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浅谈旧水泥混凝土路面治理如何利用灌浆技术

    摘要 :水泥混凝土路面是我国公路路面主要形式之一,在我国公路网构成中占有较大比重。但在使用过程中该种路面会产生诸多痛害,本文通过对旧水泥混凝土路面板唧泥、脱 空等主要病害的分析,提出采用灌浆技术来解决此类病害,并从经济的角度评价了灌浆技术的可行性。 
    关键词:道路工程;水泥混凝土路面;灌浆治理;评定
    笔者参加了福建s306线部份公路水泥混凝 土路 面改建工程试验路段的施工,采用灌浆技术治理原水泥混凝土路面.并对施工单位的各施工项目进行了跟踪检测,在室内对浆液 的配合 比进行了对比实验。灌浆技术在该路段取得了良好的效果 。 
一、水泥混凝土面板唧泥、脱空现象的主要原因
    水泥混凝土路面在我国公路网构成中占有较大比重,它具有强度高、刚度大、受温度影响小、使用寿命长等优点。但水泥混凝土路面接缝较多。对超载较为敏感,易发生脱空、唧泥、裂缝等先期病害,从而导致路面的破损与断裂。 
    唧泥和脱空病害的产生有其内在因素和外界因素:内在因素是基层本身的质量、组成以及混凝土面板接缝状况:外界因素则是汽车荷载和气候变化。水泥混凝土路面在重车荷载的反复作用下,板下基(垫)层将产生累积塑性变形,使混凝土板的局部范围不再与基层保持连续接触,于是水泥混凝 土路 面板底与基 (垫 )层 之间将出现微小的空隙,即出现了板下局部脱空。或称为原始脱空区。同时温度、湿度的变化,以及板内温度的非线形分布。引起板向上或向下的翘曲,加速了板与基础之间的分离,形成板底脱空。脱空的出现义为水的浸入创造了条件,当路面接缝或裂缝养护不及时时,雨水从破损处侵入基层,渗入的水将在板下形成积水 (自由水)。积水与基层材料中的细料形成泥浆,并沿面板接缝缝隙处喷溅出来,形成唧泥。唧泥的出现进一步加剧了板底的脱空。这样周而复始,恶性循环,最终导致路面的损坏。 
二 、脱空板确定 
    1、脱空板确定方法 我国交通部行业标准《公路水泥混凝土路面养护技术规范》(JTJ073.1—2001)(以下简称《规范》)中明确规定水泥混凝土面板脱空位置的确定可采用弯沉测定法。 
    2、检测方法  该公路试验段为一级公路,建于 1994年,设计板厚22cm。主要采用弯沉指标来确定脱空板。首先选取水泥混凝土面板荷载最不利作用位置作为检测点,宜选取横缝及纵缝附近的点。采用两台5.4m长杆弯沉仪及 BZZ一100标准轴载 (后轴轴载为100测定车。检测点分主点、副点。主点位于板横缝前10cm,加卸载。剐点在横缝后l0cm,无荷载(正常行车方向为前)。将一台弯沉仪置于生点。即测定车的轮隙中间;另一台弯沉仪置于副点处。分别测定主、副点弯沉(按前进方向右轮测试)。右轮处于纵缝30cm左右。在《美 国路面修复手册》中规定,凡弯沉值超过0.635mm的,应确定为板块脱空。根据我国公路修建状况和检测仪器的实际情况,有关专家椎荐凡弯沉值超过 0.2mm的。应确定为面板脱空(详见规范)。在本实验路段 ,采用双指标控制,即主点弯沉大于0.2mm或差异弯沉 (主点一副点 )大于0.06mm的,均认为板底可能出现脱空现象。 
三、加固机理 
    在现有混凝土路面设计理论中 ,我们把混凝土板看作是小挠度弹性薄板,其假定条件是面板与地基问完全接触(不脱空)。同时混凝土板是一种准脆性材料 。抗压强度高、抗弯拉性能差。在正常情况下.面板均匀支承时,无论荷载作用位置,应力都较小。而一旦脱空,板角处由于基础支撑的丧失处于悬臂状态,板内将产生过大的廊力、剪力,混凝士板很快达到极限寿命。水泥混凝土面板灌浆是通过注浆管,施加一定压力将浆液均匀注入板底空隙 、板下基 (垫 )层中,以充填、渗透、挤密等方式,赶走板底、基层裂隙中的积水、空气后占据其位置,经人工控制一段时间后,浆液将原米的松散颗粒或裂隙胶结为整体形成一个良好的“结石体”。灌浆改善了板底原有受力状态,恢复板体与地基的连续性。达到加固基础,治理病害的目的。 
