速修补混凝土强度略高于再生粗骨料快速修补混凝土, 强度的提高可以增强自身抵抗收缩变形的能力, 但其密实度的增加会导致蒸发相同水分使混凝土受到的毛细管张力增大, 从而增大干燥收缩, 两者共同作用使得N4干燥收缩略大于NC的值。

2.3 抗氯离子渗透性能

混凝土在成型过程中不可避免地存在一些裂缝和孔隙, 使得混凝土具有一定的渗透性, 而氯离子侵蚀是影响混凝土耐久性的最主要因素之一。采用RCM法测试了快速修补混凝土NC和N4的28 d抗氯离子渗透性能。结果显示, 全再生快速修补混凝土N4的氯离子扩散系数为6.3×10-12m2/s, 再生粗骨料快速修补混凝土NC的氯离子扩散系数为11.1×10-12m2/s。根据RCM法测试的氯离子扩散系数评价标准[10], 全再生快速修补混凝土N4的氯离子渗透性能评价为“低”, 评价等级“较好”;而再生粗骨料快速修补混凝土NC的评价等级为“一般”。由此可见, 全再生快速修补混凝土提高了其抗氯离子渗透性能。全再生快速修补混凝土中的再生细骨料和河砂互相搭配, 可以改善骨料的颗粒级配, 增大其初始堆积密度, 有利于胶凝材料的水化, 从而提高其密实度, 降低氯离子扩散系数[13]。

3 结论

(1) 根据修补区混凝土1 d可开放交通的要求, 优选出最优全再生快速修补混凝土配合比参数为:胶凝材料总量为500kg/m3, 再生细骨料在细骨料中掺量为30%, 砂率为35%。

快速修补材料 篇8

关键词：快速康复外科,腹腔镜,腹股沟疝,修补术,围手术期护理

快速康复外科( fast-track surgery) ,简称FTS,是一种新的外科理念,即采取多学科综合模式对择期手术患者围手术期的医护行为进行改良、优化和组合,达到降低术后应激反应、维持内环境稳定、减少术后并发症、缩短住院时间、加快患者康复的目的［1-2］。围手术期护理在快速康复外科中具有不可或缺的重要地位［3］。本研究对28例行腹腔镜腹股沟疝修补术患者围手术期实施了快速康复护理,探讨快速康复护理在腹腔镜腹股沟疝修补术患者围手术期的应用效果,现报道如下。

1资料与方法

1. 1一般资料

采用便利抽样法选择2014年7月至12月期间在东南大学附属中大医院普外科行腹腔镜腹股沟疝修补术的患者60例,按照时间段分组,1月到6月住院患者为对照组( 32例) ,7月到12月住院患者为观察组( 28例) 。纳入标准: 年龄18 ~ 80岁,诊断为腹股沟疝拟行腹腔镜经腹腹膜前疝修补术( transabdominal preperitoneal prosthesis,TAPP) 者。排除标准: 有多次腹部手术史、需做肠管切除者,腹腔镜术中中转开腹者,卧床不起患者。

1. 2手术方法

全身麻醉下采用TAPP标准手术方式进行手术, 手术均由同一组医师完成。

1. 3围手术期护理

对照组予以常规围手术期护理: 术前常规指导,术前1日晚灌肠1次,禁食12 h,禁饮6 h; 术后去枕平卧6 h,床上活动,术后1 d下床活动,按需止痛,胃肠蠕动恢复后再进食,以清淡易消化饮食为主; 出院后1周,1、3个月电话随访。

观察组运用FTS理念实施围手术期护理: 术前由医护共同告知患者及其家属快速康复护理的具体措施; 对疝气大、腹压高、有便秘史的患者术前1日进行肠道准备,禁食6 h,禁饮2 h［4-5］; 术中室温20 ~ 25 ℃ ,静脉输入液体及术中使用的生理盐水均加温, 常规控制输液速度,监测患者体温,保持在36 ~ 37 ℃; 术后头下垫薄枕低半卧位( 30 °) ,腿下垫枕,早期活动［6］; 手术当日麻醉清醒后,一般术后2 h下床活动; 充分止痛,一般予口服芬必得等; 保持NRS( numerical rating scale) 疼痛分值在3分以下; 术后可以立即进食,以清淡易消化饮食为主; 出院后1周,1、3个月电话随访［7］。

