灌漿技術(shù)處治舊水泥混凝土路面

吳賓

(保定市清苑縣交通局)

1 水泥混凝土面板唧泥、脫空形成主要原因

唧泥和脫空病害的產(chǎn)生有其內(nèi)在因素和外界因素。內(nèi)在因素是基層本身的質(zhì)量、組成以及混凝土面板接縫狀況;外界因素則是汽車荷載和氣候變化。我國路面基(墊)層材料一般都選用穩(wěn)定類集料，其模量遠(yuǎn)小于混凝土面層的模量。水泥混凝土路面在重車荷載的反復(fù)作用下，板下基(墊)層將產(chǎn)生累積塑性變形，使混凝土板的局部范圍不再與基層保持連續(xù)接觸，于是水泥混凝土路面板底與基(墊)層之間將出現(xiàn)微小的空隙，即出現(xiàn)了板下局部脫空，或稱為原始脫空區(qū)。同時溫度、濕度的變化，以及板內(nèi)溫度的非線形分布，引起板向上或向下的翹曲，加速了板與基礎(chǔ)之間的分離，形成板底脫空。脫空的出現(xiàn)又為水的浸入創(chuàng)造了條件，當(dāng)路面接縫或裂縫養(yǎng)護(hù)不及時，雨水從破損處侵入基層，滲入的水將在板下形成積水(自由水)。積水與基層材料中的細(xì)料形成泥漿，并沿面板接縫縫隙處噴濺出來，形成唧泥。唧泥的出現(xiàn)進(jìn)一步加劇了板底的脫空。這樣周而復(fù)始，惡性循環(huán)，最終導(dǎo)致路面的損壞。

2 脫空板確定

2.1 脫空板確定方法

脫空板可采用人工觀察法、彎沉測定法等方法來確定。人工觀察法是通過肉眼觀察接縫、裂縫、唧泥等情況初步判定脫空。當(dāng)重車行過，能感到混凝土板有豎直位移時，或下雨之后有明顯唧泥現(xiàn)象的板塊，可認(rèn)為是脫空。這種方法的缺點是主觀性強(qiáng)，即便是有經(jīng)驗的工程師也不能避免錯判、漏判。彎沉測定法是測試板角彎沉，如果超過某一限值，即認(rèn)為存在脫空。我國交通部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《公路水泥混凝土路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》(JTJ073.1－2001)(以下簡稱《規(guī)范》)中也明確規(guī)定水泥混凝土面板脫空位置的確定可采用彎沉測定法。

2.2 檢測方法

上海某公路試驗段為一級公路，建于1997年，設(shè)計板厚24cm。主要采用彎沉指標(biāo)來確定脫空板。首先選取水泥混凝土面板荷載最不利作用位置作為檢測點，宜選取橫縫及縱縫附近的點。采用兩臺5.4m長桿彎沉儀及BZZ－100標(biāo)準(zhǔn)軸載(后軸軸載為10t)測定車。檢測點分主點、副點。主點位于板橫縫前10cm，加卸載。副點在橫縫后10cm，無荷載(正常行車方向為前)。將一臺彎沉儀置于主點，即測定車的輪隙中間;另一臺彎沉儀置于副點處。分別測定主、副點彎沉(按前進(jìn)方向右輪測試)。右輪處于縱縫30cm左右。在《美國路面修復(fù)手冊》中規(guī)定，凡彎沉值超過0.635mm的，應(yīng)確定為板塊脫空。根據(jù)我國公路修建狀況和檢測儀器的實際情況，有關(guān)專家推薦凡彎沉值超過0.2mm的，應(yīng)確定為面板脫空(詳見規(guī)范)。在本實驗路段，采用雙指標(biāo)控制，即主點彎沉大于0.2mm或差異彎沉(主點—副點)大于0.06mm的，均認(rèn)為板底可能出現(xiàn)脫空現(xiàn)象。

3 加固機(jī)理

3.1 漿液材料基本要求

常用的水泥漿材料包括水泥、粉煤灰、水、外加劑等。將漿體制成7.07cm×7.07cm×7.07cm立方體試件，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)7d，其抗壓強(qiáng)度應(yīng)到5MPa以上。漿體應(yīng)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，干縮性大。在施工中，為防止?jié){體的干縮，漿液中宜摻加一定量膨脹劑。流動度是影響可灌性的主要因素，一般流動度越高，可灌性就越好。由于在現(xiàn)行規(guī)范中未對此做明確規(guī)定，參照預(yù)制梁板壓漿施工經(jīng)驗，采用水泥漿稠度試驗漏斗(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(shù)規(guī)范》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(nèi)試驗結(jié)果)。表1列出了在標(biāo)準(zhǔn)條件下，不同水灰比、不同材料配比之間的流動度結(jié)果及試件強(qiáng)度。從表中可發(fā)現(xiàn)水泥凈漿不管摻或不摻減水劑，其流動性都比相同條件下水泥粉煤灰漿體的流動性要好。因此，可以看出，二級粉煤灰單位體積的需水量要大于水泥。文獻(xiàn)(1)中提出:對于不摻減水劑的水泥凈漿，其流動度不應(yīng)小于16s;摻減水劑的漿體可減小到12s;流動度最大應(yīng)不大于26s。在施工中，漿體流動度不宜過小，控制在20～30s之間較好。否則會產(chǎn)生泌水現(xiàn)象。