    1、浆液材料基本要求常用的水泥浆材料包括:水泥、粉煤灰、水、外加剂等。将浆体制成7.07x7.07 x 7.07cm立方体试件,标准养护7d,其抗压强度应到 5MPa以上。浆体应具有良好的可泵性、和易性、保水性。浆体过稠不能均匀布满板底空隙,浆体过稀,干缩性大。在施工中,笔者认为为防止浆体的干缩。浆液中宜掺加一定量膨胀剂。流动度是影响可灌性 的主要因素,一般流动度越高,可灌性就越好。由于在现行规范中未对此做明确规定,参照预制梁板压浆施工经验,采用水泥浆稠度试 验漏斗 (体积 1725rnl±5m1),以浆体自由全部流完的时间作为流动度来控制(详见《公路桥涵施工技术规范》JTJ041—2000附录G—11)。其中,在室温条件下,纯水的流出时间为8s(室内试验结果)。水泥净浆不管掺或不掺减水剂,其流动性都比相同条件下水泥粉煤灰浆体的流动性要好。因此,可以看出,二级粉煤灰单位体积的需水量要大于水泥。对于不掺减水刺的水泥净浆,其流动度不应小于16s;掺减水剂的浆体可减小到 12s;流动度最大应不大于26s。在施工中。笔者认为浆体流动度不宜过小,控制在20—30s之间较好。否则会产生泌水现象。 
    2、试验资料 在相同水灰比情况下,流动性随着水泥与粉煤灰的比例产生变化。同时,粉煤灰比例也影响水泥浆的后期强度。在相同条件下,水灰比越大,则浆体的强度会逐渐降低。因此,不宜采用过大的水灰比;根据上述试验结果,在施工中采用的浆液配比为:水泥:粉煤灰:水:早强剂=1:0.5:0.7+0.5%。在取得大流动性的前提下,保证了浆液的强度。 
    3、灌浆技术的实施 孔位布设一般为3—5孔,应根据混凝土面板尺寸、裂缝状况以及灌浆机械等确定。灌浆孔大小应和灌注嘴大小一致 ,一般为5cm左右。灌浆顺序从沉降量大的地方开始,由远到近。由大到小。灌浆压力的控制应视混凝土板的损坏及脱空情况具体确定。当浆液从接缝处或另一注浆孔冒出,就可认为完成该孔注浆,即停止注浆 ,迅速移至另一注孔继续作业。压力一般控制在 1MPa-4MPa之间,并停留3min一5min,效果较好。 
    4、灌浆效果评定 灌浆后,应在7d龄期后,再次测量主点弯沉值和副点弯沉值。当主点或差异弯沉值均低于设计要求值时,可认为灌浆效果已经达到。灌浆前数值均大于控制指标,认为板底出现脱空,需灌浆处治。经检测可看出,原混凝土面板通过灌浆提高了板底承载力。 
    5、经济效益评价 灌浆处治旧水泥混凝土路面早中期破坏与“换板”相比最大的优点就是利用原路面板。其直接成本随脱空情况及处治目的不同而不同.一般介于10一30元/m 左右。 “换板”翻修混凝土路面每平方米成本一般需 120一140元。与后者相比,前者的直接成本明显低。灌浆作为一种治理混凝土路面病害、及时可行的科学养护技术,具有成本低。见效快,操作简便,对车辆行驶影响小,受自然因素影响小等优点。在公路施工和养护工程中,具有可观的经济效益和社会效益。 
四、结语 
    1、产生脱空板的原因有:填缝料的失效,水的浸入,基层材料中的细集料 因此,必须加强接缝的养护,及时疏导路面积水,来预防防治路面先期病害。在基(垫)层施工中.应严格控制混合料中的细集料含量。 
    2、大多数破损板本身的质量良好 ,病害主要是由于下承层造成的。有关资料建议灌浆钻孔深度一般为混凝士板底 3-5cm,根据施工经验.钻孔深度应穿透基层达到垫层中。传统的“换板”只能改善板本  身状态.而板下灌浆通过灌浆压力可把浆液渗透到相邻混凝土板下,起到灌浆一块板加固几块板的作用。  
    3、灌浆技术作为一种新型的加固技术。可广泛地使用到公路施工  其他方面.如:高速公路桥头跳车、软土地基处理、机场路加固等。而且  由于其处治质量主要控制指标——弯沉与旧板加铺沥青混凝士面层  的设汁指标相吻合,具有一定科学性.所以也适用于旧板加罩沥青面  层的旧板加固中。  
    4、要治理水泥混凝土路面的唧泥、脱壳等病害,延长水泥混凝土路面的使用周期,提高投资效益.需要设计、施工、养护管理各方主体各负其责,分头把关,按照行业规范标准,结合工程实际,严格履行各自职能,相信这一顽疾一定会得到根治。
      参考文献 
      [1]Bridgescape:The  Art  of  Designing  Bridges  Frederick  Gottemoeller John Wiley& Sons.Inc.1998 ISBN:O-471-29296-6.P2-6. 
      [2]张登良、王哲人。水泥混凝土路面,人民交通出版社 1998. 
      [3]吕伟民、严家汲《水泥混凝土路面再生技术》人民交通出版社.
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