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就显的特别重要。
1项目研究探讨背景和基本情况
水泥混凝土路面具有强度高、刚度大、扩散荷载能力强、稳定性好和使用寿命长等优点,因此,水泥混凝土路面得到广泛的应用,特别是高等级、重交通的道路,水泥混凝土路面应用得更广泛。20世纪90年代以来,根据我国的资源条件和公路事业的发展需要,交通部提出了“黑白并举”的路面发展战略,对发展水泥混凝土路面采取了“因地制宜,积极稳妥,确保质量,加快发展”的16字方针,水泥混凝土路面的应用得到迅猛发展。
随着水泥混凝土路面里程的不断增长,路面养护管理工作日益繁重:一是早期修建的水泥混凝土路面大多已接近使用年限,需要翻修;二是近期修建的水泥混凝土路面,由于诸多原因,大多已出现不同程度的损坏。国内早期修建的水泥混凝土路面,主要用于二级以下公路上,设计强度低、面板厚度薄,在车辆荷载及外界因素的作用下,有的修建不久便出现破坏,有的已超过使用年限,大多数进行过罩面、补强或改建。近年修建的水泥混凝土路面,由于施工、养护及自然因素等原因,也出现了不同程度的损坏,虽然这些损坏大多还未严重到影响水泥混凝土路面的正常使用,但随着交通量的增长,损坏逐渐加剧,如不及时维修,将会给以后的养护带来更大的困难;造成不必要经济损失和不良的社会影响。
交通部于2010年在东部交通建设科技项目中立项对水泥混凝土路面养护技术进行了研究。本项目由浙江省交通设计研究院和交通部公路科学研究所承担,浙江省公路管理局,同济大学等单位对该项目进行了研究和探讨。主要针对目前水泥混凝土路面养护中存在的突出问题,研究了水泥混凝土路面结构承载能力检测评价、混凝土抗盐冻、板底灌浆、薄层修补和路面板修复五个方面的关键打桩,提高了提高我国水泥混凝土路面养护水平,并为修订或增补水泥混凝土路面养护技术规范提高了最新的技术内容。
2项目研究探讨概况
浙江省是国内水泥混凝土路面修建里程较多的省份之一,省内通车水泥混凝土路面公路已超过8000km;水泥混凝土路面占高等级路面的比重最大,目前已通车的2000多公里高速公路全部为水泥混凝土路面。浙江交通设计研究院长期重视国内外水泥混凝土路面养护新技术跟踪、引进和消化吸收,并进行积极探索研究。“九五”期间承担了“水泥混凝土路面裂缝修补技术研究”(国家“九五”攻关项目)等项目,近10年来一直与浙江省公路管理局合作,以浙江省内多条水泥混凝土路面公路为依托,开展水泥混凝土路面养护技术的研究。2010年水泥混凝土路面养护技术列入东部项目后,以省内公路为依托,对该技术进行了更为全面、系统的研究。
通过大量的理论分析、室内试验研究,项目在水泥混凝土路面结构能力检测评价、混凝土抗盐冻、板底脱空及其自治薄层修补和路面板修复等方面取得了丰富成果。在工程中的应用表明,这些研究成果具有很强的实用价值,对提高我国水泥混凝土路面养护技术水平、改善水泥混凝土路面的使用性能、延长水泥混凝土路面的使用寿命具有积极的促进作用。
3项目取得的研究探讨成果
本项目立足于水泥混凝土路面养护新技术的研发,对当前水泥混凝土路面养护中存在的突出问题和不足进行了全面、系统、深入的研究。研究取得的主要研究成果如下。
(1)以落锤式弯沉仪为测试手段,路表弯沉盆为主要研究对象,水泥混凝土路面剩余能力的检测与评价技术进行了系统研究,取得如下研究成果:①提出了水泥混凝土路面温度状况的无温度传感器测试(半理论测试)方法。即利用路表温度函数模型和总价气象资料,辅以简单的现场实测温度数据,推算旧水泥混凝土路面瞬时温度状况的(即半理论测试)方法;②建立了水泥混凝土路面板温度梯度与路表弯沉的关系。即建立水泥混凝土路面板温度梯度与路面弯沉的关系式;③对《公路水泥混凝土路面设计规范》(JTGD040-2002)中提出的基层顶面当量回弹性模量的无损测定方法进行了改进;通过大量的对比测试,拗口出利用紫法测定基层顶面当量回弹性模量与实际存在显著差异,在应用时应对其进行修正,并提出了基层顶面当量回弹性模量的参考修正系数;④提出了基于路表弯沉曲线的水泥混凝土路面疲劳损伤度的计算方法,并建立了考虑疲劳损伤影响的路面车辆荷载和温度应力的计算公式;⑤建立了都考虑温度和疲劳损伤影响的旧水泥混凝土路面板剩余寿命无损测试估算方法。通过实践运用表明该方法能够较准确地估算出旧水泥混凝土面板剩余寿命。
(2)通过对水泥混凝土路面盐冻破杯机理及其主要影响因素和水泥混凝土路面盐冻破坏修复材料与修复技术的研究;①首次提出了适合于我国的水泥混凝土路面盐冻试验方法。包括试验装置、试验条件、评价指标;②提出了水泥混凝土路面结冰压测定方法;③借助于本项目提出的盐冻试验方法和结冰压测定方法,首次测得NaCI浓度对饱水度、溶液结冰压和膨胀率的影响数据,并结合盐结晶压和化学侵蚀破杯较全面的解释了混凝土盐冻破坏机进和破杯;④提出了可以使水泥混凝土路面的抗盐冻性能可以提高10倍以上的设计原则与防治技术;⑤优选出了盐冻破坏修复材料,并提出了相应修复工艺
(3)通过对路面板底脱空形式机理及变化规律、板底脱空检测评价方法及其处治技术的研究:①探索提出了路面板底脱空发展变化规律。即通过试验研究典型基层结构的水泥混凝土路面板底脱空的发展变化规律,并建立典型基层水泥混凝土路面板底脱空发展的预估模型;②建立了路面板底脱空检测方法与评价指标。包括测试部位、测试荷载、测试时间、评价指标;③提出了确定路面板底灌浆深度的方法。即根据脱空板底的实际状况,确定浅层灌浆还是深层灌浆方法;④系统提出了路面板底灌浆材料性能指标与要求。通过室内的理亏试验研究,从灌浆材料的可灌性、灌浆效果、强度等等方面对路面板底灌浆材料的性能提出具体的评价方法和指标要求;⑤建立了路面板底灌浆效果检测方法与评价指标。
(4)对水泥混凝土路面薄层修补技术进行了研究,围绕提高薄层修补界面粘结性能,重点研究薄层修补收缩特性和界面处理技术,解决了水泥混凝土面薄层修补关键技术,取得了如下研究成果:①得出水泥混凝土薄层收缩特性,即得出了水泥混凝土薄板收缩应力,应变发展规律及主要影响因素;②提出影响新旧水泥混凝土界面粘结性能的主要因素,包括界面宏观、微观粗糙度,界面剂等;③研究提出了水泥混凝土路面界面处理实用技术――高压水射流+酸蚀的界面处理方法。利用此方法进行界面处理,利用路表原有的宏观粗糙度,可使新旧混凝土粘结抗剪强度达到6.0Mpa以上;④建立了薄层修补复合小梁试件的双参数疲劳议程。薄层修补复合小梁件疲劳议程表明态度,水泥混凝土薄层修补能与旧混凝土粘结良好,共同受力;⑤成功地铺筑了水泥混凝土薄层修补试验工程。
