水泥路面破損檢測

王鳳絨

近年來，由于我國汽車工業(yè)發(fā)展得到長足進(jìn)步，裝載汽車尺寸增加，載量也逐漸增大。在道路上出現(xiàn)了大量超載超限車，造成我國很大一批公路水泥路面出現(xiàn)破損情況，由于水泥路面在我國20世紀(jì)90年代初是用得最多的路面類型，現(xiàn)在仍占有很大比重，許多水泥路面相繼出現(xiàn)破損，為了及時發(fā)現(xiàn)路面破壞方式及破損具體位置，采用落錘式彎沉儀(Falling Weight Deflectometer，簡稱FWD)對其進(jìn)行測定，并根據(jù)水泥路面破損情況制定相宜的養(yǎng)護(hù)維修辦法，提高路面使用品質(zhì)，增長其使用年限。

1 水泥路面破損類型

破損嚴(yán)重程度可分為輕微，中度，嚴(yán)重三種不同情況，水泥混凝土路面損壞分類如下:

1)斷板類破損:包括板角斷裂，D形裂縫，縱向裂縫，橫向裂縫，斷坡等。

2)接縫類破損:包括接縫材料損壞，接縫脫開，無接縫料，縫被砂石塵土填塞，邊角剝落，唧泥，錯臺(臺階)，拱起(翹曲)等。

3)表面類破損:包括表面曲狀細(xì)裂縫，層狀剝落，起皮，露骨，集料磨光，坑洞等。

4)其他破損:如板塊沉陷、脫空等。

2 落錘彎沉儀的使用方法及測試原理

落錘彎沉儀屬于無破損類檢測，檢測結(jié)果可靠性高，檢測過程標(biāo)準(zhǔn)，是發(fā)現(xiàn)路面破壞方式及破損位置的最佳儀器，故采用落錘彎沉測定儀進(jìn)行板底脫空判斷，以確定合理的維修計(jì)劃。

2.1 使用方法

FWD是一種脈沖動力彎沉儀，它模擬車輛荷載對路面或道床施加的瞬時沖擊作用，得到路面或道床瞬時變形情況，其測量結(jié)果比較精確，信息量大。一般可記錄三方面數(shù)據(jù):1)落錘點(diǎn)最大彎沉;2)以落錘點(diǎn)為中心的彎沉盆曲線;3)彎沉盆各點(diǎn)隨時間變化的時程曲線。落錘式彎沉儀議決盤算機(jī)體系控制下的液壓體系啟動落錘裝置，使肯定質(zhì)量的落錘從肯定高度自由落下，打擊力作用于承載板上并轉(zhuǎn)達(dá)到路面，從而對路面施加脈沖荷載，導(dǎo)致路面外貌孕育發(fā)生瞬時變形，散布于距測點(diǎn)差異間隔的傳感器檢測結(jié)構(gòu)層外貌的變形，紀(jì)錄體系將信號傳輸至盤算機(jī)，即測定在動態(tài)荷載作用下孕育發(fā)生的動態(tài)彎沉及彎沉盆。落錘式彎沉儀能夠模擬行車荷載作用，檢測路面的動態(tài)彎沉盆。

2.2 測試原理

FWD作為一種動態(tài)檢測設(shè)備，同路面實(shí)際的工作狀態(tài)和材料的性質(zhì)是相符的，這對于研究路面的動態(tài)特性是有潛力的。路面在動力荷載和靜力荷載作用下的反應(yīng)是不同的，利用FWD實(shí)測彎沉盆來反算路面結(jié)構(gòu)各層的動態(tài)模量，是研究、試驗(yàn)的重要手

3 混凝土板底脫空測試示例

3.1 路況資料

表1 路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)表

段和途徑。截距法目前認(rèn)為是一種比較理想的水泥路面破損檢測方法，利用FWD對水泥混凝土路面施加分級荷載，然后利用荷載板中心的彎沉與相應(yīng)的分級荷載畫出荷載彎沉圖，從而適應(yīng)道面結(jié)構(gòu)快速、非破損評定的需要。利用回歸分析做出荷載彎沉的線性回歸曲線，通過回歸直線的截距來判斷路面破損情況。

