灌浆技术在治理和预防混凝土路面病害中的应用

2011-08-15柳光伟

黑龙江交通科技 2011年6期

关键词：灌浆技术混凝土路面应用

柳光伟

(黑龙江省煤田地质测试研究中心)

灌浆技术在治理和预防混凝土路面病害中的应用

柳光伟

(黑龙江省煤田地质测试研究中心)

摘要:介绍了混凝土路面病害的判定方法，以及其预防和治理的原理和操作要点。

关键词:灌浆技术;混凝土路面;应用

0 前言

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。它具有强度高、刚度大、受温度影响小、使用寿命长等优点。但混凝土路面接缝较多，对超载较为敏感，易发生脱空、喷泥、裂缝等先期病害，从而导致路面的破损。如何智力与预防脱空、喷泥等病害，搞好混凝土路面的养护，延长公路的使用寿命，改善其通行能力，具有十分重要的意义。

1 喷泥、脱空形成主要原因

喷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解封情况;外界因素则是汽车荷载和气候变化。我国路面基(垫)层材料一般都选用稳定类集料，其模量远小于混凝土面层的模量。混凝土路面在重车荷载的反复作用下，板下基(垫)层将产生累计塑性变形，使混凝土板的局部范围不再与基层保持连续接触，于是混凝土路面板底与基(垫)层之间将出现微笑的空隙，即出现了，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。脱空的出现又为水的浸入创造了条件，当路面接缝或裂缝养护不及时，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，形成喷泥。喷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。

2 脱空板的确定

2.1 脱空板的确定方法

脱空板可采用人工观察法、弯沉测定法等方法来确定。人工观察法是通过肉眼观察接缝、裂缝、喷泥等情况初步判定脱空。当重车行过，能感到混凝土板有竖直位移时，或下雨之后，有明显喷泥现象的板块，认为是脱空。这种方法的确定是主观性强，即便是有经验的工程师也不能避免错判，漏判。弯沉测定法是测试板角弯沉，如果超过某一限值，即认为存在脱空。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》)中也明确规定混凝土面板脱空位置的确定可采用弯沉测定法。

2.2 检测方法

首先选取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5.4 m长杆弯沉仪及BBZ-400标准轴载(后轴轴载为10 t)测定车。监测点分主点、副点。主点位于板横缝前10 cm，加卸载。副点在恒丰后10 cm，无荷载(正常行车方向为前)。将一台弯沉仪置于主点，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30 cm左右。在《美国路面修复手册》中规定，凡弯沉值超过0.635 mm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，有关专家推荐凡弯沉值超过0.2 mm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0.2 mm或差异弯沉(主点—副点)大于0.06 mm的，均认为板底可能出现脱空现象。

3 加固机理

在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间完全接触(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，面板均匀支撑时，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，板内将产生过大的应力、剪力，混凝土板很快打扰到极限寿命。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、空气后占据其位置，经人工控制一段时间后，浆液将原来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，回复板体与地基的连续性。达到加固基础，治理病害的目的。

3.1 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7.07 cm×7.07 cm×7.07 cm立方体试件，标准养护7 d，其抗压强度应到5 MPa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，为防止浆体的干缩，浆液中宜掺加一些膨胀剂。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。由于子啊现行规范中未对此做明确规定，参照预制梁板施工经验，采用水泥浆稠度实验漏斗(体积1 725 ml±5 ml)，以浆体自由全部流完的时间作为流动度来控制。对于不掺减水剂的水泥净浆，其流动度不应小于16 s;掺减水剂的浆体可减小到12 s;流动度最大应不大于26 s。在施工中，浆体流动度不宜过小，控制在20～30 s之间较好。否则会产生泌水现象。

3.2 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 m水泥∶m粉煤灰∶m水∶m早强剂=1∶0.5∶0.5∶0.005。在取得大流动性的前提下，保证了浆液的强度。

4 灌浆技术的实施

空位布设一般为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5 cm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，就可认为完成该孔的注浆，即停止注浆迅速移至另一注孔继续作业。压力一般控制在1～4 MPa之间，并停留3～5 min，效果较好。

5 经济效益

灌浆处治理旧混凝土路面早中期破坏与:“换板”相比最大的有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10～30元/m2左右。“换板”翻修混凝土路面成本一般需120～140元/m2。与后者相比，前者的直接成本明显低。灌浆作为一种智力混凝土路面病害、及时可行的科学防护技术。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，具有客观的经济效益和社会效益。