(5)研究了水泥混凝土路面权块病害修复技术,根据路面板的主要病害形式,重点研究了路面裂缝修复技术、边角快速修复技术、路面板预制拼装修复技术和全厚式现浇快速修复技术,取得如下研究成果:①提出了跨缝斜孔植筋裂缝修补方法。即采用在裂缝两侧交叉钻斜孔、安装传荷装置为主要特征,实惠恢复水泥混凝土路面整体性的裂缝修复方法;②提出了水泥混凝土路面预制拼装快速修复技术。即在养护工作中,采用水泥混凝土预制板对路面破碎板进行更换的路面板修复技术;③提出了水泥混凝土路面预制拼装板接缝处理技术。即采用小石子灌环氧液增强板间的荷载传递,用TST弹塑体作上层堵塞,达到防止接缝漏水,行车平稳、舒适、耐久性好,预制拼装路面的传荷系数达到原有路面的传荷系数的接缝处理技术。④研制了复合型快速修补剂。即通过试验研究,采用多元复合技术,研制具有早期强度高,后期强度倒缩小、收缩小、凝结时间长、且掺量低等优点的复合型快速修补剂;利用修补剂配制的快速修补混凝土初凝时间≥1h,在坍落度不小于3cm的情况下,6h抗折强度可达4.35Mpa,且耐久性好;与52.5级水泥进行水泥混凝土路面整板全厚修补可实现8h可开放交通。⑤研究了修补剂的作用机理。通过试验研究,全面阐述了早强修补剂的早强作用机理。⑥提出了快速修补混凝土的早期自收缩与干缩试验初始长度测试方法。通过试验研究,确定快速修补混凝土的早期自收缩与干缩试验初始长度测试的依据和具体指标要求。
4项目推广应用情况
项目研究过程中,项目组非常重视技术的推广应用工作,始终与工程实际相结合。在浙江省内多条公路上工作取得了良好效果,本项目的成果得到了管养部门的认可,浙江省内的水泥混凝土路面板底脱空检测与评价、板底灌浆效果检测与评价、路面改造加铺前的路面结构承载能力和面板剩余寿命估算等方面今后的工作都将采用本项目的研究成果。另外,随着大家对本项目研究成果的进一步认识,坑盐冻、薄层修补和板块修复技术在水泥混凝土路面养护中也必将得到广泛应用,推广应用前景十分广阔。
关键词:刚性路面维修技术路面养护
水泥混凝土以其使用年限长、养护费用低等优点,在我国得到广泛应用,这对提高道路等级,改善道路通行能力,提高社会效益起到了明显作用。但是,随着水泥混凝土路面的增多,一些水凝混凝土路面因服役期已到或因设计不周、施工不当等原因造成路面出现各种病害(如断板、错台、唧泥等),且有些路面病害相当严重。目前,破损混凝土路面的处理方法可归纳为三大类:第一类是按原结构整修,如断板更换、压浆处理、灌注聚酯胶类粘结剂等,该类方法已普遍适用于断板率较低、病害较轻的混凝土路面;第二类是以混凝土路面做基层,在其上加铺其他结构层,加铺层由于材料的不同可分为素混凝土加铺层、钢筋混凝土加铺层和沥青混凝土加铺层等,该种方法适用于路面破损较严重的路面;第三类是对于混凝土面板严重破损的路面,将老路面板全部拆除掉,重新铺筑新的路面结构,一般情况下将拆除掉的混凝土板用做片石(块石)或废弃掉,其浪费(尤其是石料贫乏地区)及造成的环境污染较为严重,社会影响比较强烈。
破损水泥混凝土路面利用技术,在国外(如美国、日本等)已广泛采用,且机械化程度较高,技术比较成熟。在水泥混凝土路面修复改建工程中,采用多种处理方法,开发利用破损混泥土路面,从而使得即能够达到保证路面整体功能,又能降低工程造价和减少环境污染,取得了较好的效果。
一、裂缝修复材料的选定
混凝土路面裂缝能否修补成功,主要取决于修补材料的性能。目前较常用的修补材料按材料性能可分为无机类材料和有机类材料两类[9]。现有的无机类裂缝修补材料一般为各种粒度和成分不同的水泥,这类裂缝补材料刚度大且界面粘结性能差;而常用的有机材料有环氧树脂类和沥青类,其中环氧树脂类材料在路面裂缝修补中被广泛使用。裂缝修补材料根据其功能可分为补强材料和密封材料。典型的补强材料有可用于灌缝的环氧树脂及各种改性环氧树脂、酚醛及各种改性酚醛树脂类胶粘剂,用于裂缝条带修补的水泥基无机胶凝材料(如掺JK系列快速修补剂的早强快硬修补混凝土)。密封修补材料主要指聚氨醋类、烯类、橡胶类、沥青类胶粘剂。
水泥混凝土路面板快速修补问题,长期以来未能得到很好的解决,其根本问题是修补材料的性能不理想及修补工艺不切合我国的具体实际。大量调查与相关文献表明,路面裂缝修复材料应该满足以下要求:(l)快硬、高早强,以满足修补后快速开放交通的要求;(2)粘结力强、韧性好,修补界面粘结强度不低于旧混凝土,以保证修补的效果;(3)施工快速、简单、方便,不需使用大型机具;(4)施工后不需养护或只需稍加养护即可开放交通;(5)耐磨性高,耐久性好;(6)收缩小,后期性能稳定。
二、修复改建工程技术方案
经过对工程投资、质量、工期、保通工作、环境保护以及社会影响等诸多方面的综合比较,决定充分利用原混凝土面板。基本思路为:虽然原混凝土面板破坏严重,但还有36.8%的完好板和15.8%轻微断板,把这些板废弃极其可惜。故,对完好的轻微断板进行压浆处理,清除脱空现象,再对严重断板和破碎板进行特殊处理(破碎成小块,按间距10~15厘米进行摆放,然后浇筑高塌落度的15#混凝土使之固定)用作下基层,在统一铺筑上基层和沥青面层,改造后成为非标准型的柔性路面。路面结构自上而下分别为:
加宽部分:细粒式沥青混凝土(厚2厘米)+中粒式沥青混凝土(厚4厘米)+水泥稳定石屑(厚15厘米)+水泥稳定碎石(厚24厘米)+水泥稳定土(厚20厘米)。
原混凝土路面部分:细粒式沥青混凝土(厚2厘米)+中粒式沥青混凝土(厚4厘米)+水泥稳定石屑(厚15厘米)+原混凝土板压浆破碎处理(厚24厘米)+利用原路面石灰土基层(厚30厘米)。
路面结构形式如图1所示:
图1路面结构
主要设计指标,加宽部分为:设计计算允许弯沉值0.39毫米,设计时速80公里/小时,路面设计采用BZZ-100轴载标准。水泥稳定土回弹模量400Mpa(7d饱水抗压强度大于1.0Mpa),水泥稳定石屑(碎石)回弹模量500Mpa(7d饱水抗压强度大于4.0Mpa),沥青混凝土回弹模量1100Mpa。
三、施工技术关键
3.1混凝土板压浆处理
1、压浆板块的取舍。原混凝土板是否进行压浆,取决于板块裂缝的多少、相邻板块的裂缝情况、压浆板块段落的长短、压浆操作及断板破碎重铺基层的难易程度,从而根据原混凝土板是否具有压浆价值,决定对原混凝土板是压浆利用还是拆除。
2、钻孔孔位布置。根据原混凝土面板沉陷及裂缝情况确定钻孔位置,每块板不少于5个钻孔。另外,钻孔位置距板自由边缘和裂缝的边缘距离不得大于30厘米。
3、压浆材料要求及灰浆配比。根据压浆施工工艺特点,压浆混合料既要有良好的流动性,便于加压输送到板底;又要成形后有足够的强度。因此,压浆混合料所用材料及配合比对压浆效果起决定作用。本工程采用水泥粉煤灰浆作为压浆混合料。配合比为:水泥:粉煤灰:水:膨胀剂=1:0.45:0.5:0.07。
3.2混凝土路面破碎板处理技术
原混凝土路面板断裂、沉陷、错台等病害严重,压浆利用价值不高的,将采取破碎处理。其处理工艺流程如图2所示。
论文摘要:水泥混凝土路面具有强度高、稳定性好、使用寿命长、施工简单等特点,在低等级公路中应用广泛。本文探讨了水泥混凝土路面常见病害及其防治方法。
水泥混凝土路面由于具有强度高、稳定性好、使用寿命长、施工简单等特点,在低等级公路中公路建设中应用广泛。本文探讨了水泥混凝土路面常见病害及其防治方法。
1.水泥混凝土路面病害与成因
1.1裂缝
(1)横向裂缝。由于水泥混凝土失水干缩、冷缩、切缝不及时等原因导致水泥混凝土路面产生垂直于路线方向的有规则的裂缝。
(2)纵向裂缝。由于路基体填料、施工方法不当等,导致路基不均匀沉降,使路面板在自重和行车压力作用下产生跟路线走向平行或基本平行的裂缝。
(3)交叉裂缝。由于水泥混凝土路面自身强度不足、路基和路面基层的强度和水稳定性差或是使用性能不稳定的水泥导致水泥混凝土路面板产生两条或两条以上相互交叉的裂缝。
