淺談水泥混凝土路面病害與養(yǎng)護(hù)加固技術(shù)

李慧芳

[摘要]水泥砼路面在使用過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生諸多病害,本文嘗試通過(guò)對(duì)舊水泥砼路面板唧泥、脫空等砼路面主要病害的分析,提出采用灌漿技術(shù)來(lái)解決此類病害。并對(duì)脫空的確定、灌漿加固機(jī)理、實(shí)施等進(jìn)行了較詳細(xì)的介紹和分析。從經(jīng)濟(jì)的角度評(píng)價(jià)了灌漿技術(shù)的可行性。

[關(guān)鍵詞]道路工程 水泥砼路面 脫空分析 灌漿處治 評(píng)定

1 前言

水泥砼路面是公路路面主要形式之一,在我國(guó)公路網(wǎng)構(gòu)成中占有較大比重。它具有強(qiáng)度高、剛度大、受溫度影響小、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。但水泥砼路面接縫較多,對(duì)超載較為敏感,易發(fā)生脫空、唧泥、裂縫等先期病害,從而導(dǎo)致路面的破損。如何治理與預(yù)防脫空、唧泥等病害,搞好水泥砼路面的養(yǎng)護(hù),延長(zhǎng)公路的使用壽命,改善其通行能力,具有十分重要的意義。

2 水泥砼面板唧泥、脫空形成主要原因

唧泥和脫空病害的產(chǎn)生有其內(nèi)在因素和外界因素:內(nèi)在因素是基層本身的質(zhì)量、組成以及砼面板接縫狀況;外界因素則是汽車荷載和氣候變化。我國(guó)路面基(墊)層材料一般都選用穩(wěn)定類集料,其模量遠(yuǎn)小于砼面層的模量。水泥砼路面在重車荷載的反復(fù)作用下,板下基(墊)層將產(chǎn)生累積塑性變形,使砼板的局部范圍不再與基層保持連續(xù)接觸,于是水泥砼路面板底與基(墊)層之間將出現(xiàn)微小的空隙,即出現(xiàn)了板下局部脫空,或稱為原始脫空區(qū)。同時(shí)溫度、濕度的變化,以及板內(nèi)溫度的非線形分布,引起板向上或向下的翹曲,加速了板與基礎(chǔ)之間的分離,形成板底脫空。脫空的出現(xiàn)又為水的浸入創(chuàng)造了條件,當(dāng)路面接縫或裂縫養(yǎng)護(hù)不及時(shí),雨水從破損處侵入基層,滲入的水將在板下形成積水(自由水)。積水與基層材料中的細(xì)料形成泥漿,并沿面板接縫縫隙處噴濺出來(lái),形成唧泥。唧泥的出現(xiàn)進(jìn)一步加劇了板底的脫空。這樣周而復(fù)始,惡性循環(huán),最終導(dǎo)致路面的損壞。

3 脫空板確定

脫空板確定方法:脫空板可采用人工觀察法、彎沉測(cè)定法等方法來(lái)確定。人工觀察法是通過(guò)肉眼觀察接縫、裂縫、唧泥等情況初步判定脫空。當(dāng)重車行過(guò),能感到砼板有豎直位移時(shí),或下雨之后,有明顯唧泥現(xiàn)象的板塊,認(rèn)為是脫空。這種方法的缺點(diǎn)是主觀性強(qiáng),即便是有經(jīng)驗(yàn)的工程師也不能避免錯(cuò)判、漏判。彎沉測(cè)定法是測(cè)試板角彎沉,如果超過(guò)某一限值,即認(rèn)為存在脫空。我國(guó)部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《公路水泥砼路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》(JTJ073.1-2001)(以下簡(jiǎn)稱《規(guī)范》)中也明確規(guī)定水泥砼面板脫空位置的確定可采用彎沉測(cè)定法。檢測(cè)方法:主要采用彎沉指標(biāo)來(lái)確定脫空板。首先選取水泥砼面板荷載最不利作用位置作為檢測(cè)點(diǎn),宜選取橫縫及縱縫附近的點(diǎn)。采用兩臺(tái)5.4m長(zhǎng)桿彎沉儀及BZZ-100標(biāo)準(zhǔn)軸載 (后軸軸載為10t)測(cè)定車。檢測(cè)點(diǎn)分主點(diǎn)、副點(diǎn)。主點(diǎn)位于板橫縫前10cm,加卸載。副點(diǎn)在橫縫后10cm,無(wú)荷載(正常行車方向?yàn)榍?。

