水泥混凝土路面板底脫空的原因及處治措施

周玉婷

(焦作市政工程建設集團有限公司,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

(焦作市政工程建設集團有限公司,河南焦作 454000)

對水泥混凝土路面脫空板的原因進行了分析,闡述了注漿加固機理,重點介紹了注漿施工工藝的應用實踐。

水泥混凝土 脫空 注漿加固

水泥混凝土路面是剛度大、擴散荷載能力強、穩定性好的路面結構，這種路面結構是高級路面的主要形式之一，并在我國得到了長足的發展，但是水泥混凝土路面在使用過程中，在行車荷載和環境作用下，也逐漸出現了路面損壞、使用品質下降的情況，特別是板下基礎產生的塑性變形，致使水泥板的局部不再與基礎保持連續接觸，即出現板下局部脫空。水泥混凝土板出現脫空后，其受力狀況是極不穩定的，將產生過量的彎沉和拉應力，在重復荷載作用下，最終導致混凝土板斷裂、破碎。如果不及時進行識別和處治，勢必造成路面板的斷裂和路面使用性能的加速衰變，這將會帶來高額的養護維修費用和較低的路面使用性能。如何治理與預防脫空，搞好混凝土路面的養護，延長路面使用性能，改善其通行能力，具有十分重要意義。

1 板底脫空產生的原因

(1)基層材料選擇不合理。基層材料級配不夠合理或細料所占比例高，造成基層不耐沖刷，穩定性、防凍性差，容易形成脫空。

(2)接縫、裂縫未及時封填。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一步下降，在行車荷載作用下，強度低的路面就會出現比其他部位更大的變形，且很難恢復而形成脫空，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，兩者對變形的恢復不一樣，基層產生塑性變形累積將會不斷增大，由此出現基層與路面板脫離，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生與發展。

(4)路面排水系統的缺陷。路面排水系統存在缺陷，使本應及時排走的水大量長時間滯留在路面上，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一步沖擊基層并攜帶松散材料沿板縫沖出形成唧泥。

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

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

2 水泥混凝土路面板底脫空區的判別

在對水泥混凝土路面脫空進行判斷時，主要采用了以下幾種方法:

(1)重型車輛通過時，人處于相鄰板上能覺查到垂直的位移和翹動的板塊。

(2)板角相鄰兩條縫隙的填縫材料有嚴重剝落的破壞。

(3)相鄰板出現錯臺5mm以上時，位置較低板一般存在有脫空。

(4)板的接縫和裂縫產生唧泥的位置。

(5)板的接縫兩側彎沉大于0．06mm處。

(6)人工用打錘敲打板塊有空響。

目前，對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，即對混凝土板下和基層的細小空隙進行注漿，其主要目的是恢復對路面結構的支承。注漿加固的機理是:利用液壓、氣壓或電化學原理，施加一定壓力，通過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、空氣后占據其位置，通過凝結和硬化漿液將原來的松散顆粒或裂縫膠結成一個整體，形成一個結構新、防水性能高和化學穩定性良好的“結石體”，把下沉的板塊抬升至原設計高程，使面板重新獲得基層支持，從而達到加固路面，治理病害，延長使用壽命的目的。因此，在對濟源市沁園路、天壇路的水泥混凝土路面病板維修方案比選中，對水泥混凝土路面板底脫空的處理即采用了板底注漿技術進行處置。

沁園路、天壇路均為濟源市南北向主干道，快車道為水泥混凝土路面，修建于上世紀90年代，因各種原因，板底脫空嚴重。在2008年4月開始對水泥混凝土路面的脫空、錯臺、斷板進行維修，在對脫空板的加固中，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。

3 水泥混凝土路面注漿處治材料及技術要求

為確保注漿的加固效果，要求注漿材料具有以下特點:

(1)早期強度高，盡快形成一定的強度及早通車。

(2)流動性好。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，流動性不好，在注漿過程中不能充分注入空隙，將直接影響的注漿質量。

(3)無離析、無泌水。為保證足夠的流動性，注漿材料往往采用了水量較大的配合比，其結果使漿體很容易出現離析、泌水和收縮，不僅降低了加固層與水泥混凝土板的黏結，而且大量的泌出水還會滲入到基層材料中，降低基層材料的穩定性，加劇脫空現象。

(4)無收縮。注漿加固層的收縮將造成板體與基層之間的黏結力，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，施工水泥進場后應送實驗室復查，合格后方準使用。

(2)粉煤灰選用干排Ⅱ級粉煤灰。粉煤灰中的SiO2，AL2O3，Fe2O3的含量不應該小于70%，燒矢量不應超過30%，使用時必須將凝固結塊的粉煤灰打碎并過篩。

(3)砂。細度模數為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，用量通過實驗確定。

3.2 注漿材料的配合比

水泥:粉煤灰:膨脹劑:早強劑:水=1:3:0．08:0．12:1．65。

3.3 注漿

壓強一般要求1MPa-1．5MPa，錯臺處理時壓強可達2．0MPa，鄰孔或接縫冒漿時，應以木契或麻繩填堵。

3.4 清洗,養生

注漿后及時沖洗清除路表面浮漿，養生3d內不得有重車行駛。

3.5 記錄有專人逐孔記錄孔號、孔深、穩定壓力、最大壓力、施壓時間，終壓時間、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7道工藝，工藝要求如下:

(1)定位。由監理人員和施工技術人員根據外觀及彎沉檢測相結合的方法調查確定脫空版，用油漆標畫需要壓漿的板塊。注漿孔位布設根據混凝土面板尺寸、裂縫狀況以及注漿機械確定，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，要不斷總結經驗，力爭孔位在脫空深度最大處。

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

(3)制漿。按規定配合比將水泥、粉煤灰、外加劑加入灰漿拌合機中先干拌兩遍，然后再逐漸加水濕拌。水加完后持續拌合直至均勻無灰團方可使用，且使用過程中應使拌合機持續運轉以免灰漿沉淀，同時每次投料應與注漿量大致相當，防止灰漿在攪拌機中存放時間過長。

(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溢漿而板塊略有上升為止。壓漿過程中溢漿的孔要及時用圓木塞封堵，以防止壓力過度散失，注漿口也應在壓漿頭拔出后及時用木塞封堵，防止灰漿返流，所有木塞應保持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。

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

(7)彎沉檢測。壓漿完成3d以后，用JN-150黃河車及貝克曼梁復測壓漿板四角的回彈彎沉值，當彎沉值超過0．3mm時，應重新鉆孔補壓。

5 結語

注漿技術作為一種治理舊水泥混凝土路面板脫空病害的養護技術，因它所具有的成本低、見效快、操作簡便，對車輛影響小等優點，正在被廣泛應用到其它越來越多的方面。沁園路、天壇路從維修至今，路面狀況和行車質量都有了很大的改觀，取得了一定的經濟、社會效益。

[1] JTG F30---2003 公路水泥混凝土路面施工技術規范.

[2] 混凝土結構工程施工質量驗收規范 GB50204---2002.