(4)板角断裂。由于板角处受连续荷载作用、基础支撑强度不足及翘曲应力等因素综合作用而产生与板角两边接缝相等的贯穿水泥混凝土路面板全厚度的裂缝。
1.2表面损坏
(1)纹裂、网裂、板面起皮和剥落。由于施工时过度抹面、养护不及时等原因导致路面板表层出现的浅而细或发丝状的表面裂纹和网状裂纹。
(2)麻面、露骨。由于混凝土离析导致路面板表面结合料磨失,成片或成段路面板呈现过度的粗糙表面或者骨料裸露。
(3)磨光。由于集料耐磨性差导致水泥混凝土路面板在车轮荷载作用的重复辗磨后,表明磨光,抗滑性能下降。
(4)坑槽、孔洞。由于集料含泥量过大等原因导致面层骨料局部脱落孔洞、坑槽。
1.3接缝损坏
(1)填缝料损坏、接缝碎裂。使用中,气温上升时填缝料被挤出,气温下降时填缝料不能恢复使缝中形成空隙,泥、砂、石屑等杂物侵入,成为再次胀伸时的障碍,造成路面板接缝处的变形和破损。
(2)唧泥。填缝料破坏,雨水下渗导致唧泥。
1.4变形损坏
(1)错台。由于基层或路基体压实不均匀,致使相邻水泥混凝土路面板在车辆的重复荷载作用下,产生不均匀沉降,导致相邻水泥混凝土路面板在接缝处产生的垂直高差。
(2)拱起和沉陷。胀缝被硬物阻塞,或胀缝设置过少,使路面板受热时不能自由伸张导致横缝两侧的混凝土路面板板体发生明显抬高;填缝料损坏导致雨水从接缝处下渗,软化基层,甚至软化路基体,使路面板接缝下方的基层和路基体承载力下降,路面板跟着下沉,两侧的混凝土路面板板体发生明显下沉。
2.水泥混凝土路面病害防治方法
(1)严格基层和路基施工质量,确保达到规范要求。如前所述,基层压实不足、材料不均匀、强度和稳定性不足等均会导致水泥混凝土路面的损坏,因此基层和路基施工时应严格控制,不能掉以轻心。
(2)优选公路水泥混凝土路面原材料。施工严格按规范要求选材,选择的集料应不具有碱活性且耐磨、坚硬、洁净,选择低热、低收缩的水泥。
(3)严格施工过程控制,保证施工质量。水泥混凝土拌和均匀,振捣完全充分密实;保证切缝的温度和时间,切缝要及时;养生到位;搞好施工缝、缩缝、胀缝的处理; 构建科学的排水设施,防止路表水渗入。
(4)发现公路水泥混凝土出现损坏,及时进行修补。
对于水泥混凝土板裂缝的现象,可采用灌浆处理。对裂缝的彻底处理,可在裂缝两边各30~40cm范围内将混凝土板凿除,放置钢筋网再浇筑与原来面板标号相同的混凝上,夯捣密实后,磨光拉纹,两侧应设置缩缝,缝内填充沥青材料防止雨水渗入;对于基层已遭破坏的裂缝,或发生断板烂板及胀缝破坏的路面,需将混凝土板大面积凿除,结合实际对基层进行处理后,再沿用以上办法处理。
对于水泥混凝土板错台、沉陷的现象最好铲除,用同标号的新混凝土进行修补。
对于水泥混凝土龟裂、网裂及胀缝、施工缝、缩缝处的局部破坏现象,可采用局部换板进行修补对于已产生龟背状裂纹的混凝土路面,需将板块全部凿除重做。
对于水泥混凝土断裂,一般采用将整块板凿除在处理好基层以及路基后,重新浇筑新的凝混凝土板。
对于水泥混凝土路面大部分出现开裂、断板、沉陷、错台等病害时,经论证修补技术经济性差时,应重新浇筑。
3.结语
水泥混凝土路面由于具有强度高、稳定性好、使用寿命长、施工简单等特点,在低等级公路中公路建设中应用广泛。使用中水泥混凝土路面会产生裂缝、表面损坏、接缝损坏、变形损坏等病害,产生这些病害的主要原因是材料性能不良、施工质量控制不严和养护不及时。因此应加强质量意识,严格基层和路基施工质量、优选水泥混凝土路面原材料、加强施工过程控制、及时对出现的病害进行修补,确保水泥混凝土路面正常运营。
参考文献
[1]冯仲仁,陈向阳,鄢恒珍.水泥混凝土路面接缝破坏的原因与防治措施[J].中外公路,2003,23(1):16-18.
论文摘要:水泥混凝土路面的病害对于行车速度、安全及舒适性具有重要影响。本文分析了水泥混凝土路面的四大类病害:断裂类病害、竖向位移类病害、接缝类病害、表层类病害,对各类病害的类型及轻重程度分级进行了详细讨论,而后探讨了水泥混凝土路面病害的处治对策,并提出了相应的预防建议。
1 水泥混凝土路面的病害概述
水泥混凝土路面损坏可分为:断裂类、竖向位移类、接缝类和表层类四种类型。断裂类主要指纵、横、斜向裂缝和交叉裂缝、断裂板等;竖向位移类主要指沉陷和胀起;接缝类主要指裂缝的填缝料损坏、唧泥、错台和拱起等;表层类主要指坑洞、露骨、网裂和起皮、粗集料冻融裂纹、修补损坏等。
2 水泥混凝土路面病害的处治对策
2.1 裂缝修补
水泥混凝土路面裂缝型式多样,处治时要根据具体情况采用相应的技术措施。缝宽不足0.5mm的非扩展性表面裂缝,采用压注灌浆法;局部性裂缝,且缝口较宽时,采取扩缝灌浆法;对贯穿全厚的裂缝,采用条带罩面法。对裂缝宽度大于3mm的裂缝,用环氧树脂与固化剂搅拌均匀后直接灌注。
2.2 接缝修补
接缝施工时,为保证清缝质量,对杂物充填较多的纵缝,必须用切缝机切割,其它缝也应用铁铲对杂物和老化的填料进行清理,然后用高压气体吹净。对加热型填缝材料,按规定进行熔化,使其具有较好的流动性,加热温度不宜过高、过低,时间不宜过长,以避免材料老化或流动性较差。用黄油枪或扁嘴铁壶沿缝方向均匀浇灌加热后的填缝料至缝填满为止(不宜过高或过低),灌缝深度至少应大于1.5cm。灌缝应在路面干燥及路面板下没有积水时进行,保证填料与缝壁粘接牢固且不被高压水剥离、挤出。根据填缝料性质,做好施工交通控制工作,待填缝料冷却后开放交通(一般需30min),以免其被行车粘掉。坚持周期性养护,根据填料有效使用寿命,对全部构造缝进行全面清缝和普灌,其后每年入冬和雨季之前进行补灌,保证构造缝全部密封。
2.3 局部修补
对出现错台的板块,先采用压浆调整,恢复平顺,调整后仍有高差,且错台量小于10mm,可用建筑磨平机打磨掉高出的部分或人工凿除高出部分,凿除(打磨)宽度一般为10~30cm。错台量大于10mm的,在低的一侧用沥青砂或细粒式沥青碎石衬平,衬补长度按高差的1~2%,也可用聚合物水泥砂浆薄层修补。修补前应用钢丝刷将原路面清理干净。大面积麻面、露骨、平整度差等结构性病害,常采用沥青混凝土罩面处理,处理厚度应大于2.5cm,罩面前要对破碎板及整个路面进行修补和压浆处理。一般的麻面可不作处理,只对露骨严重部分作整段处理,可用聚合物砂浆作薄层处理。
2.4 破碎板块修补
采取换板方式处理水泥混凝土路面严重破碎板,即挖除整块破碎板,然后浇筑水泥混凝土,板厚与原面板厚度一致,但一般不宜小于24cm,否则可采用钢筋混凝土进行修复。板角断裂等破损采用局部修补方式,即对板角断裂的部分渐除成正方形或矩形,在原板壁上加装传力杆后,在凿除位置浇筑混凝土。其具体工艺流程为:板块破碎、凿除基底清理补设拉杆、传力杆混凝土拌和及运输钢筋网制作混凝土浇筑接缝设置养生。
2.5 脱空板块处治技术
路面使用期间出现的裂缝、破碎板儿乎都与板底脱空有关。即使一些当时看来既没有破碎又没有裂缝的板块,其板底仍可能存在脱空,这种病害较隐蔽,但其危害性却非常之大。在路面修复中,若脱空板不处理,即使加铺层达到20cm以上,也无法防止反射裂缝的出现。板底脱空可使用钻孔压浆法处理,此法是借鉴后张法预应力构件的孔道压浆原理,在混凝土面板底部有脱空处钻孔,通过孔洞利用高强压力将流质材料压入脱空空隙,流质材料凝固后产生一定的强度,对面板产生均匀承托的作用,进而达到稳固板块的目的。
