混凝土路面填縫施工問(wèn)題的探討

孟江峰

(山西省公路局太原分局勘測(cè)設(shè)計(jì)所，山西太原 030012)

0 引言

接縫是水泥混凝土路面多種病害的根源，而填縫材料工作性能的好壞，對(duì)病害的發(fā)生與否起著決定性作用，同時(shí)還對(duì)提高行車舒適性有一定的作用。

太汾高速公路地處溫帶季風(fēng)氣候區(qū)，最大溫差20℃，年平均降水量500mm。縮縫深度為6cm，寬度為0.5cm。填縫材料為常溫式聚氨酯類。

1 填縫材料的技術(shù)要求

1)灌入稠度(s)。灌入稠度是確定填縫材料是否適宜灌入接縫的一項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)，其值應(yīng)小于20 s。

2)失粘時(shí)間(或固化時(shí)間，h)。失粘時(shí)間是用以確定填縫材料的凝結(jié)時(shí)間，這項(xiàng)指標(biāo)是一項(xiàng)重要指標(biāo)，它對(duì)施工速度和接縫成型起限制作用，其值應(yīng)在6 h～24 h間。

3)彈性(或復(fù)原率，%)。彈性是指填縫材料在不同溫度下的回彈率(復(fù)原率)，其值應(yīng)大于75%。

4)流動(dòng)度(mm)。流動(dòng)度又稱抗高溫流動(dòng)性，次項(xiàng)指標(biāo)用于確定填縫材料在60℃和75℃混凝土坡面條件下的流動(dòng)性，其值應(yīng)為0，即不流動(dòng)。

5)拉伸量(mm)。拉伸量是填縫料在-10℃時(shí)的拉伸功能，其值應(yīng)大于15mm。

6)位移承受系數(shù)(%)。位移承受系數(shù)是填縫料在其使用期限內(nèi)的抗位移能力，是填縫料在接縫內(nèi)可長(zhǎng)期承受的延伸寬度與原接縫寬度的比值，其值應(yīng)大于25%。需要說(shuō)明的是位移系數(shù)同拉伸量是有區(qū)別的，拉伸量是在特定條件下拉伸樣品到破壞的最大值，這已大大超過(guò)位移承受系數(shù)。

2 填縫材料頂面與路面頂差值的探討

聚氨酯填縫料施工完成后，其與接縫的混凝土面粘結(jié)成整體，填縫料將隨著混凝土板的伸縮而受到擠壓或拉伸。

1)如果填縫料與路面相平，隨著路面的使用，接縫的邊角由于承受壓力和應(yīng)力集中損壞后，填縫料面層的邊緣也隨即破壞，從而引起填縫料的連續(xù)破壞，如圖1所示。

圖1 填縫料面層邊緣破壞

2)當(dāng)混凝土面板受溫度影響伸長(zhǎng)時(shí)，填縫材料由于受到擠壓將凸起，必將影響到路面平整度和路容，如圖2所示。

圖2 填縫料受擠壓后凸起

根據(jù)太汾高速公路的具體情況，凸起的高度計(jì)算如下:

混凝土熱脹冷縮的位移量:ΔL=α×ΔT×L。

其中，α為混凝土的熱膨脹系數(shù)，α=6.8×10-6/℃～12.7×10-6/℃;ΔT為構(gòu)件的溫度差，℃，ΔT=K(溫度修正系數(shù)0.7)×Δt(表面溫度差);L為構(gòu)件長(zhǎng)度，mm。

根據(jù)以上計(jì)算可取0.76mm為一塊面板的最大位移量。

其凸起的面積為 0.076×2×3=0.456cm2。

其凸起的高度將大于10mm，凸起量已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)平整度不大于3mm的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。

3)填縫料凸起后，高速高溫的汽車輪胎必將填縫材料粘走一部分，經(jīng)過(guò)多次溫差變化后，填縫材料將不能恢復(fù)到與路面平的施工時(shí)的狀態(tài)，同時(shí)還引起填縫料頂面破壞和脫膠，如圖3所示。

圖3 填縫料頂面破壞及脫膠

3 背襯墊條

背襯墊條在JT/T 203—95公路水泥混凝土路面接縫材料和JTJ 012—94公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范中尚未考慮，在JTJ/T 037.1—2000公路水泥混凝土路面滑模施工技術(shù)規(guī)程中僅做簡(jiǎn)單的要求，根據(jù)我國(guó)在高等級(jí)公路水泥混凝土路面施工應(yīng)用的現(xiàn)狀作以下探討。

背襯墊條脫粘。深—寬比理論是建立在填縫料截面變化相等的基礎(chǔ)上，這就要求一條縫內(nèi)的背襯墊條頂面距路面頂?shù)木嚯x是相等，同時(shí)也就要求了背襯墊條必須與填縫材料不能粘連。

圖4表示一底部未脫膠的縫，縫寬自5mm拉伸到6.52mm時(shí)，填縫材料的形狀，圖中陰影的拋物線面積為:A1=2/3×6.52×h1。

圖4 底部未脫膠的縫

填縫材料拉伸增大的面積為:A2=6.52×30-5×30。

根據(jù) A1=A2，得到 h1=10.49mm。

圖5 底部脫膠的縫

圖5表示一底部脫膠的縫，縫寬自5mm拉伸到6.52mm時(shí)，填縫材料的形狀，圖中陰影部分的面積A3=2×2/3×6.52×h2。

填縫材料拉伸增大的面積為:A4=6.52×30-5×30。

根據(jù) A3=A4，得到 h2=5.25mm。

由于h1比h2大1倍，所以底部粘結(jié)時(shí)，填縫料的表層拉伸量將遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于不粘結(jié)的情況。

綜上所述，填縫施工時(shí)，應(yīng)根據(jù)氣候、溫度和背襯材料的性能來(lái)確定填縫料頂面距路面頂?shù)木嚯x。根據(jù)興六高速公路所處的地理位置和路面填縫施工在冬季的實(shí)際情況，并根據(jù)計(jì)算，建議本條高速公路的填縫料頂面應(yīng)低于路面頂面3mm，同時(shí)建議背襯墊條采用富有彈性、圓柱形(不宜采用方棱柱，是因?yàn)榉嚼庵睦忭斁哂袘?yīng)力集中效應(yīng)，容易破壞填縫材料)，且不能與填縫粘結(jié)的材料。

［1］傅 智.水泥混凝土路面滑模施工技術(shù)［M］.北京:人民交通出版社，2001.

［2］JTJ 040—2002，公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

［3］JTJ/T 037.1—2000，公路水泥混凝土路面滑模施工技術(shù)規(guī)程［S］.

［4］JT/T 203—95，公路水泥混凝土路面接縫材料［S］.