3.2 試驗資料

從表中可看出，在相同水灰比情況下，流動性隨著水泥與粉煤灰的比例產(chǎn)生變化。同時，粉煤灰比例也影響水泥漿的后期強(qiáng)度。在相同條件下，水灰比越大，則漿體的強(qiáng)度會逐漸降低，因此，不宜采用過大的水灰比;根據(jù)上述試驗結(jié)果，在施工中采用的漿液配比為m水泥∶m粉煤灰∶m水∶m早強(qiáng)劑=1∶0.5∶0.7+ 0.5%。在取得大流動性的前提下，保證了漿液的強(qiáng)度。

表1 漿液流動度及力學(xué)試驗指標(biāo)

4 灌漿技術(shù)的實施

孔位布設(shè)一般為3～5孔，應(yīng)根據(jù)混凝土面板尺寸、裂縫狀況以及灌漿機(jī)械等確定。灌漿孔大小應(yīng)和灌注嘴大小一致，一般為5cm左右。灌漿順序從沉降量大的地方開始，由遠(yuǎn)到近，由大到小。灌漿壓力的控制應(yīng)視混凝土板的損壞及脫空情況具體確定。當(dāng)漿液從接縫處或另一注漿孔冒出，就可認(rèn)為完成該孔注漿，即停止注漿，迅速移至另一注孔繼續(xù)作業(yè)。壓力一般控制在1～4MPa之間，并停留3～5min，效果較好。

5 灌漿效果評定

灌漿后，應(yīng)在7d齡期后，再次測量主點彎沉值和副點彎沉值。當(dāng)主點或差異彎沉值均低于設(shè)計要求值時，可認(rèn)為灌漿效果已經(jīng)達(dá)到。試驗段灌漿前后彎沉資料見表2。表2中灌漿前數(shù)值均大于控制指標(biāo)，認(rèn)為板底出現(xiàn)脫空，需灌漿處治。從檢測資料可看出，原混凝土面板通過灌漿提高了板底承載力。

表2 試驗段灌漿前后彎沉對照表 mm

續(xù)表2

6 經(jīng)濟(jì)效益評價

灌漿處治舊水泥混凝土路面早中期破壞與“換板”相比最大的優(yōu)點就是利用原路面板。其直接成本隨脫空情況及處治目的不同而不同，一般在10～30元/m2左右。“換板”翻修混凝土路面成本一般需120～140元/m2。與后者相比，前者的直接成本明顯低。灌漿作為一種治理混凝土路面病害、及時可行的科學(xué)養(yǎng)護(hù)技術(shù)，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(yōu)點。在公路施工和養(yǎng)護(hù)工程中，具有可觀的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

7 結(jié)語

(1)灌漿技術(shù)作為一種新型的加固技術(shù)，可廣泛地使用到公路施工其他方面，如高速公路橋頭跳車、軟土地基處理、機(jī)場路加固等。而且由于其處治質(zhì)量主要控制指標(biāo)——彎沉與舊板加鋪瀝青混凝土面層的設(shè)計指標(biāo)相吻合，具有一定科學(xué)性，所以也適用于舊板加罩瀝青面層的舊板加固中。

(2)大多數(shù)破損板本身的質(zhì)量良好，病害主要是由于下承層造成的。有關(guān)資料建議灌漿鉆孔深度一般為混凝土板底3～5cm，根據(jù)施工經(jīng)驗，鉆孔深度應(yīng)穿透基層達(dá)到墊層中。傳統(tǒng)的“換板”只能改善板本身狀態(tài)，而板下灌漿通過灌漿壓力可把漿液滲透到相鄰混凝土板下，起到灌漿一塊板加固幾塊板的作用。

(3)產(chǎn)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(xì)集料流失。因此，必須加強(qiáng)接縫的養(yǎng)護(hù)，及時疏導(dǎo)路面積水，以預(yù)防路面先期病害。在基(墊)層施工中，應(yīng)嚴(yán)格控制混合料中的細(xì)集料含量。

［1］ 田波等.水泥混凝土路面脫空的檢測及對策［J］.華東公路，2002.134.

［2］ 黃彭.現(xiàn)有水泥混凝土路面板整治、補(bǔ)強(qiáng)措施實施要點.