2.6 加铺沥青层
加铺沥青层是旧水泥混凝土路面有效的补强措施之一,不仅提高了路面的承载能力,消除了原有接缝处易产生卿泥、断裂、脱空等多种病害的不利影响,同时也提高了路面平整度和抗滑能力,改善了路面使用性能,提高了路面服务水平,目前在城市道路水泥混凝土路面维修工程中逐渐推广应用。
旧水泥混凝土路面沥青加铺层的施工主要环节为:(1) 处理破碎板:将原路面严重破碎板、严重裂缝、板角断裂等破碎板块挖除,用早强混凝土或早强钢筋混凝土进行修补至与原路面齐平,原路涵洞盖板铺装层出现破碎的也应一并处理。(2) 稳定原路面板:对唧泥、脱空的混凝土面板及轻微、中等裂缝的面板进行板底压浆处理,使混凝土面板处于稳定状态。对使用时间较长,原路面基层为石灰土等水稳定性不良结构的路段,为保险起见,可对全部原有的混凝土面板进行压浆处理。(3) 提高原路面防水能力:对所有缩缝、纵缝、裂缝清缝后,用填缝料灌缝。然后在原混凝土路面上加铺土工布隔离层或加铺1.5~2.5cm沥青混和料隔离层,不做隔离层的应洒布粘层油,以减少路表水下渗并提高加铺层与原路面的结合能力。(4) 加铺沥青层:在隔离层(粘层)上加铺沥青混凝土面层一般应分为二层,下面层较厚(一般4~8cm),采用热稳定性较好的开级配粗粒式或中粒式沥青碎石或沥青混凝土,上面层较薄(一般厚2~4cm),采用防水性能较好的密级配细粒式或中粒式沥青混凝土。原水泥混凝土路面横坡较小时,通过沥青面层调整路面横坡不小于1.5%。碾压时,选择压实机具吨位应考虑沥青层的厚度,防止过振引起沥青混合料二次细粒化。为防止沥青层渗水导致混凝土路面加铺后再次唧泥问题,可在旧板与沥青层间铺筑玻璃纤维布隔离层。
3 水泥混凝土路面病害预防的建议
水泥混凝土路面的病害处治始终是一种事后补救的方法,对水泥混凝土路面病害,更多的应当以建立预防为主的思想,尽量在设计和施工中予以避免减少,本文在此提出以下几点建议:
3.1 严格路基特别是基层参数的选取,如各基层回弹模量、含水率、液限、现场承载力等,确保施工值与设计值一致,并且设计取值与现场客观实际相符,因此必要时应加大基本设计依据、参数的现场实际测定方面的工作,而不能仅按规范选取。
3.2 加强路基施工管理,对填方路基,确保分层回填,分层碾压,并强化施工单位自检和监理检查工作,一要保证达到要求的压实度,并要求压实均匀,特别是路肩部位及车道与路肩交接部位,此处极易产生纵向错台;对半填半挖路基,特别注意挖、填结合部位的碾压。
3.3 对用作路基的土,应加强土质的鉴别和性能测试,对膨胀土,注意区分其类别,对强膨胀土,必须置换,对中、弱膨胀土,采用适当的方法对土质进行改良,基坡较大时,采用适当的设施来加强土坡稳定性,从而保证路面不破坏。
3.4 加强路面材料研究,选择适宜的材料及配比,对特殊路段,也可适量采用成本较高的新型路面材料,如钢纤维混凝土、连续配筋混凝土等,初期投资的适当增加可大量减少后期养护费用。
3.5 加强路面施工管理,采用规范化、程序化的施工和养生方法,适时切缝,掌握适合的操作时机,并根据气温变化的不同情况做不同的处理。
参考文献
[1]徐宪江.最新公路工程施工要点与通病防治大全[M].北京:兵器工业出版社,2001.
[2]潘艳珠,王端宜,谭宝龙.水泥混凝土路面板底脱空的原因及防治措施[J].广州大学学报(自然科学版),2006,(01).
关键词:水泥混凝土;路面;市政道路;维修技术
中图分类号:TU528.45 文献标识码: A 文章编号:
一、水泥混凝土市政道路路面常见的病害形式
1、裂缝
路面的裂缝主要有表面裂缝和深度贯穿裂缝两种,它是依据裂缝的深度不同而进行判定的。但是往往对路面影响最大的是龟背型裂缝,虽然路面中出现的情况较少,但是一旦产生就会对路面带来较差的影响,且修复困难。龟背型裂缝在开裂初期的裂纹相对较细少,但裂纹之间相互连接错综复杂的交织在一起,形如龟背。一旦路面有此种裂纹出现,修复起来也相当困难。因为这种裂缝的路面损坏面积通常都比较大,要想完全修复只能对整体路面进行大面积的返修,不仅影响了工程的质量与进度,也容易延误工期。在扩宽建筑的公路时也常出现路面纵向裂开的现象,一旦发现就要及时修复,否则严重时会产生路面侧滑,产生严重的影响。
2.错台
错台是破坏路面平整性的重要凶手,主要由接缝传荷能力及基层材料的耐冲蚀性能共同影响。如果接缝处的传荷能力有所下降,那么随着轮载作用,接缝处相邻的两板之间会产生高度差,当这个高度差大于8mm时就会产生竖向相对位移,要及时做出相应的修整。
3.拱起
拱起是路面容易出现的另一主要问题,相邻板产生突起超过30mm时可以视为路面拱起。引起路面拱起的主要原因就是热胀冷缩,特别是在夏天温度较高,混凝土面板产生热膨胀的同时又受的基板的拉力,当受力不平衡时接缝两边的板块就会向上拱起。情节严重时会使前后板块发生断裂。
二、水泥混凝土市政道路路面维修技术
1接缝修补
接缝的修补是道路养护的重点,接缝修补的主要过程是,先用切机将路面缝隙里面掉落的杂物清理干净,切除的深度要大于3厘米,如果有机器清理不到位的地方要进行人工的二次清理,确保缝内没有杂物。清理干净后将填充材料加热至145 ℃~155 ℃后使用自行式灌缝机对缝隙进行填充。如果路面的缝隙较小,就进行小缝切除,最终保证填筑饱满紧密结实即可。
2严重破碎板的修补
对于破碎情况较严重的路面,特别是裂成三块以上同时还有严重沉陷的碎裂板,必须进行快速修补,以免问题更加严重。修补时通常采用掺有4%促凝剂的525号硅酸盐水泥,混凝土的配比采用水泥∶砂∶石=1∶2.5∶4.5,水灰比为0.55。此方法搅拌的混凝土前期强度上升快,新铺的路面在6小时后即可通车使用。
3普通断板的修补
普通断板通常断裂情况不太严重,例如只有一条裂缝等,可以采用封缝胶或者灌缝的方式来修补。碎板翻修的方式费时费力且成本较高,如果用同样的方法来处理普通断板则得不偿失。对于裂缝处没有上下错位的断板用这种方面最为简单有效,但如果裂缝已经出现在上下错动的垂直位移就证明板下有脱空,必须通过压浆的方式来进行处理修补。
4混凝土板的垂直错台和下沉的修补
如果混凝土本身没有破裂,只是相邻板块之间的垂直错台,那么就可以用沥青砂进行直接修补。如果板块下沉直接导致断裂及板块破碎裂,对于整个板块就必须重新整体重修。
5日常养护管理工作注意事项
(1)制定养护维修计划,确定行之有效、经济合理的维修方案。
(2)保证路面排水系统的通畅。
(3)保持路面的清洁。
(4)对超载车辆要严加管制。
(5)对于胀缝及板块的裂缝情况要及时检查及时处理,以免造成更严重的后果。
三、压浆技术在水泥路面维修中的应用
1.压浆材料选择与用量
对于压浆材料的选择是十分重要的,是通过对水泥、煤粉灰等材料进行混合。通常采用525号普通硅酸盐水泥,使用不含土块砂石等杂质的合格粉煤灰,同时使用相应的减水剂、早强剂、膨胀剂等适当的添加剂来保证混凝土的相关性能。通常的使用比例为水泥∶煤粉灰∶水=1: (2-3): (1.5-2).
