水泥混凝土路面板底脫空的原因及處治措施

周玉婷

(焦作市政工程建設(shè)集團(tuán)有限公司,河南焦作 454000)

水泥混凝土路面板底脫空的原因及處治措施

周玉婷

(焦作市政工程建設(shè)集團(tuán)有限公司,河南焦作 454000)

對(duì)水泥混凝土路面脫空板的原因進(jìn)行了分析,闡述了注漿加固機(jī)理,重點(diǎn)介紹了注漿施工工藝的應(yīng)用實(shí)踐。

水泥混凝土 脫空 注漿加固

水泥混凝土路面是剛度大、擴(kuò)散荷載能力強(qiáng)、穩(wěn)定性好的路面結(jié)構(gòu)，這種路面結(jié)構(gòu)是高級(jí)路面的主要形式之一，并在我國(guó)得到了長(zhǎng)足的發(fā)展，但是水泥混凝土路面在使用過(guò)程中，在行車荷載和環(huán)境作用下，也逐漸出現(xiàn)了路面損壞、使用品質(zhì)下降的情況，特別是板下基礎(chǔ)產(chǎn)生的塑性變形，致使水泥板的局部不再與基礎(chǔ)保持連續(xù)接觸，即出現(xiàn)板下局部脫空。水泥混凝土板出現(xiàn)脫空后，其受力狀況是極不穩(wěn)定的，將產(chǎn)生過(guò)量的彎沉和拉應(yīng)力，在重復(fù)荷載作用下，最終導(dǎo)致混凝土板斷裂、破碎。如果不及時(shí)進(jìn)行識(shí)別和處治，勢(shì)必造成路面板的斷裂和路面使用性能的加速衰變，這將會(huì)帶來(lái)高額的養(yǎng)護(hù)維修費(fèi)用和較低的路面使用性能。如何治理與預(yù)防脫空，搞好混凝土路面的養(yǎng)護(hù)，延長(zhǎng)路面使用性能，改善其通行能力，具有十分重要意義。

1 板底脫空產(chǎn)生的原因

(1)基層材料選擇不合理?；鶎硬牧霞?jí)配不夠合理或細(xì)料所占比例高，造成基層不耐沖刷，穩(wěn)定性、防凍性差，容易形成脫空。

(2)接縫、裂縫未及時(shí)封填。接縫材料損壞或缺失，造成水的浸入。一方面水的滲透使基層材料剛度進(jìn)一步下降，在行車荷載作用下，強(qiáng)度低的路面就會(huì)出現(xiàn)比其他部位更大的變形，且很難恢復(fù)而形成脫空，另一方面由于受到車輛荷載作用，板下水迅速流向壓力小的地方形成沖刷，進(jìn)一步加大了空隙率。

(3)水泥混凝土路面自身缺陷。水泥混凝土路基基層材料剛度與水泥混凝土路面剛度相差很大，在行車荷載作用下，兩者對(duì)變形的恢復(fù)不一樣，基層產(chǎn)生塑性變形累積將會(huì)不斷增大，由此出現(xiàn)基層與路面板脫離，形成脫空。日趨增大的交通量和重載、超載車的不斷增多更加劇了脫空病害的產(chǎn)生與發(fā)展。

(4)路面排水系統(tǒng)的缺陷。路面排水系統(tǒng)存在缺陷，使本應(yīng)及時(shí)排走的水大量長(zhǎng)時(shí)間滯留在路面上，積水下滲至基層，造成局部基層軟化，在行車荷載作用下，板底積水變成有壓水進(jìn)一步?jīng)_擊基層并攜帶松散材料沿板縫沖出形成唧泥。

(5)基層密實(shí)度不足。路基密實(shí)度不足，尤其在高填方路段，由于路基填筑材料的不均勻性，密實(shí)度不滿足，竣工交付使用后，在行車載荷作用下路基產(chǎn)生不均勻沉降，從而形成板底脫空。

(6)自然環(huán)境因素的影響。溫度和濕度的變化很容易引起板的翹曲變形，同時(shí)為避免大的溫度應(yīng)力而設(shè)置的縱縫、橫縫，隨著面板的收縮，裂縫也隨著張開(kāi)、閉合，這些都為水的浸入創(chuàng)造了條件。