加固機(jī)理:在現(xiàn)有砼路面設(shè)計(jì)理論中,我們把砼板看作是小撓度彈性薄板,其假定條件是面板與地基間完全接觸(不脫空)。同時(shí)砼板是一種準(zhǔn)脆性材料,抗壓強(qiáng)度高、抗彎拉性能差。在正常情況下,面板均勻支承時(shí),無(wú)論荷載作用位置,應(yīng)力都較小。而一旦脫空,板角處由于基礎(chǔ)支撐的喪失處于懸臂狀態(tài),板內(nèi)將產(chǎn)生過(guò)大的應(yīng)力、剪力,砼板很快達(dá)到極限壽命。水泥砼面板灌漿是通過(guò)注漿管,施加一定壓力將漿液均勻注入板底空隙、板下基(墊)層中,以充填、滲透、擠密等方式,趕走板底、基層裂隙中的積水、空氣后占據(jù)其位置,經(jīng)人工控制一段時(shí)間后,漿液將原來(lái)的松散顆?；蛄严赌z結(jié)為整體,形成一個(gè)良好的“結(jié)石體”。

漿液材料基本要求:常用的水泥漿材料包括:水泥、粉煤灰、水、外加劑等。將漿體制成7.07×7.07×7.07cm立方體試件,標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)7d,其抗壓強(qiáng)度應(yīng)到5MPa以上。漿體應(yīng)具有良好的可泵性、和易性、保水性,漿體過(guò)稠不能均勻布滿板底空隙,漿體過(guò)稀,干縮性大。在施工中,筆者認(rèn)為為防止?jié){體的干縮,漿液中宜摻加一定量膨脹劑。流動(dòng)度是影響可灌性的主要因素,一般流動(dòng)度越高,可灌性就越好。由于在現(xiàn)行規(guī)范中未對(duì)此做明確規(guī)定,參照預(yù)制梁板壓漿施工經(jīng)驗(yàn),采用水泥漿稠度試驗(yàn)漏斗(體積1725ml±5ml),以漿體自由全部流完的時(shí)間作為流動(dòng)度來(lái)控制(詳見《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》JTJ041-2000附錄G-11)。其中,在室溫條件下,純水的流出時(shí)間為8s(室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果)。

4 灌漿技術(shù)的實(shí)施

孔位布設(shè)一般為3-5孔,應(yīng)根據(jù)砼面板尺寸、裂縫狀況以及灌漿機(jī)械等確定。灌漿孔大小應(yīng)和灌注嘴大小一致,一般為5cm左右。灌漿順序從沉降量大的地方開始,由遠(yuǎn)到近,由大到小。灌漿壓力的控制應(yīng)視砼板的損壞及脫空情況具體確定。當(dāng)漿液從接縫處或另一注漿孔冒出,就可認(rèn)為完成該孔注漿,即停止注漿,迅速移至另一注孔繼續(xù)作業(yè)。壓力一般控制在1MPa-4MPa之間,并停留3min-5min,效果較好。

5 灌漿效果評(píng)定灌漿后,應(yīng)在7d齡期后,再次測(cè)量主點(diǎn)彎沉值和副點(diǎn)彎沉值。當(dāng)主點(diǎn)或差異彎沉值均低于設(shè)計(jì)要求值時(shí),可認(rèn)為灌漿效果已經(jīng)達(dá)到。灌漿處治舊水泥砼路面早中期破壞與“換板”相比最大的優(yōu)點(diǎn)就是利用原路面板。其直接成本隨脫空情況及處治目的不同而不同,一般介于10—30元/ m2左右?！皳Q板”翻修砼路面每m²成本一般需120—140元。與后者相比,前者的直接成本明顯低。灌漿作為一種治理砼路面病害、及時(shí)可行的科學(xué)養(yǎng)護(hù)技術(shù),具有成本低,見效快,操作簡(jiǎn)便,對(duì)車輛行駛影響小,受自然因素影響小等優(yōu)點(diǎn)。在公路施工和養(yǎng)護(hù)工程中,具有可觀的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

6 結(jié)語(yǔ)

灌漿技術(shù)作為一種新型的加固技術(shù),可廣泛地使用到公路施工其他方面,如:高速公路橋頭跳車、軟土地基處理、機(jī)場(chǎng)路加固等。而且由于其處治質(zhì)量主要控制指標(biāo)——彎沉與舊板加鋪瀝青砼面層的設(shè)計(jì)指標(biāo)相吻合,具有一定科學(xué)性,所以也適用于舊板加罩瀝青面層的舊板加固中。大多數(shù)破損板本身的質(zhì)量良好,病害主要是由于下承層造成的。有關(guān)資料建議灌漿鉆孔深度一般為砼板底3-5cm,根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn),鉆孔深度應(yīng)穿透基層達(dá)到墊層中。傳統(tǒng)的“換板”只能改善板本身狀態(tài),而板下灌漿通過(guò)灌漿壓力可把漿液滲透到相鄰砼板下,起到灌漿一塊板加固幾塊板的作用。