2.压浆施工工艺
压浆工艺主要分为定板、布孔、钻孔、压浆、封口、养护等工序。其中,定板是对需要脱空板、裂缝板等问题路面中需要被压浆的板块位置进行相应的确定。布孔是指技术人员在钻孔前要对即将钻孔的位置进行选择,布孔通常会选择在板块的四周,尽量避免在中央的位置钻孔。对于已经产生缝隙的板块,应当将布孔的位置选在裂缝的四周,且孔位与裂缝之间的距离在超过30厘米。孔的深度也有着严格的规定,通常是在35-40厘米之间。钻孔后还应在板面标示好各个孔的压浆顺序。进行压浆时要缓慢均匀,保持压力的恒定,通常情况下压力为2.5 MPa-3 MPa之间且应使稳压状态保持2-3分钟以上,以保证浆液的充分渗透与流动,确保填充后路基的牢固结实。压浆结束后要用清水清洗搅拌容器,将各部分的浆液都全面清洗,保证设备的清洁以便下次继续使用。同时压浆结束后应立即拔出灌浆塞插上木塞使得灰浆能够有足够完全的凝固时间。路面灌浆后2小时内应禁止通车,通常应养护3天以上。
四、水泥混凝土路面维修新技术及发展趋势
1.水泥混凝土路面修补材料的发展
随着科技发展,混凝土路面修补村料也得到改进。现在,人们已经研究出的改性环氧树脂材料,使之成为修补裂缝的好帮手。对于路面裂缝的修补也要因地置宜视具体情况而定,不同裂缝使用不同材料修补。对于比较细小的裂缝通常使用混有高分子材料的聚合物水泥砂浆以及合成聚合物和焦油为主的油灰胶泥。如果遇到较宽的裂缝,则需要使用延性较好的聚氨酯树脂、橡胶-煤焦油填缝料等材料对路面进行修补。对于混凝土路面的修补,早期的强度也十分重要,早期强度越高,则路面能尽快的通车以减缓交通压力。因此在普通的混凝土中常常添加一定的早强剂以提高混凝土的早期强度。目前为止,早期强度发展最快的是近期研制成功的JK系列混凝土快速修补剂,基本上4-6小时后就可以正常通车,而且可以增强新老混凝土的结合力,凝结时间也适中,是一种非常优透的混凝土修补材料。
2.水泥混凝土路面修补工艺的发展
好的修补工艺与好的修补材料同样十分重要。混凝土路面裂缝修补的最简单方法就是将热溶后的沥青直接压入裂缝中,随着工艺技术的不断发展,现在已经有压注灌浆法、扩缝灌浆法、直接灌浆法和条带罩面法等新的修补工艺。以压注灌浆法的工艺为例:首先用压缩空气将缝隙中的杂物清理干净,然后用松香与石蜡按照1比2的比例加热融化,在破损路面每隔30厘米布置一个灌浆嘴,并用胶带将缝贴紧后用松香石蜡在浆嘴及胶带上分别进行加封,最后把灌浆材料用压力器压入破损的缝隙内,整个修补过程就完成了。
小结:
目前,市政的道路路面主要以水泥混凝土为主,便于养护、寿命长、耐久性好等特点都是其重要的优点,但是对于破损路面的修补也相对困难较大。基本上大部水混凝土路面的维护保养都是以人工操作为主,由于工作量较大,速度较慢且有些地方手工修补难以较好的完成。因此要视具体情况而定,逐步使用机械化设备作为公路养护的主要手段,在减少工人劳动强度的同时也提高了工作效率,以保质工作质量。
参考文献:
关键词:水泥混凝土、路面破坏、修补材料
中图分类号:TV331文献标识码: A
一、前言
由于水泥混凝土路面相比沥青混凝土路面在刚度、扩散荷载应力上都有着一定优势,在现代道路工程建设中应用较广。但是由于水泥混凝土路面在长期的日晒、雨淋、温差等因素的影响下导致路面出现不同程度的损坏。因此,加强对水泥混凝土路面破坏形式的分析以及对修补材料的选择非常重要。
二、水泥混凝土路面的损坏形式及损坏原因
1、裂缝
根据裂缝所处部位及特点,可分为表面裂缝、贯穿裂缝及板角断裂等,具体分析如下:
(1)表面裂缝。主要是由于水泥混凝土早期过快的失水干缩和碳化收缩引起的。水泥混凝土因配合比不当或水泥质量欠佳产生离析而泌水,表面含水量增加,水分蒸发形成毛细管凹液面,产生张力,在水泥混凝土充分硬化前,使其表面产生裂缝;碳化反应引起的收缩只在表面产生裂缝,水灰比尤其明显。
(2)贯穿裂缝。有横向裂缝、纵向裂缝和交叉裂缝等表现形式。产生贯穿裂缝的原因复杂,主要表现在以下几点:
①水泥混凝土在凝结硬化过程中,会产生干缩、热缩等,如养护不当,或收缩应力而导致贯穿裂缝的产生;为防止干缩及温度裂缝,人们采用切缝的方法将路面分块,若切缝不及时也是导致贯穿裂缝产生的原因。
②路基处理不均导致路基支承力不均匀,或因路基强度不足基层水稳定性不好,也会导致贯穿裂缝产生,这一点在我国尤为明显。
③水泥安定性不良,水泥混凝土强度不足,或板块内活性骨料发生碱集料反应等,在轮载或温度作用下都可能导致贯穿裂缝的产生。
2、路表损坏
(1)填缝料失效及接缝板碎裂。填缝料在多因素作用下易因老化、脆裂、变形等而失效,因填缝料的失效而导致接缝产生空隙,被泥砂、石屑等杂物侵入成为板块的伸缩障碍,从而引起板边胀裂。
(2)板面起皮、剥落。板面起皮主要是因施工中水灰比过大或因施工时表面砂浆有洒水提浆现象所致,剥落与水泥混凝土强度不足、缝内进入杂物有关。
(3)坑槽与孔洞。砂石料含泥量过大,与水泥浆体界面结合较差,容易导致坑槽与孔洞,形成所谓“排骨”路面,加速损坏。
(4)麻面与露骨。施工时遇雨,破坏了水泥混凝土平整的表面,易导致麻面;露骨则是因水泥混凝土表面水泥浆体含量不足或表层强度不够所引起。
(5)松散。导致水泥混凝土路面大面积松散的主要原因是砂石含泥量过大,水质量差或用量少,水泥混凝土强度不足。
(6)磨光。路面砂浆层强度低或水泥等原料耐磨性差,易导致路面的磨光。
3、板块损坏
(1)脱空板块活动。因填缝失效或贯穿裂缝等原因造成雨水透过路面,浸入基层和路基。路基及基层耐水性差,在水的作用下软化,强度下降,导致支承力不均匀,在行车载荷的影响下导致路面板与基础部分脱空。完整的路面板产生翘起或下沉现象,在接缝或裂缝处,基础中细粒材料可能和水一起挤出,形成唧泥。
(2)传力杆失效。板块中传力杆失效而导致传递荷载的能力减弱或消失,引起接缝侧板上产生裂缝或碎裂。
(3)错台。因路基下陷或唧泥等原因引起路基高度的变化,在接缝或裂缝处的路面形成台阶。
三、预防或降低水泥混凝土路面破坏程度的方法
水泥混凝土道路作为一种特定的混凝土结构暴露在自然环境中,不仅要受到水分、温度等自然因素的影响,还要在车载作用下受到冲击等,使路面结构受力状况更加复杂,可从施工、材料供应、设计等方面着手预防或降低水泥混凝土路面的破坏。
1、设计方面
随着经济的快速发展,物流量大量增加,在混凝土新技术、
新工艺和新材料日新月异的时代,结构设计在水泥混凝土道路
技术中的应用尤为重要。
(1)路基的密实、均匀、稳定及排水是路基设计时所必须妥善处理和解决的问题。路基是公路的重要组成部分,既是线路的主体,又是路面的基础,路基质量的好坏关系到整个公路的质量及车辆的正常行驶。在设计路面时,一般要求路基处于干燥或中湿状态,路基的干湿状态在一定情况下也影响着路面厚度、土基回弹模量与路面材料回弹模量值,因此公路路基应在充分压实情况和达到使用设计时要求时必须考虑的问题,通常情况下是采用半刚性基层,适当提高基层顶面回弹模量,以提高基层的支承和传荷能力,可减少板边缘或角隅处挠度值,提高接缝的传荷能力和耐久性,有效地防止唧泥、错台、冻胀等病害,从而保证路面的整体性,延长路面的使用寿命。
(2)接缝设计和接缝材料。混凝土板需要设置各个类型的接缝,以减少伸缩变形和翘曲变形受到约束而产生的内应力,并满足施工的需要,在设计时要做到:控制收缩应力和翘曲应力所引起的裂缝出现的位置;通过接缝提供足够的荷载传递以及防止坚硬的杂物落入接缝缝隙内,同时在接缝材料的设计选择上一定要大胆选用新材料、新技术和新工艺。
2、施工方面