2 水泥混凝土路面板底脫空區(qū)的判別

在對(duì)水泥混凝土路面脫空進(jìn)行判斷時(shí)，主要采用了以下幾種方法:

(1)重型車輛通過(guò)時(shí)，人處于相鄰板上能覺(jué)查到垂直的位移和翹動(dòng)的板塊。

(2)板角相鄰兩條縫隙的填縫材料有嚴(yán)重剝落的破壞。

(3)相鄰板出現(xiàn)錯(cuò)臺(tái)5mm以上時(shí)，位置較低板一般存在有脫空。

(4)板的接縫和裂縫產(chǎn)生唧泥的位置。

(5)板的接縫兩側(cè)彎沉大于0．06mm處。

(6)人工用打錘敲打板塊有空響。

目前，對(duì)水泥混凝土路面板底脫空的處置方法比較有效的是板下封堵注漿，即對(duì)混凝土板下和基層的細(xì)小空隙進(jìn)行注漿，其主要目的是恢復(fù)對(duì)路面結(jié)構(gòu)的支承。注漿加固的機(jī)理是:利用液壓、氣壓或電化學(xué)原理，施加一定壓力，通過(guò)注漿管將漿液均勻地注入板底脫空部位，以充填、滲透和擠密等方式，趕走板底基層裂縫中的積水、空氣后占據(jù)其位置，通過(guò)凝結(jié)和硬化漿液將原來(lái)的松散顆?；蛄芽p膠結(jié)成一個(gè)整體，形成一個(gè)結(jié)構(gòu)新、防水性能高和化學(xué)穩(wěn)定性良好的“結(jié)石體”，把下沉的板塊抬升至原設(shè)計(jì)高程，使面板重新獲得基層支持，從而達(dá)到加固路面，治理病害，延長(zhǎng)使用壽命的目的。因此，在對(duì)濟(jì)源市沁園路、天壇路的水泥混凝土路面病板維修方案比選中，對(duì)水泥混凝土路面板底脫空的處理即采用了板底注漿技術(shù)進(jìn)行處置。

沁園路、天壇路均為濟(jì)源市南北向主干道，快車道為水泥混凝土路面，修建于上世紀(jì)90年代，因各種原因，板底脫空嚴(yán)重。在2008年4月開(kāi)始對(duì)水泥混凝土路面的脫空、錯(cuò)臺(tái)、斷板進(jìn)行維修，在對(duì)脫空板的加固中，為確保加固效果，施工中從原材料、施工工藝等方面采取措施，確保脫空部位的灌填密實(shí)。

3 水泥混凝土路面注漿處治材料及技術(shù)要求

為確保注漿的加固效果，要求注漿材料具有以下特點(diǎn):

(1)早期強(qiáng)度高，盡快形成一定的強(qiáng)度及早通車。

(2)流動(dòng)性好。注漿加固是在一定壓力下將漿體壓到板下空隙的，若其本身黏度大，流動(dòng)性不好，在注漿過(guò)程中不能充分注入空隙，將直接影響的注漿質(zhì)量。

(3)無(wú)離析、無(wú)泌水。為保證足夠的流動(dòng)性，注漿材料往往采用了水量較大的配合比，其結(jié)果使?jié){體很容易出現(xiàn)離析、泌水和收縮，不僅降低了加固層與水泥混凝土板的黏結(jié)，而且大量的泌出水還會(huì)滲入到基層材料中，降低基層材料的穩(wěn)定性，加劇脫空現(xiàn)象。

(4)無(wú)收縮。注漿加固層的收縮將造成板體與基層之間的黏結(jié)力，從而影響到加固效果。

3.1 注漿材料與配合比

(1)水泥。采用42．5R硅酸鹽水泥，施工水泥進(jìn)場(chǎng)后應(yīng)送實(shí)驗(yàn)室復(fù)查，合格后方準(zhǔn)使用。

(2)粉煤灰選用干排Ⅱ級(jí)粉煤灰。粉煤灰中的SiO2，AL2O3，F(xiàn)e2O3的含量不應(yīng)該小于70%，燒矢量不應(yīng)超過(guò)30%，使用時(shí)必須將凝固結(jié)塊的粉煤灰打碎并過(guò)篩。