1. 4出院标准

无痛或轻度疼痛、可下床活动、半流质饮食、肠道通气、无不适主诉者即可出院。

1. 5观察指标

对比两组患者进入手术室前有无口渴和饥饿感; 术后第1天NRS评分值,随访患者出院后1周,1、3个月有无疼痛和不适感; 观察患者术后并发症( 出血、感染、尿潴留、肠麻痹、血清肿) 的发生情况; 记录术后首次下床、排气、排便、出院和恢复日常活动的时间; 统计去除补片后的住院费用。

1. 6统计学处理

数据分析均采用SPSS 13. 0软件,计量资料比较用t检验,计数资料比较用 χ2检验,P < 0. 05为差异有统计学意义。

2结果

2. 1两组患者一般资料

两组患者在性别、年龄、病史、主要内科夹杂症、腹部手术史、腹股沟疝种类、手术操作者、手术时间等方面比较,差异均无统计学意义( P > 0. 05) 。见表1。

2. 2两组患者围手术期相关指标比较

观察组患者术前存在口渴感、饥饿感的人数较对照组少,差异有统计学意义( P < 0. 05) 。两组患者术后第1天NRS分值比较,差异无统计学意义( P > 0. 05) 。两组患者出院后1周及1、3个月发生疼痛及不适感的人数与对照组比较,差异无统计学意义( P > 0. 05) 。对照组术后发生1例腹股沟区血清肿,而观察组无一例并发症发生。观察组患者术后首次下床活动时间、排气及排便时间明显少于对照组,差异有统计学意义( P < 0. 05) 。两组术后住院及恢复日常活动时间比较,差异均无统计学意义( P > 0. 05) 。而两组去除补片费用后的住院费用比较,观察组明显少于对照组, 差异有统计学意义( P < 0. 05) 。见表2。

与对照组比较,a P < 0. 05

3讨论

3. 1选择性肠道准备、缩短术前禁食禁饮时间可以减轻患者的口渴感和饥饿感

腹股沟疝手术患者传统的肠道准备方法是: 术前1日晚大量不保留灌肠1次,禁食12 h,禁饮6 h,以预防术中麻醉后的呕吐、返流与误吸,避免术后腹胀不适。然而,灌肠可致肠道黏膜水肿,禁食、禁饮常使患者感口渴、饥饿,致水电解质紊乱。FTS不强调术前禁食; 有学者认为术前食用少量碳水化合物可减少术前不适,显著降低胰岛素抵抗,改善负氮平衡,建议禁食6 h,禁饮2 h［8-9］。本研究中观察组仅对疝气大、腹压高、有便秘史的患者术前1日进行肠道准备; 所有患者术前禁食6 h,禁饮2 h,故术前口渴感、饥饿感较对照组轻,大大提高了患者的舒适度。

3. 2术后充分镇痛有利于患者术后早期进食及早期下床活动

疼痛被列为人体的第五大生命体征,越来越受到医护人员的关注。传统的镇痛理念是有痛止痛,而本研究运用了充分止痛的理念,以口服芬必得等预防及控制疼痛,保持NRS疼痛分值在3分以下。术后有效镇痛被认为是FTS顺利实施的前提［10］。良好的镇痛不仅可以缓解患者焦虑抑郁的情绪,还可促进患者早期下床活动,改善胃肠功能［11］。腹腔镜腹股沟疝修补术后患者充分止痛既有利于早期进食,又有助于早期下床活动,减少手术应激反应。患者延迟下床的主要原因是害怕伤口疼痛以及担心疝复发。本研究观察组患者我们予以充分镇痛,并告知患者活动并不会增加疝复发的几率,从而促使患者早期下床活动。观察组患者最早术后2 h下床活动,首次下床活动时间明显早于对照组。

3. 3术后早进食、早活动可促进术后排气、排便

早进食、早活动是FTS的一个重要环节［12］。FTS强调术后早期经口进食,可防止全身炎症反应综合征( SIRS) 甚至多器官功能障碍综合征( MODS)［10］。本研究中观察组患者术后可以立即进食清淡易消化的食物,手术后头下垫薄枕,低半卧位( 30 °) ,腿下垫枕,在早进食、舒适卧位的前提下,积极鼓励并协助患者尽早下床活动,从而促进了肠蠕动及术后排气、排便。本研究中观察组患者术后排气、排便时间明显早于对照组。

3. 4围手术期快速康复的开展可降低患者住院费用

2015年国际护士节主题是“护士: 变革的力量,高效护理与医疗成本”。由于腹腔镜本身就是快速康复的措施之一,具有创伤小、恢复快的特点,在此基础上通过多学科合作,运用快速康复理念优化了一系列的围手术期护理措施。本研究中两组患者虽然在住院时间上差异无统计学意义,但观察组患者去除补片费用后的住院费用较对照组降低。

4结论