水泥混凝土路面板底脫空檢測及防治技術研究

張 明

(上海隧道工程質量檢測有限公司， 上海 201108)

近年來，我國公路水泥凝土路面建設成長空間很大，水泥混凝土路面由于有著高強度、負載能力強以及穩(wěn)定性能好等特性使得使用壽命長，成為我國公路建設的主要選擇方式，但是水泥混凝土路面常常會出現(xiàn)板底脫空、路面出現(xiàn)裂縫等災害。所有道路災難之中，板底脫空是影響最大、后果最嚴重的災害之一。水泥混凝土路面板底脫空是指路面基層之間產(chǎn)生了空隙，是一種結構性的破壞。這種災害如果不及時處理，不提前預防，將會影響道路使用壽命的長短，造成修復上的資金支出以及影響國民出行、貨物運輸，對國家財政支出以及國計民生都有重大影響。

1 水泥混凝土路面板底脫空的成因

造成水泥混凝土路面板底脫空的因素很多，下面，筆者根據(jù)研究的成果，從內因和外因兩個角度，來對水泥混凝土路面板底脫空的成因進行簡單的闡述。

1.1 造成水泥混凝土路面板底脫空的內因

造成水泥混凝土路面板底脫空的內因主要有以下兩個原因。第一個是地形原因。我們知道，我國地勢西高東低，西部以高原為主，而南方道路以平原和丘陵為主，道路建設時公路穿越地區(qū)的地質條件存在很大的差異，縱斷面只能通過高填、深挖、半填半挖等手段來使得路面高度整齊一致，但是，在這種人為操作下，地質條件會存在松緊程度不一的現(xiàn)象，這就使得非天然的路基不均勻沉降，使得公路路基不均衡，這是造成水泥混凝土路面板底脫空的內因，人為無法改變，所以，必須加強高填、深挖、半填半挖的技術，最大力度的縮小地質條件的差異；第二個就是水泥混凝土路面自身存在缺陷。我們知道，水泥混凝土路面基層材料的剛度是遠遠小于水泥混凝土路面的剛度的，在車輛行駛通過之后，面板和基板彎曲變形程度不一樣、恢復能力也不一樣，這就造成面板在承受車輛通行時難以恢復原狀，就會造成路面和基層的脫離，最后變成板底脫空。而目前國家經(jīng)濟的發(fā)展，交通量以及運輸貨物數(shù)量的增多、重量增大，這些都是一個發(fā)展趨勢，而這些負重物對路面的損害短期內無法從根源上解決。

1.2 造成水泥混凝土路面板底脫空的外因

造成水泥混凝土路面板底脫空的外部原因有很多，而且人為可控制性大。下面我們具體闡述造成水泥混凝土路面板底脫空的外因，希望可以減少對路面的破壞。

首先，第一個原因就是地表水的沖刷。這涉及兩個方面的內容，一方面是自然降雨量大小。因為自然降雨的原因，路面接縫處存在滲水、漏水現(xiàn)象。在車輛載重通過的情況下，路面面板和基層面板就會產(chǎn)生高壓水流，侵蝕基層的表明，而沖刷的泥土變成泥漿在承受重量的情況下會噴出，久而久之，路面板底會掏空。另一方面就是路面排水系統(tǒng)的原因。我們知道，自然降雨是人為無法控制的，但是如果我們的道路建設人員可以及時將雨水排走，減少對路面的沖刷，也可以緩解基層掏空的現(xiàn)象。所以，路面排水系統(tǒng)的好壞也會影響基層掏空程度。第二個就是接縫處、裂縫處沒有及時的填縫。當出現(xiàn)裂縫時，如果及時填補，也可以減輕基層掏空程度。接縫處、裂縫處也是雨水滲透的一個重大入口。水的滲透使基層材料強度、剛度更加第，在負重后變形更加嚴重、恢復更加困難，而雨水在負重下持續(xù)不斷的沖刷基層都會是脫空面積進一步擴大，最后形成惡性循環(huán)。第三點是路基密實度不足。路基密實度不足，尤其是高填方路段密實度不足，也是造成水泥混凝土路面板底脫空的重要原因之一，這是由于路基填充的材料在密度上存在差異，造成路面建成以后降沉情況不平衡，從而形成板底脫空。

