灌漿技術在治理和預防混凝土路面病害中的應用

柳光偉

(黑龍江省煤田地質(zhì)測試研究中心)

灌漿技術在治理和預防混凝土路面病害中的應用

柳光偉

(黑龍江省煤田地質(zhì)測試研究中心)

摘 要:介紹了混凝土路面病害的判定方法，以及其預防和治理的原理和操作要點。

關鍵詞:灌漿技術;混凝土路面;應用

0 前言

混凝土路面是我國公路路面主要形式之一，在我國公路網(wǎng)構成中占有較大比重。它具有強度高、剛度大、受溫度影響小、使用壽命長等優(yōu)點。但混凝土路面接縫較多，對超載較為敏感，易發(fā)生脫空、噴泥、裂縫等先期病害，從而導致路面的破損。如何智力與預防脫空、噴泥等病害，搞好混凝土路面的養(yǎng)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。

1 噴泥、脫空形成主要原因

噴泥和脫空病害的產(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解封情況;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，其模量遠小于混凝土面層的模量?；炷谅访嬖谥剀嚭奢d的反復作用下，板下基(墊)層將產(chǎn)生累計塑性變形，使混凝土板的局部范圍不再與基層保持連續(xù)接觸，于是混凝土路面板底與基(墊)層之間將出現(xiàn)微笑的空隙，即出現(xiàn)了，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，當路面接縫或裂縫養(yǎng)護不及時，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料形成泥漿，并沿面板接縫縫隙處噴濺出來，形成噴泥。噴泥的出現(xiàn)進一步加劇了板底的脫空。這樣周而復始，惡性循環(huán)，最終導致路面的損壞。

2 脫空板的確定

2.1 脫空板的確定方法

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、噴泥等情況初步判定脫空。當重車行過，能感到混凝土板有豎直位移時，或下雨之后，有明顯噴泥現(xiàn)象的板塊，認為是脫空。這種方法的確定是主觀性強，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，即認為存在脫空。我國交通部行業(yè)標準《公路水泥混凝土路面養(yǎng)護技術規(guī)范》(JTJ073.1-2001)(以下簡稱《規(guī)范》)中也明確規(guī)定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

首先選取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5.4 m長桿彎沉儀及BBZ-400標準軸載(后軸軸載為10 t)測定車。監(jiān)測點分主點、副點。主點位于板橫縫前10 cm，加卸載。副點在恒豐后10 cm，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(按前進方向右輪測試)。右輪處于縱縫30 cm左右。在《美國路面修復手冊》中規(guī)定，凡彎沉值超過0.635 mm的，應確定為板塊脫空。根據(jù)我國公路修建狀況和檢測儀器的實際情況，有關專家推薦凡彎沉值超過0.2 mm的，應確定為面板脫空(詳見規(guī)范)。在本實驗路段，采用雙指標控制，即主點彎沉大于0.2 mm或差異彎沉(主點—副點)大于0.06 mm的，均認為板底可能出現(xiàn)脫空現(xiàn)象。

3 加固機理

在有混凝土路面設計理論中，我們把混凝土板看作是小撓度彈性薄板，其假定條件是面板與地基間完全接觸(不脫空)。同時混凝土板是一種準脆性材料，抗壓強度高、抗彎拉性能差。在正常情況下，面板均勻支撐時，無論荷載作用位置，應力都較小。而一旦脫空，板角處由于基礎支撐的喪失處于懸臂狀態(tài)，板內(nèi)將產(chǎn)生過大的應力、剪力，混凝土板很快打擾到極限壽命?；炷撩姘骞酀{是通過注漿管，施加一定壓力將漿液均勻注入板底空隙、空氣后占據(jù)其位置，經(jīng)人工控制一段時間后，漿液將原來的松散顆粒或裂隙膠結為整體，形成一個良好的“結石體”，灌漿改善了板底原有受力狀態(tài)，回復板體與地基的連續(xù)性。達到加固基礎，治理病害的目的。

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7.07 cm×7.07 cm×7.07 cm立方體試件，標準養(yǎng)護7 d，其抗壓強度應到5 MPa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，干縮性大。在施工中，為防止?jié){體的干縮，漿液中宜摻加一些膨脹劑。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。由于子啊現(xiàn)行規(guī)范中未對此做明確規(guī)定，參照預制梁板施工經(jīng)驗，采用水泥漿稠度實驗漏斗(體積1 725 ml±5 ml)，以漿體自由全部流完的時間作為流動度來控制。對于不摻減水劑的水泥凈漿，其流動度不應小于16 s;摻減水劑的漿體可減小到12 s;流動度最大應不大于26 s。在施工中，漿體流動度不宜過小，控制在20～30 s之間較好。否則會產(chǎn)生泌水現(xiàn)象。

3.2 試驗資料

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度。在相同條件下，水灰比越大，則漿體的強度會逐漸降低，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早強劑=1∶0.5∶0.5∶0.005。在取得大流動性的前提下，保證了漿液的強度。

4 灌漿技術的實施

空位布設一般為3～5孔，應根據(jù)混凝土面板尺寸、裂縫狀況以及灌漿機械等確定。灌漿孔大小應和灌注嘴大小一致，一般為5 cm左右。灌漿順序從沉降量大的地方開始，由遠到近，由大到小。灌漿壓力的控制應視混凝土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，就可認為完成該孔的注漿，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1～4 MPa之間，并停留3～5 min，效果較好。

5 經(jīng)濟效益

灌漿處治理舊混凝土路面早中期破壞與:“換板”相比最大的有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，一般介于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。灌漿作為一種智力混凝土路面病害、及時可行的科學防護技術。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(yōu)點。在公路施工和養(yǎng)護工程中，具有客觀的經(jīng)濟效益和社會效益。

6 結語

(1)灌漿技術作為一種新型的加固技術，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、機場路加固等。而且由于其處置質(zhì)量主要控制指標——彎沉與舊板加鋪瀝青混凝土面層的設計指標相吻合，具有一定科學性，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，病害主要由于下承層造成的。有關資料建議灌漿鉆孔深度一般為混凝土板底3～5 cm，根據(jù)施工經(jīng)驗，鉆孔深度應穿透基層達到墊層中。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)生托孔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(yǎng)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。

中圖分類號:U416.216

C

1008-3383(2011)06-0088-01

收稿日期:2011-03-09