水泥砼路面是我國公路路面主要形式之一,在我國公路網構成中佔有很大比重。它具有強度高、剛度強、受溫度影響小、使用壽命長等優點。但水泥砼路面接縫較多,對超載較為敏感,易發生脫空、裂縫等先期病害,從而導致路面的破損。如何治理與預防脫空等病害,搞好水泥砼路面的養護,延長公路的使用壽命,改善其通行能力,具有十分重要的意義。筆者參加了G204鹽城南段改建工程路段的施工,採用壓漿技術處理原水泥砼路面,壓漿技術在該路段取得了良好的效果。
1 水泥砼面板脫空形成主要原因
脫空危害的產生原因主要來自兩方面:
①內在因素:是基層本身的質量、組成以及砼面板接縫狀況;
②外界因素:汽車荷載和氣候變化(影響很小)。目前,我國路面基層材料通常都選用穩定類集料,其模量遠小於砼面層的模量。水泥砼路面在重車荷載的反覆作用下,板下基層將產生累積塑性變形,使砼板的局部範圍不再與基層保持連續接觸,所以水泥砼路面板底與基層之間將出現空隙,即脫空。同時,當路面接縫與裂縫養護不及時,雨水從破損處侵入基層,此時將在板下形成積水。積水與基層材料中的細料形成泥漿,並沿面板接縫處噴濺出來,這種現象的出現進一步加劇了板底的脫空。這種惡性循環最終導致路面損壞。
2 脫空板確定
2.1 脫空板確定方法
脫空板的確定方法主要有人工觀察法(這種方法的缺點是主觀性太強,即使有經驗的工程師也不能避免錯判、漏判)和彎沉測定法。彎沉測定法是測試板角彎沉,如果超過某一極限值,即認為存在脫空。我國交通部行業標準《公路水泥砼路面養護技術規範》(JTJ073.1-2001)(以下簡稱《規範》)中也明確規定水泥砼面板脫空位置的確定可採用彎沉測定法。
2.2 檢測方法
G204國道鹽城南段為二級公路,始建於1993年,設計板厚20cm。主要採用彎沉指標來確定脫空板。首先對所有板塊進行測定,然後採用兩臺5.4m長杆彎沉儀及BZZ-100標準軸載(後軸軸載為10t)測定車。檢測點分別為橫縫前、後10cm處。在《美國路面修復手冊》中規定,凡彎沉值超過0.635mm的,應確定為板塊脫空。根據我國公路修建狀況和檢測設備的實際情況,有關專家推薦凡彎沉值超過0. 2mm的,應確定為面板脫空(詳見《規範》)。在本實驗路段中,彎沉值大於0.4mm的,均認為板底可能出現脫空現象。
3 加固機理
在現有砼路面設計理論中,我們把砼板看作是小撓度彈性薄板,它是一種準脆性材料,抗壓強度高、抗彎拉性能差。其假定條件是面板與地基間完全接觸(不脫空)。在正常情況下,面板均勻支承時,無論荷載作用位置,應力都較小。如果脫空,板角處由於基礎支撐的喪失處於懸臂狀態,板內將產生過大的應力、剪力,砼板很快達到極限壽命。水泥砼面板壓漿是通過注漿管,施加一定壓力將漿液均勻注入板底空隙、板下基層中,以充填、滲透等方式,趕走板底、基層裂隙中的積水、空氣,再經人工控制一段時間後,漿液將原來的鬆散顆粒或裂隙膠結為整體,形成一個良好的「結石體」。壓漿改善了板底原有受力狀態,恢復板體與地基的連續性。達到加固基礎的目的。
3.1 漿液材料基本要求
採用的水泥漿材料包括:水泥、粉煤灰、水、外加劑等。將漿體製成7.07×7.07×7.07cm立方體試件,標準養護28d,其抗壓強度應到7.5MPa以上。漿體應具有良好的可泵性、和易性、保水性,漿體過稠不能均勻布滿板底空隙,漿體過稀,幹縮性大。流動度是影響可壓性的主要因素,一般流動度越高,可壓性就越好。在施工現場,我們參照預製梁板壓漿施工經驗,採用水泥漿稠度試驗漏鬥(體積1725ml±5ml),以漿體自由全部流完的時間作為流動度來控制(詳見《公路橋涵施工技術規範》JTJ041-2000附錄G-11)。其中,在室溫條件下,純水的流出時間為8s(室內試驗結果)。
4 壓漿技術的實施
孔位布設應不少5孔,呈梅花型。壓漿壓力的控制應視砼板的損壞及脫空情況具體確定。當漿液從接縫處或另一注漿孔冒出,就可認為完成該孔注漿,即停止注漿,迅速移至另一注孔繼續作業。壓力一般控制在1MPa-4MPa之間,並停留3min-5min,效果較好。在這提出在施工時要注意安全,可能會出現爆管。
5 壓漿效果評定
壓漿後,應在28d後再次對板塊進行測定。如強度達不到設計要求,可進行二次壓漿。
6 經濟效益評價
壓漿處理舊水泥砼路面早中期破壞與「換板」相比最大的優點就是利用原路面板。其直接成本隨脫空情況及處理目的不同而不同,一般介於50—70元/ m2左右。 「換板」翻修砼路面每m2成本一般需110—150元。與後者相比,前者的直接成本明顯低。壓漿作為一種治理砼路面病害、及時可行的科學養護技術,具有成本低,見效快,操作簡便,對車輛行駛影響小,受自然因素影響小等優點。在公路施工和養護工程中,具有可觀的經濟效益和社會效益。
7 結語
7.1 壓漿技術作為一種很有效的加固技術,可廣泛地應用於等級較高的道路。
7.2 大多數破損板本身的質量較好,病害主要是由於下基層造成的。板下壓漿通過壓漿壓力可把漿液滲透到相鄰砼板下,起到壓漿一塊板加固幾塊板的作用。
7.3 產生脫空板的原因有:填縫料的失效,水的浸入,基層材料中的細集料。因此,必須加強接縫的養護,及時疏導路面積水,來預防防治路面先期病害。在基(墊)層施工中,應嚴格控制混合料中的細集料含量。
參考文獻:
[1]田波等,水泥砼路面脫空的檢測及對策,華東公路,2002,134。