2 水泥混凝土路面板底脫空的檢測技術

對水泥混凝土路面板底脫空進行檢測可以遭到有效預防、及時整治。水泥混凝土路面板底脫空的檢測方式有以下四種：

2.1 貝克曼梁測定法

應用這樣的方法，需要準備標準車、路面彎沉儀、路表溫度計、皮尺、口哨、白油漆或粉筆、指揮旗等。檢查標準車的性能，為標準車裝好負載，讓標準車按預定的路線行駛，行駛完畢后，通過檢測車胎接地面積的方法了解面板底脫空的情況。這種檢查方法的優(yōu)點在于對儀器要求不高，操作比較簡單，然而它測試步驟多、速度慢、精度低。

2.2 落錘式彎沉儀（FWD）判斷法

落錘式彎沉儀判斷法在國外應用廣泛。這是一種在70年代研究出來的儀器。這種依器能夠模擬車量的荷載，自動檢查路面板底脫空的情況。這種儀器的應用優(yōu)勢為方便、快速、安全、便于人力操作，缺點為只適合應用在長距離的、連續(xù)測定中，否則它將因為數(shù)據(jù)采集不足，所以出現(xiàn)誤判。

2.3 聲振法

聲振法是一種發(fā)出聲波，然后采聲聲波反回來的信息，根據(jù)聲波反回的情況，判斷路面板底脫空情況的儀器。這種方法檢測的安全性強、對環(huán)境的要求少、可操作性強等特點，而且對交通影響小。其速度至少是落錘式彎沉儀（FWD）判斷法的三倍。

2.4 外觀判別法和人工敲擊法

有經(jīng)驗的工作人員可以依靠經(jīng)驗來判斷路面板底脫空的情況。他們或者憑肉眼觀察就能獲得信息，或者可以依靠敲擊面板，通過傾聽回聲，可以獲得相關的信息。憑借經(jīng)驗，工作人員可以了解面板底脫空的范圍和大致的程度。這種判斷方面存在兩個問題：第一，它對工作人員的經(jīng)驗及天賦要求極高，有些工作人員即使有經(jīng)驗，卻缺少天賦，這類工作人員無法完成這樣的操作；或者反之，同樣也無法操作。第二，它的判斷主觀性強，工作人員無法把觀察到的結果準確定量。第三，正因為這種判斷方法難以應用數(shù)據(jù)的方法評估，所以也難以判斷工作人員是不是出現(xiàn)了誤判。

3 水泥混凝土路面板底脫空的防治措施

水泥混凝土路面板底脫空的防治措施也會根據(jù)造成脫空的成因不同而采取不同的措施。下面，筆者將根據(jù)脫空成因總結防治措施。

3.1 選擇良好的基層材料

針對水泥混凝土路面自身存在缺陷的問題，混凝土材料本身就易受水的影響，如果混凝土材料接觸了大量水份，那么物理性能便會產(chǎn)生變化，在自然界中，雨水沖刷的降雨量是不可控制因素，但是我們可以減少雨水積累程度以及基礎抗沖刷的能力。對于增強基礎抗沖刷的能力，就必須在選材過程中嚴格遵守“質量優(yōu)先，兼顧價格”的原則，選擇最適合做混凝土路面的材料。比如當前人們發(fā)現(xiàn)石灰穩(wěn)定土作為路面材料不易受水分影響，在施工時可優(yōu)先選擇使用這種材料。

3.2 優(yōu)化水泥混凝土路面的排水系統(tǒng)

路面排水系統(tǒng)如果良好可以及時將雨水排出去，可以減少雨水對基層的沖刷。所以，在開展水泥混凝土路面施工時，必須優(yōu)化路面的排水系統(tǒng)設計，特別是易積水的地區(qū)，要強化排水設計。當前路面排水設計有兩種。邊緣排水設計，是指排水管道設計在兩側，將積水導向兩側來排水。排水基層結構就是在排水基層下設置不透水的基層，排水基層應該按照強度和透氣性的要求合理選擇材料并進行組裝搭配。

綜上所述，水泥混凝土路面雖然使用壽命長、承重能力高，但是依然存在板底脫空等其他路面損壞，如果對損壞不進行防治，就會影響公路使用壽命，造成經(jīng)濟損失也會對國民生活造成不便，為此，我們應該重視對水泥混凝土公路的保護，盡量通過人為可控制的手段來減少災害發(fā)生的頻率以及損壞的程度，從而提高水泥混凝土路面使用性能以及延長水泥混凝土路面的使用壽命。