要合理安排好施工顺序,严格做好配筋模板工序质量控制,振捣应密实均匀,加强养护,严格掌握混凝土路面的切缝时间深度和位置,防止混凝土在早期强度较低的情况下产生收缩应力导致混凝土板开裂或断裂
3、材料方面
优化混凝土配合比设计,控制好用水量和水泥用量;重视施工时混凝土的工作性,选用干缩较小的硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥且级配合理,含泥量小有害成分较低的骨料;控制适当的砂率;应利用膨胀剂配制补偿收缩混凝土;适当掺加纤维材料等钢筋材料来预防混凝土路面开裂。
四、水泥混凝土路面修补材料的选择原则
1、裂缝修补材料的选择原则
理想的裂缝修补材料必须满足性能要求:粘结强度高、防水抗渗性好;在自然温度范围内具有较好的稳定性、优良的抗嵌入性、优良的耐久性;使用方便,施工快捷、对环境无污染;与基准混凝土具有良好的相容性。
2、嵌缝料的选择原则
理想的嵌缝料必须具备几项技术性能:(1)与水泥有较好的粘结力,当水泥混凝土伸缩时,填缝料与一板缝壁粘结牢固,不致被拉脱。(2)具有较高的拉伸率,填缝料必须能随水泥混凝土板伸缩,不致被拉断。(3)耐热及抗嵌入性好。(4)低温塑性好。(5)耐磨及耐久性好。(6)防水抗渗性好。(7)施工方便,价格适中。
3、路面及板块修补材料的选择原则
普通水泥混凝土因早期强度低,所需养护时间长,中断交通时间久等原因,无法满足机场、高速公路及市区交通要道等路段的路面修补要求,理想的路面及板块修补材料必须满足如下要求:
(1)适宜的凝结时间。(2)较好的工作性能。(3)较快的硬化速度和较高的早期强度。(4)同旧混凝土有较好的相容性,后期强度不倒缩,耐久性好。(5)防水抗渗性好。(6)低收缩。
4、修补材料和基准混凝土的相容性
路面修补材料是否成功有效,取决于基准混凝土和旧混凝土是否有较好的相容性,其相容性表现在几个方面:收缩应变,蠕变系数,热膨胀系数,弹性模量,泊松比,抗张强度,疲劳性能,粘结力,孔隙率,电阻率,化学活性等。
修补材料必须是一种低收缩材料,否则将在修补层出现张应力。修补材料的蠕变特性则应根据具体使用环境而定,使修补材料和基准混凝土结合良好,所受应力在最低范围内。修补材料的热膨胀系数及弹性模量、泊松比等与基准混凝土应尽可能保持一致,在温差变化及应力作用下,材料界面不至于出现应力集中,保证界面的良好结合。修补材料的抗张强度必须优于基准混凝土,因为目前各类修补材料一般都有足够的工程抗压强度,而实际在修补材料中较易产生张应力,所以必须优先选取抗张强度较大的修补材料。修补材料必须具备优良的疲劳性能和较强的粘结力,从而保证修补材料的耐久性。对于配筋路面,修补材料必须和基准材料具备相似的孔隙率及电阻率,如果修补材料的孔隙率及电阻率差异较大,则会导致修补区域和基准混凝土区域的溶液电位差增加,在特定区域钢筋电化学腐蚀加剧,导致修补失败。修补材料必须具备优良的化学稳定性,较低的化学活性,优良的护筋性能及与水泥混凝土中的骨料不发生碱集料反应等特点。
五、结语
综上所述,针对水泥混凝土路面出现裂缝及各种形式的破坏一定要认真做好后期的处理工作,同时,由于水泥混凝土路面的裂缝形式及破坏原因存在多样化,因此,针对修补材料的选择应做到“量体裁衣、对症下药”,这就需要在满足新旧水泥混凝土的相容性的基础之上,从成本、耐久性、施工工期、交通封闭期限等问题上进行综合考虑,最终实现道路的长久安全使用的目的。
参考文献:
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[2] 彭春元:《新型水泥混凝土路面修补材料的研究现状与展望》,《广州大学学报(社会科学版)》,2001年08期
[3] 司国良:《水泥混凝土路面的病害成因及防治》,《东北公路》,2003年03期
灌云县交通运输局 史浩明
摘要:水泥混凝土路面是指以水泥混凝土为主要材料做面层的路面,是一种刚度大、扩散荷载强、稳定性好的路面结构,适用性非常强,材料的来源广泛,便于施工等优点。本人长期从事公路施工及养护工作,经对灌云县县道圩伊线水泥混凝土路面常见的病害产生原因及混凝土面板破坏和接缝破坏两个方面,探讨了防治对策,根据实践经验提出了相应的预防建议。
1 水泥混凝土路面的优点
水泥混凝土路面的快速其自身具有的优点是密不可分的,具有表面平整,行车舒适,强度较高,稳定性好,耐久性好,抗滑性好,施工周期短等优点,水泥混凝土路面的水、热稳性均较好,路面色泽鲜明,能见度好,对夜间行车较为有利,正是由于水泥混凝土路面的强度高和稳定性好,故其服务年限长,与沥青混凝土路面相比,设计和施工合理的水泥混凝土路面成本低,维修养护费用少等许多优点。
2 水泥混凝土路面的病害分类及其成因分析
随着水泥混凝土路面的广泛推广应用,暴露出水泥混凝土路面在设计、施工及使用中的相关问题而引起的各种病害。这些病害处理不好,将会严重影响车速、行车安全、行车舒适性,增加油耗,加速车辆损坏。
2.1面板错台、脱空、唧泥。形成这种病害的主要原因:(1)路基施工时压实度不够,经反复行车的作用,路基发生不均匀沉降;(2)水稳定较差的土基或基层,经地下水或地面水的侵害,使路基产生沉陷;(3)地基变软下沉,置于斜面上的路堤在填筑时原地面处理不当,新老路基产生不均匀沉陷;(4)路基施工时,对不同土质填筑料没有按规范要求进行分层填筑,从而引起路基的不均匀沉降;(5)路面基层强度不均匀。
2.2路面板断裂。路面断板的成因可分三类:施工因素,混凝土混合料塌落度小,浇筑完成后养护不及时,切缝时间晚;车辆重载,车辆荷载超过设计荷载;面板脱空,面板基础不均匀沉降,使面板脱空,抗折能力大幅度降低。
2.3路面板表面病害(坑洞、露骨、网裂和起皮等)。病害的主要原因是材料品质不符合要求,水泥混凝土配合比不当,施工质量差或集料中夹带各种杂质,养护不到位。其次,由于车辆硬金属轮撞击、摩擦,也会引起水泥混凝土面板的破损。
2.4接缝破坏。其原因是接缝板和缝内填料损失,行车啃边;缝中进入硬物,热胀时将板边挤碎。
2.5面板强度不够。引起的原因:水泥混凝土配合比控制不当,常见于使用350型拌和机搅拌时人工送料,每拌料投送偏差较大;水或集料含有盐分,与水泥发生化学反应,使水泥混凝土强度降低或失效;初期养护不到位,没有及时喷水养护,养护周期不到开放交通。
3 水泥混凝土路面常见病害的治理
3.1裂缝修补。水泥混凝土路面裂缝型式多样,处治时要根据具体情况采用相应的技术措施。缝宽不足0.5mm的非扩展性表面裂缝,采用压注灌浆法;局部性裂缝,且缝口较宽时,采取扩缝灌浆法;对贯穿全厚的裂缝,采用条带罩面法。对裂缝宽度大于3mm的裂缝,用环氧树脂与固化剂搅拌均匀后直接灌注。
3.2破碎板块修补。对混凝土路面严重破碎板采取整板更换的方法:首先用破路机(重力式或液压式),将断板严重的板块全部破碎,整块板予以凿除,若基层强度不足或渗水软化以及有路基不均匀沉降时,在处置好基层和路基后,再重新浇筑新的混凝土板或采用混凝土预制板块,最后用填缝料处理修补块的缝隙。为了保证处理后的板边整齐及不破坏相邻板块,可采用“全切法”,即沿拟更换板块周边用锯缝机将板全厚切断。
对于断裂轻微、裂缝有轻微剥落的,但并未贯通,可采用“浅切法”,即先划线放样,按划线范围将混凝土板面锯,凿除其中之混凝土使其成为长方形凹槽,必要时也可在剩余底部板上打眼插入短钢筋头,以增加新旧混凝土的整体性;清洗干净后浇筑掺入快凝剂的混凝土并养生,也可采用钢纤维混凝土 对于轻微断裂、裂缝较宽且有轻微剥落的断板,可采用“半切法”:按裂缝两侧至少各20cm的宽度放样,按画线范围开凿成深至板厚一半的凹槽,此凹槽应与中线垂直,刷洗干净凹槽,并在其底部裂缝的两侧用冲击钻沿与中线平行方向,间距30~40cm打眼贯穿板厚达基层表面,然后再清干净凹槽及孔眼,在孔眼安设高于保留板面厚度的n字型钢筋,冲击钻头直径采用。30规格,n型钢筋采用螺纹钢筋制作,安设后用高标号砂浆填塞孔眼密实,最后用与原路面相同或高一级标号的快凝混凝土浇筑至路面平齐。