陜西某二級公路設(shè)計(jì)速度60 km/h，地處干旱少雨地區(qū)。公路自通車以來，由于當(dāng)?shù)孛禾抠Y源豐富，大量超載運(yùn)煤車造成路面破壞，為了及時發(fā)現(xiàn)路面破壞方式及破碎具體位置，采取落錘式彎沉儀測定路面破壞位置。路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)見表1。

3.2 測試過程

1)對水泥路面塊板編號并通過水泥路面外觀觀測初步判斷水泥路面破損位置，對路面破損可疑點(diǎn)通過落錘彎沉儀測試確定。

2)對路線水泥混凝土塊板路面施加分級荷載見表2，利用荷載板中心的彎沉與相應(yīng)的分級荷載畫出荷載彎沉圖，通過回歸分析做出荷載彎沉的線性回歸曲線，見圖1。

表2 分級加載荷載及數(shù)據(jù)

圖1 線性回歸曲線

以彎沉為橫坐標(biāo)x，荷載為縱坐標(biāo)y，將相應(yīng)的數(shù)據(jù)繪制成散布圖。由于彎沉與荷載符合線性關(guān)系，線性回歸分析的表達(dá)式為y=a+bx，其中，a為常數(shù)項(xiàng);b為回歸系數(shù)。a與b的計(jì)算如下:

將彎沉、荷載代入公式計(jì)算得到:

y=6.93+1.289x。

3)通過回歸直線的截距來判斷脫空情況，如果線性回歸曲線在彎沉軸的截距小于50 μm，則認(rèn)為板底不脫空，否則認(rèn)為板底存在脫空。

其中，a=6.93 μm＜50 μm，故該測點(diǎn)板底不脫空。

4 養(yǎng)護(hù)維修

1)輕微破壞維修辦法。a.超薄層修補(bǔ)。先將光滑的路面露骨或龜裂表面處鑿毛，然后在涂刷過同一成分的水泥砂漿的區(qū)域內(nèi)，攤鋪拌和好的快速修補(bǔ)水泥砂漿;當(dāng)水泥混凝土存在水氣、低洼、不密實(shí)時應(yīng)用原漿補(bǔ)齊壓實(shí)，直到表面全部密實(shí)、整平為止。b.裂縫修補(bǔ)。對于寬度小于3 mm的輕微裂縫，采用灌漿法;對于貫穿整個板厚大于3 mm小于25 mm的中等裂縫，采用條帶罩面進(jìn)行補(bǔ)縫;對寬度大于25 mm的嚴(yán)重裂縫采用全深度補(bǔ)塊。

2)嚴(yán)重破壞維修辦法。a.嚴(yán)重破碎處理。用沖擊錘將板打碎，移開碎板，用C15素混凝土對路面基層補(bǔ)強(qiáng)，再澆筑標(biāo)號不小于C30的混凝土板。b.脫空處理。如果板塊邊角有唧泥現(xiàn)象，即認(rèn)為該板塊脫空，或該板塊的彎沉大于0.2 mm，也認(rèn)為該塊脫空。對脫空板實(shí)施灌漿法，灌漿后仍以彎沉作為控制指標(biāo)。要保證新老混凝土的良好結(jié)合及修補(bǔ)混凝土的耐久性，在施工時必須做到:修補(bǔ)地段清潔，沒有粉粒、油污等降低粘結(jié)力的介質(zhì);處理面要干燥、找底，即在凹凸不平的舊水泥混凝土路面上先涂刷一層同一水灰比的砂漿，能保證新老混凝土的完好結(jié)合;拌料均勻，否則會出現(xiàn)局部收縮或膨脹，提高修補(bǔ)質(zhì)量。

5 結(jié)語

落錘彎沉儀測試水泥混凝土破損是比較理想的檢測路面破損的儀器，適應(yīng)道面結(jié)構(gòu)快速、非破損評定的需要，檢測結(jié)果可靠性高，檢測過程標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范，是發(fā)現(xiàn)路面破壞方式及破損具體位置的最佳儀器。板底脫空作為最難發(fā)現(xiàn)的水泥路面破損類型，用該方法不但能快速發(fā)現(xiàn)且可靠性高，為合理制定水泥路面維修措施提供可靠依據(jù)，是值得推廣的非破損檢測方法。

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