(3)砂。細(xì)度模數(shù)為12，最大粒徑小余0．6MM，含泥量小余1%。(4)水。采用飲用水。

(5)外加劑。適量的膨脹劑，減水劑，用量通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定。

3.2 注漿材料的配合比

水泥:粉煤灰:膨脹劑:早強(qiáng)劑:水=1:3:0．08:0．12:1．65。

3.3 注漿

壓強(qiáng)一般要求1MPa-1．5MPa，錯(cuò)臺(tái)處理時(shí)壓強(qiáng)可達(dá)2．0MPa，鄰孔或接縫冒漿時(shí)，應(yīng)以木契或麻繩填堵。

3.4 清洗,養(yǎng)生

注漿后及時(shí)沖洗清除路表面浮漿，養(yǎng)生3d內(nèi)不得有重車行駛。

3.5 記錄有專人逐孔記錄孔號(hào)、孔深、穩(wěn)定壓力、最大壓力、施壓時(shí)間，終壓時(shí)間、注漿量等，并整理歸檔。

4 注漿施工

混凝土注漿工藝包括定位、鉆孔、制漿、壓漿、壓漿孔封堵、交通控制、彎沉檢測(cè)7道工藝，工藝要求如下:

(1)定位。由監(jiān)理人員和施工技術(shù)人員根據(jù)外觀及彎沉檢測(cè)相結(jié)合的方法調(diào)查確定脫空版，用油漆標(biāo)畫需要壓漿的板塊。注漿孔位布設(shè)根據(jù)混凝土面板尺寸、裂縫狀況以及注漿機(jī)械確定，一般一塊混凝土面板取4至6孔。鉆孔位置距板自由邊和裂縫不得大于50cm--100cm。鉆孔定位很重要，要不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，力爭(zhēng)孔位在脫空深度最大處。

(2)鉆孔。施工人員使用鉆孔取芯機(jī)按標(biāo)定位置專孔，鉆孔深度到路基頂面，并設(shè)專人量測(cè)并記錄孔深。

(3)制漿。按規(guī)定配合比將水泥、粉煤灰、外加劑加入灰漿拌合機(jī)中先干拌兩遍，然后再逐漸加水濕拌。水加完后持續(xù)拌合直至均勻無(wú)灰團(tuán)方可使用，且使用過(guò)程中應(yīng)使拌合機(jī)持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)以免灰漿沉淀，同時(shí)每次投料應(yīng)與注漿量大致相當(dāng)，防止灰漿在攪拌機(jī)中存放時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。

(4)壓漿。用壓漿泵將拌好的灰漿由壓漿孔壓入混凝土板底，壓力控制在1．5MPa左右，直至鄰孔或接縫中溢漿或無(wú)溢漿而板塊略有上升為止。壓漿過(guò)程中溢漿的孔要及時(shí)用圓木塞封堵，以防止壓力過(guò)度散失，注漿口也應(yīng)在壓漿頭拔出后及時(shí)用木塞封堵，防止灰漿返流，所有木塞應(yīng)保持3至5分鐘方可拔除。

(5)注漿孔封堵。木塞拔出后，用灰漿或取出的混凝土芯將注漿孔封嚴(yán)。

(6)交通控制。壓漿施工完成后仍繼續(xù)控制交通，壓漿板禁止車輛通行，以利漿液凝固后強(qiáng)度的增強(qiáng)，待強(qiáng)度滿足要求后方可開(kāi)通交通。一般為7d。

(7)彎沉檢測(cè)。壓漿完成3d以后，用JN-150黃河車及貝克曼梁復(fù)測(cè)壓漿板四角的回彈彎沉值，當(dāng)彎沉值超過(guò)0．3mm時(shí)，應(yīng)重新鉆孔補(bǔ)壓。

5 結(jié)語(yǔ)

注漿技術(shù)作為一種治理舊水泥混凝土路面板脫空病害的養(yǎng)護(hù)技術(shù)，因它所具有的成本低、見(jiàn)效快、操作簡(jiǎn)便，對(duì)車輛影響小等優(yōu)點(diǎn)，正在被廣泛應(yīng)用到其它越來(lái)越多的方面。沁園路、天壇路從維修至今，路面狀況和行車質(zhì)量都有了很大的改觀，取得了一定的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益。

[1] JTG F30---2003 公路水泥混凝土路面施工技術(shù)規(guī)范.

[2] 混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范 GB50204---2002.