3.3接缝修补。接缝施工时,为保证清缝质量,对杂物充填较多的纵缝,必须用切缝机切割,其它缝也应用铁铲对杂物和老化的填料进行清理,然后用高压气体吹净。对加热型填缝材料,按规定进行熔化,使其具有较好的流动性,加热温度不宜过高、过低,时间不宜过长,以避免材料老化或流动性较差。用黄油枪或扁嘴铁壶沿缝方向均匀浇灌加热后的填缝料至缝填满为止(不宜过高或过低),灌缝深度至少应大于1.5cm。灌缝应在路面干燥及路面板下没有积水时进行,保证填料与缝壁粘接牢固且不被高压水剥离、挤出。根据填缝料性质,做好施工控制工作,待填缝料冷却后开放交通(一般需30min),以免其被行车粘掉。坚持周期性养护,根据填料有效使用寿命,对全部构造缝进行全面清缝和普灌,其后每年入冬和雨季之前进行补灌,保证构造缝全部密封。
3.4局部修补。对出现错台的板块,先采用压浆调整,恢复平顺,调整后仍有高差,且错台量小于10mm,可用建筑磨平机打磨掉高出的部分或人工凿除高出部分,凿除(打磨)宽度一般为10~30cm。错台量大于10mm的,在低的一侧用沥青砂或细粒式沥青碎石衬平,衬补长度按高差的1%~2%,也可用聚合物水泥砂浆薄层修补。修补前应用钢丝刷将原路面清理干净。大面积麻面、露骨、平整度差等结构性病害,常采用沥青混凝土罩面处理,处理厚度应大于2.5cm,罩面前要对破碎板及整个路面进行修补和压浆处理。一般的麻面可不作处理,只对露骨严重部分作整段处理,可用聚合物砂浆作薄层处理。
3.5用压浆法处治路面板脱空唧泥。脱空唧泥现象的初期可能并未造成断板,但由于随着唧泥,可能会改变板体的支承条件,并进一步发展为断板,因此不可轻视。唧泥的处治方法比较有效的是板下封堵压浆,即对混凝土板下和基层、垫层中的细小孔隙进行灌浆,其主要目的是恢复对路面结构的支承。灌浆时要施加一定压力,但同时压力又不能过大以免使路面板抬高。这种方法在我国很多地方得到了广泛的应用。
【关键词】沥青混凝土路面,纵、横向裂缝,龟裂,坑槽,形成原因,处治措施
引言
随着我国交通行业的高速发展,沥青混凝土路面因其养护方便、行车振动小、开放交通快等特点沥青混凝土路面已广泛的运用到道路建设中去。但是新的问题接踵而来,国民经济高速发展带来的交通量迅速增长、车辆渠道化、车辆的大型化等,给我们的沥青混凝土路面带来了严峻的考验。使得沥青混凝土路面出现了一些典型病害,影响了公路的运营效果和使用寿命。因此我们要找出产生沥青混凝土路面病害的原因,在路面的养护中采取积极的处治措施对病害进行处治,提高道路的服务质量、延长道路的使用寿命。
一、阐述沥青混凝土路面典型病害的形成原因
1、路面纵、M向裂缝。影响裂缝产生的主要因素有:沥青和沥青混合料的性质、气候条件、路面雨水、车辆类型以及施工因素等。但就沥青路面开裂的主要原因而论,可分为两类,即荷载型裂缝和非荷载型裂缝。
荷载裂缝主要是由于行车荷载作用而产生的裂缝。在车轮荷载作用下,半刚性基层的底部要产生拉应力,当此拉应力大于半刚性基层材料的抗拉强度时,半刚性基层的底部就会很快开裂,最终致使沥青面层也开裂损坏。由车轮荷载产生的裂缝,往往不是稀少的、有规则的裂缝,而是密集的、相互联系的裂缝,甚至是龟裂。
非荷载型裂缝即不是由荷载引起的裂缝。沥青路面的非荷载型裂缝主要是温度裂缝。温度裂缝主要是横向裂缝,也有纵向裂缝。温度裂缝有两种,一种是低温收缩裂缝。冬季,随着温度下降,沥青材料开始收缩。由于沥青面层在路面是受到约束的,当气温大幅度下降时,沥青面层中产生的收缩拉应力一旦大于沥青混合料的抗拉强度,沥青面层就会开裂。另一种是温度疲劳裂缝。这种裂缝主要发生在昼夜温差相当大的地区。
2、路面龟裂。其产生的原因主要有以下两种。
(1)由于养护单位对路面的养护不及时。在路面出现纵、横向裂缝后未及时对裂缝进行封闭,致使水份通过裂缝渗入到基层上,使得基层被水泡软,在行车荷载的作用下会产生唧浆,这样基层就会被渐渐的掏空,最终产生龟裂。
(2)行车荷载也是导致沥青面层形成龟裂的重要原因。在路面日常养护中,我们发现,龟裂往往出现在路面的行车道上和重载车道上并且龟裂往往是沿着车轮的轮迹产生,呈带状发展。在行车荷载的反复作用下,就会使基层破坏,进而产生龟裂。
3、路面坑槽是一种常见的病害。具有突发性、频发性、蔓延性的特点。坑槽的出现会严重影响行车安全。坑槽出现的原因如下:
(1)由于沥青表面的孔隙率较大,在水分渗入后,会对沥青和碎石的粘结性产生影响,在行车荷载的作用下会使碎石剥落,进而形成坑槽。
(2)由于基层的强度不足,稳定性不好,面层裂缝后,水渗入到基层上,在行车荷载的作用下,自由水就会产生很大的压力,出现灰白色的浆液,最终导致基层严重破坏,面层也随之破坏。对于车流量大和重载交通的道路上更加常见。
(3)由于路基本身的病害没有得以根治,在春融季节发生翻浆,导致面层形成坑槽。
(4)施工方面的原因。在路面施工中由于路面尚未成型,路面就受到机动车急刹车的冲击。由于人为不慎将机动车用的汽油或柴油洒到路面上使沥青混合料出现松散,最终在行车荷载的反复作用下出现坑槽。沥青面层和基层之间有干扰层,如基层表面未清扫干净,有局部的浮土等都会使路面产生坑槽。
二、沥青混凝土路面病害的处治措施
1、沥青路面裂缝的处治。
对于路面纵、横向重度裂缝的处治。采用开槽机进行扩缝,密封胶进行灌缝。扩缝一般要求宽度和深度的比在1:1到1:2之间。开槽时操作者要注意开槽的深度满足宽深比。扩缝后用鼓风机将槽内的碎渣及裂缝两侧的尘土清除干净。清槽结束后可进行密封胶灌缝。可以采用人工熬制密封胶进行灌缝,要注意熬制的温度不宜低于密封胶推荐的温度。也可以使用灌缝机进行灌缝。注意灌缝后要饱满,平顺。在使用密封胶进行灌缝后,为快速开放交通,可在密封胶上洒一层细砂。待密封胶充分冷却后,一般为10分钟左右,方可开通交通。开放交通的时间可以根据气温情况灵活掌握。另外,沥青路面灌缝时机的选择也非常重要。一般认为在春秋两季灌缝最为适宜。对北方地区,每年的3月初至4月中旬是路面灌缝的最佳时机。这样可以避免在雨季来临时,雨水通过裂缝进入结构层破坏路面。为防止灌缝后密封胶的脱落,施工时需要注意几点。第一要保证密封胶的加热温度不能低于推荐的加热温度,若低于推荐的加热温度,会造成密封胶变的很粘稠,不利于密封胶的渗入,影响密封胶和骨料的结合。第二灌缝时要保证槽内干燥,不宜在雨后直接灌缝,因为槽内水分的存在会严重影响密封胶和骨料的粘结。第三要彻底清除槽内的渣土,从而保证槽的内壁与密封胶有良好的粘结力,防止被车胎带起来。第四还要注意密封胶的选择,应该选择优良的密封胶,从源头上提高灌缝的成功率。
2、对于龟裂的处治。
对于龟裂的处治。主要按路面基层是否破坏来处治。若路面基层已经破坏,此时的龟裂往往带有一定的沉陷色彩。这时我们就要挖除路面的基层,重新做好基层,使用沥青混凝土修补。若路面的基层尚未破坏,我们可以根据病害的大小和规模采用小型机具或是路面铣刨机去除已经破坏的面层。使用沥青混凝土修补或者做下贯上铺的处治方法。
