水泥混凝土路面脫空與壓漿處治研究綜述

程海濱

(河南省信陽市新縣公路管理局)

水泥混凝土路面在使用過程中,在行車荷載和環(huán)境的作用下,板下基礎將逐漸產生塑性變形和唧泥,致使水泥混凝土板的局部范圍不再與基礎保持連續(xù)接觸,即出現(xiàn)了板下局部脫空。大量的現(xiàn)場觀察和測試表明,脫空現(xiàn)象在水泥混凝土路面中是大量存在的,特別是含較多細顆粒材料的半剛性基層水泥混凝土路面。水泥板塊出現(xiàn)脫空后,其受力狀況是極為不利的,將產生過量的彎沉和拉應力,在重復荷載的作用下,最終將導致水泥混凝土板的斷裂、破碎。如果不及時進行識別和處治,勢必造成路面板的斷裂和路面使用性能的加速衰變,這將會帶來高額的養(yǎng)護維修費用和較低的路面使用性能。板底脫空的一般處治方法是采用壓漿技術進行板底封堵,作為水泥混凝土路面預防性的養(yǎng)護措施之一,壓漿技術對車輛通行影響較小,費用較低,而且還可以減少水泥混凝土路面未來的養(yǎng)護費用,延長水泥混凝土路面的使用年限,因此具有十分重要的現(xiàn)實意義。壓漿施工是以準確評定脫空狀況為基礎的,否則可能造成路面使用性能下降甚至加速破壞。鑒于壓漿對施工要求較高,所以與其說它是一種技術,不如說是一種工藝。

1 水泥混凝土路面脫空原因

1.1 基層材料選擇不合理

基層材料級配不夠合理或細料太多,不耐沖刷,穩(wěn)定性、防凍性差等。

1.2 接縫、裂縫未及時填縫

接縫料損壞或缺失造成水的侵入。水的滲入使基層材料強度力度進一步降低,在荷載的作用下水在板下流動,沖刷基層表面。在反復的擠壓和抽吸作用下,積水與基層材料中的細料形成泥漿,沿接縫縫隙噴濺而出,使基層塑性變形進一步增大,形成惡性循環(huán)。

1.3 水泥混凝土路面自身的缺陷

水泥混凝土路面基層材料的剛度遠小于水泥混凝土路面的剛度,在行車荷載的作用下,基層將產生塑性變形累積從而出現(xiàn)基層與路面板的脫離。水泥混凝土路面需設置橫縫、縱縫等,這些都易造成水的侵入。

1.4 路面的排水系統(tǒng)的缺陷

路面的排水系統(tǒng)存在缺陷,使本應及時排走的水大量滯留在路面上無法排出,勢必造成路面積水下滲至路基,造成基層軟化。

1.5 行車荷載的作用

隨著經濟的日益發(fā)展,交通量逐年增長,重載、超載車輛逐年增多,而水泥混凝土路面板的設計是依據一定交通等級標準設計的,大交通量和重載、超載加速了路面的破壞,是路面早期損壞的重要原因之一。隨著路齡的增長,路面接縫之間的傳荷能力逐漸下降,減小了面板的整體性,使塑性變形速率增大。

1.6 自然環(huán)境因素

溫度及濕度的變化也對面板產生影響,很容易引起板的翹曲變形;為避免過大的溫度應力使面板斷裂或拱起而設置的縱縫、橫縫,隨著面板的收縮、膨脹,裂縫也隨著張開、閉合,這些都為水的侵入創(chuàng)造了條件。

1.7 其他因素

路基、路面施工過程中存在的一些問題,如路基填土或地基的固結沉降或不均勻沉降,路面的施工質量差,壓實不夠,后期養(yǎng)護水平較低等。

2 水泥混凝土路面脫空識別

(1)外觀判別法,包括人工觀測車輛經過時板的震動狀況,下雨天時接縫的唧水、唧泥現(xiàn)象等,板縫邊緣有無泥漿沉積物等。

(2)撞擊法,用鐵釬敲擊板邊,根據不同的聲音判斷是否脫空,此方法需要經驗豐富者才能進行判斷,而且只能判斷出有明顯脫空的板塊。

(3)彎沉判別法,采用貝克曼梁測量相鄰兩塊板的彎沉,根據承載板的彎沉值及承載極與為承載板的彎沉差進行綜合判斷。

(4)多級荷載回歸法,該方法采用 FWD進行多級荷載加載,繪制不同荷載彎沉回歸線,進行脫空判斷。

(5)反演分析法。

上述方法中,前兩種操作簡單,但是準確性差,而且無法定量化;彎沉法采用普通儀器,計算簡單但是精度不高,不能確定定量,其確定的脫空標準還與結構有關,針對不同結構需對脫空標準進行校正,不具有廣泛的適用性;多級荷載回歸法操作復雜。對于脫空發(fā)展嚴重的區(qū)域,無論是檢測人員目測還是采用理論方法分析,都可以得到準確的結果,然而對于處于脫空臨界狀態(tài)的板塊,到目前為止還缺少行之有效的脫空檢測方法。

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