3、沥青路面坑槽的处治。由于沥青路面的坑槽对于我们行车安全构成很大威胁,所以对于此种病害我们要及时的将其消除。沥青路面坑槽的修补大体可以分为冷补料修补和热拌沥青混凝土修补。在实际工作中,要根据实际情况对坑槽进行修补。坑槽用冷补料进行修补,多用于应急性维修,首先将坑槽内的杂物清除干净,喷洒粘层油,将调配好的冷补材料倒入坑槽内,要保证坑槽内的冷补料材料充足,通常用冷补料填充的坑槽要比周边路面高出15mm左右,以避免坑槽压实后出现下沉。压实可以采用小型压实机械进行压实,如平板振动夯,手扶式单钢轮压路机等。对于坑槽较深的,我们要分层回填、分层碾压,以保证修补效果。采用冷补料修补路面坑槽有其优缺点。优点有,可以满足我们对坑槽的快速修补。在雨季沥青就会出现大量坑槽现象,我们就可以使用冷补材料对沥青路面进行抢修,从而防止坑槽恶化,保障行车的安全。在冬季路面坑槽相对少些,尤其是对高速公路上的零星坑槽处理,使用冷补材料是最经济的也是最快速有效的处治方法。缺点有,冷补料与原路面的结合不好加之行车荷载的作用,通常修补后的路面寿命在2个月左右。2个月后要再次进行修补,是一种临时性的补救措施。热拌沥青混凝土修补主要在春秋两季对路况进行集中恢复时采用。
三、结束语
总之,产生沥青混凝土路面典型病害的原因有很多。在公路运营期内,我们要加强对沥青混凝土路面的日常养护,尽量在提高沥青路面使用性能的同时,延长使用寿命.提高投资效益。
参考文献:
[1]白玉红.浅议沥青路面的病害成因及处治方法[J].甘肃科技.2010(23):23-25
关键词: 水泥混凝土路面 沥青罩面层 裂缝 脱空板
0 引言
水泥混凝土路面是一种刚度大、扩散能力强、稳定性好的路面结构。随着修筑里程的增长,实践经验的积累,科学研究的深入,水泥混凝土路的修筑技术逐步改进,质量不断提高。加之水泥混凝土路面的适应性及抗灾能力强,能较好的满足现代化交通的要求;就材料而言,沥青供应缺口很大,质量不易保证,对石料的要求较高,而水泥材料可就近供应。因此,水泥混凝土路面得到了较快地发展。
1 沥青罩面层技术应用分类
采用沥青面层作为原路面的罩面层是一种非常典型的补强方法,这种形式的路面结构能吸收两种材料的优点,原有水泥路面可以提供稳定、坚实的基层,沥青罩面层可以提供摩阻系数高、平整度好的表面层,大大改善了路面的使用性能。在进行沥青罩面之前,必须对原路面的破坏进行相应的处理,保证沥青罩面层的正常施工,充分发挥其作用。处理包括下面这些方面:①沉陷、软弱地基的处理;②表面破损的处理;③断裂板处理;④断裂板处治。
关于混凝土路面断板的修补措施,我国在近几年已有部分单位进行研究探讨。在研究初期,一般是一旦发现断板,则将该块板全部刨除,并整板铺设钢筋网,使之能够独立工作。但这种方法既费时费力,又不经济,同时影响交通的正常运行,目前已不采用。实际上混凝土路面断板发生后,并不能说明已经完全丧失使用价值。
2 裂缝宽小于3mm的断板修补
2.1 直接灌入法:适用于施工中产生的混凝土收缩裂缝。在未通车前,一旦发现混凝土板出现裂缝,可用聚硫环氧树脂材料等直接灌注。
2.2 注射器注射法:此法适用于通车时间短,裂缝内杂物少,较清洁、干燥裂缝宽度在3mm左右的路面断板修补。具体工序如下:①清缝:采用空气压缩机配特制喷嘴吹于缝隙,并用细铅丝小钩子充分掏尽缝隙中的泥土等杂物;②配灌缝材料:将小包装主剂与固化剂按2:1比例掺配。一般小包装为1kg,混合剂分a桶主剂0.67kg和b桶固化剂0.33kg二个桶装,操作时只需将固化剂直接倒入主剂中,搅拌至颜色均匀即可;③注射器注射:使用50ml医用注射器抽入混合剂,对准插入缝隙注射,由中线向两边逐点注射至缝隙填满。若先注射段落渗入较多,应及时补注至饱满,若15min内不再渗入则可认为已注满缝隙,整个缝隙注射完成后,撒少许干水泥拌砂混合料覆盖,3h后即可开放通车。该操作应在配料开始90min内完成,否则材料将凝固,无法使用。
3 水泥混凝土板面局部修补
《公路养护技术规范》(jtj073-96)规定,混凝土路面断板可以采用局部条块锯除罩面修复法。要求横向切开表面≥7mm深(非全厚度的修补),平行断板两侧各15cm宽(两条切缝的距离应视断板裂缝的弯曲程度确定),在垂直断板方向上加长30cm,最小直径12mm,间距不大于20cm,平行断板横向绑扎最小直径6mm,2~3根的螺纹钢筋网。然后,在凿开的7~12cm深以及清理干净的表面上,涂低水灰比的水泥浆或树脂粘结剂,再浇筑同颜色高强补偿收缩混凝土,表面修整成与路面平整度及抗滑构造相同。根据此规定,视板面断裂损坏程度不同分三种方式修补:
3.1 轻微断裂的处理 对于轻微断裂,裂缝有轻微剥落的,先画线放样,按画线范围开凿成深约5~7cm的长方形凹槽,刷洗干净后,用快凝小石子混凝土填补。
3.2 较宽裂缝的处理方法 对于轻微断裂,但裂缝较宽且有轻微剥落的断板,应按裂缝两侧至少各20cm的宽度放样,按画线范围开凿成深至板厚一半的凹槽,此凹槽应与中线垂直,刷洗干净凹槽,在凹槽底部裂缝的两侧用冲击钻,沿与中线平行方向,间距30~40cm,打眼贯通至板厚达基层表面,然后再清干净凹槽和孔眼,在孔眼安设ⅱ形钢筋,冲击钻钻头采用30规格,ⅱ形钢筋采用螺纹钢筋制作,钢筋安设完成后,用高强度水泥砂浆填塞孔眼至密实,最后用与原路面相同强度等级的快凝混凝土浇筑至与路面齐平。
3.3 彻底的处理方法 较为彻底的办法是将凹槽凿至贯通板厚,在凹槽边缘两侧板厚中央打洞,深10cm,直径4cm,水平间距30~40cm。每个洞应先将其周围润湿,插入一根直径18~20cm、长约20cm的钢筋,然后用快凝水泥砂浆填塞捣实,等砂浆干硬后浇筑混凝土捣实至与路面齐平即可。
4 脱空板的处理
采用压浆处治,此法是借鉴后张法预应力构件的孔道压浆原理,在混凝土面板底部有脱空处钻孔,通过孔洞利用高强压力将流质材料压入脱空空隙,流质材料凝固后产生一定的强度,对面板产生均匀承托的作用,进而达到稳固板块的目的。
4.1 压浆材料 压入板底的材料具备以下特征:一是颗粒粒径小、流动性大,能顺利压进板底空隙;二是弱收缩性,能充分填充板底空隙。国内外都有使用乳化沥青作填隙材料的经验,虽具有较好的流动性,但强度偏低,且受温度影响
大,温度高时易软化,在荷载作用下容易从板底唧出,因而不宜选用。而选用纯水泥浆作试验,要达到正常施工的流动性,则需要很大的水灰比,造成材料强度偏低且泌水收缩率大。实验发现选用水泥粉煤灰浆,采用较低的水灰比就可达到较好的流动性,且强度较高,收缩量小。采用水泥:粉煤灰:水=1:0.5:0.45配合比制作的灰浆试件,其室内3天的抗压强度高于5mpa,可作为压浆材料。
4.2 常用压浆设备——灌浆机 灌浆机是专门用于公路水泥混凝土路面板底脱空处灌注混凝土的养护设备。特点:①自备动力,集发电、制浆、灌浆及水箱于一体,适合于各种环境下的野外流动作业;②液压主要部件选用进口原件配套,结构科学合理,操作简单,维修方便;③设有压力过载保护装置,具有良好的安全性和可靠性;④双向搅拌,快速均匀,可连续灌浆,工作效率高。
调查中发现,混凝土路面使用中出现的断板、破碎板等病害大部分是由于唧泥脱空形成,因而这种类型的板底均有脱空,应进行压浆。完好无断裂破碎的板块,板底也可能存在脱空,这种类型的脱空板虽判断较困难,但仍可采取外观观察及弯沉测试相结合的方法进行判断。雨后上路观察是否唧泥最直观,无雨季节则采取间接方式判断:人在板的边缘感觉重型车辆通过时有垂直位移和翘动的板块:板角相邻两条缝填缝材料严重剥落的板块;相邻板间出现错台时,位置较低的板块一般有脱空存在。对外观不易判断的板块,可测定四个边角的弯沉,弯沉值超过0.3mm者,需要压浆。
5 结束语
本文简要的介绍了路面的损坏状况评价方法,包括路面的结构状况评定和使用状况评定,为合理评定路面使用状况及合理补强设计提供理论依据。同时,在路面调查评价的基础上,归纳了我国近年来水泥混凝土路面损坏的原因,为有针对地确定水泥混凝土路面修复方案提供了重要依据。
参考文献: