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【摘 要】我国公路修建水泥混凝土路面已有几十年的历史。现有水泥混凝土路面8000多公里, 其中早期修建的水泥混凝土路面已接近甚至超过使用年限, 维修养护工作的任务越来越重。如何评价并有效利用水泥混凝土残余结构强度,针对各种病害有的放矢地维修改造水泥混凝土路面是目前我国道路工程亟须解决的技术难题。
【关键词】水泥；路面；病害
１．水泥混凝土路面病害的主要类型及成因
１．１断板
断板的形成是由于路面积水不能及时排走,顺着板缝下渗至板底,板底的路槽中的水得不倒及时地排走而积存在面板和基层之间。在行车荷载和水的综合作用下, 基层局部很快被冲刷弱化, 造成局部板底掏空,板的受力面积相应减小, 应力逐渐集中, 当荷载所产生的应力大于路面面板自身抗折强度时, 路面板就在应力集中处被折断形成裂缝。
１．２破碎断裂
裂缝将板分为3 块以上, 它在该路上表现的非常明显,这种破坏伴随着: 有基层损坏和沉陷, 无基层损坏。导致的主要原因有: a.超限超载交通; b.路面板缝没有进行封水处理, 路面水流入基层和路基引起面板破损; 路段是在原路的基础上改建而成, 存在局部路基和路面基层强度不足的问题。
１．３脱空、唧泥
脱空的形成主要与缩缝的密封不好相关。由于密封的实效, 水进入接缝并在接缝下囤积, 当车轮压在后板时, 后板下的水形成高压水向前板下缝隙及路表消散, 同时完成对前板下基层进行冲刷; 当车轮压到前板时, 前板为高压水, 后板形成强负压, 在负压的作用下, 将前板下的细小颗粒及来至路面上的细颗粒吸入后板。在车辆荷载反复循环的作用下, 逐渐形成对前板的掏空, 形成脱空。路面污物、泥浆的进入就产生唧泥。
１．４错台
错台的机理主要是因为板的后端部分被掏空而前端却被负吸颗粒抬起, 从而使有错台板沿行车方向形成一定坡度, 在板的接缝处出现相对高差。错台的原因:
１．４．１路基基層碾压不密实, 强度不足;
１．４．２局部地基不均匀下沉或矿区地基大面积沉陷;
１．４．３水浸入基层, 行车荷载使路面板产生泵吸现象;
１．４．４传力杆、拉杆功能不完善或失效。
１．５接缝破坏
接缝破坏的类型包括接缝剥落、纵缝张开、接缝填缝料损坏等。原因有:
１．５．１灌缝材料的老化、脱落、软化和溢出;
１．５．２垫料的老化、变形、脱落; c.接缝结构、机能不完善;
１．５．３接缝内嵌入硬物会造成接缝处剥落或胀裂;
１．５．４填缝材料和接缝板质量欠佳。
１．６角偶、板边破坏
此类破坏产生的原因有:
１．６．１接缝处缺乏传荷能力或板边缘附近的传力失效;
１．６．２路基基层在荷载和水的作用下,逐渐产生塑性变形, 使板边, 板角应力增大, 产生剥落和断裂;
１．６．３面板边缘的接缝中嵌入硬物等。
该路病害成因总结。产生破坏主要可以归结为两点, 一是大部分的破坏均为路面板块产生了应力集中, 集中应力大于水泥混凝土自身的抗弯拉强度时形成断裂破坏。二是水的作用, 水的进入使得水泥混凝土路面基层很快水毁, 随之面板很快出现各种各样的破坏。
2.水泥混凝土路面的养护维修技术
２．１接缝修补
２．１．１挤碎、拱起的修补
根据损坏的位置, 凿成相应的长方形槽, 刷洗干净后, 用水泥砂浆涂抹槽壁,然后用混凝土填补。彻底的办法是在槽壁中间打洞, 深10 cm, 直径3~ 4 cm, 水平间距30~ 40 cm,每个洞先将周围湿润, 插入一根直径18~ 20 mm,长20 cm 的钢筋, 然后用最大粒径为5~ 10 mm 的细混凝土填塞捣实。洞口留下l~ 2 cm 不浇足, 钢筋一半伸出洞外, 待混凝土硬结后, 再将槽壁湿润,涂刷水泥浆, 然后将与原来相同的混凝土浇筑槽中振捣密实。
2．１．２错台的维修
若混凝土板出现了错台, 但板块完好, 这时根据错台高差进行处置, 当错台小于10 mm 时, 用切削机具凿除错台, 修补面纵坡变化应控制在1% 之内, 若错台高差大于10 mm 时, 应进行换板处理。也可采用压灰浆法抬高混凝土板, 然后在面板表面用高分子聚合物材料加骨科进行修补及找平处理。
２．１．３搓开、纵缝拉宽、填缝料脱落的维修
对被搓开的横缝和被拉宽的纵缝, 应及时将松动部分凿掉,将缝隙间的尘土清除干净, 再灌入LW- 3000 专用填缝料。填缝料夏天被挤出应及时铲除; 冬天缝隙增宽或填缝料脱落, 应及时补灌; 日久老化的, 也应铲除更新。
２．２一般断板的修补处治
对于板块断裂情况较轻( 如只有一条贯穿板厚的裂缝) , 如果按破碎板整槽翻修的方法来做, 不但成本高, 而且是一种不必要的浪费。对此, 尝试采用一种封缝胶或按灌缝的方法来处治。该种修补适用于那些有贯穿裂缝, 但裂缝处没有垂直位移( 上、下错动) 的断板。有些断板不但有贯穿裂缝, 而且裂缝本身出现了垂直位移, 这说明板下有脱空的现象。此时较好的处治方法就是压浆。
２．３混凝土板的垂直错台和下沉的修补
若板块与板块之间只是垂直错台, 水泥混凝土没有破碎, 可用沥青砂或密级配沥青混凝土接顺修补。若板块下沉致使断裂破碎, 就必须整块翻修处理。
２．４改造排水设施
进入水泥混凝土面板下以及基层中的水不能快速排出是造成水泥混凝土路面水损害的重要原因,因此必须改造路面的排水设施。可设置纵向排水盲沟,然后通过纵向集水管和横向排水管将水排出路面结构层。
２．５加铺沥青层
旧水泥混凝土路面上加铺沥青混凝土，由于旧水泥混凝土路面提供了较稳定、坚实的基层，沥青混凝土路面提供了一个抗滑性能以及平整度好、维护简单的面层，因此大大改善了路面的使用性能同时又可以充分的利用旧水泥混凝土路面，而且具有造价低，施工难度小，对交通环境的影响小以及修复周期短等优点，因此在国内外的旧路改造工程中得到了普遍应用。
２．６压浆处治脱空板
早期修建的水泥混凝土路面基层多采用石灰土，实践表明这种材料的水稳性与抗冲刷能力较差，受水侵蚀后强度便会下降，并因冲刷引起流失，加之我国目前道路管养部门对混凝土路面养护一尤其是接缝养护重视不够，故板底脱空成为水泥混凝土路面的常见病害。压浆技术就是针对混凝土路面板在其使用周期内通过一定次数荷载的作用必出现脱空而提出的恢复板底密贴，确保板底均匀支承的技术措施。其目的是通过压浆处理，使混凝土板受力状态符合混凝土板设计的理论，避免混凝土板过早破坏。
２．７日常养护管理工作注意事项
２．７．１制定养护维修计划: 公路养护部门应根据路面损坏程序、范围和位置, 以及对路面今后的使用要求、交通量增长和养护资金等制定局部维修和大中修计划。同时, 要对各种养护维修方案进行技术经济比较, 以选择经济合理、切实可行的维修方案。
２．７．２保证路面排水系统的通畅: 保证路面横坡的自然排水功能; 及时清理堵塞边坡泄水孔的杂物; 多雨地区可以适当降低路缘石高度加速排水。
２．７．３路面要经常清扫, 保持清洁: 路面的保洁重点应放在行车道上, 由于水泥混凝土路面接缝较多, 在填缝料失效或散失的情况下, 各种杂物尤其是石屑、碎石及坚硬物体嵌入接缝中,会影响面板的正常伸缩, 从而引起路面板拱起等病害的产生。
２．７．４加强对超载车辆的管制。
２．７．５认真检查和发现胀缝的破坏情况及板块的裂缝情况, 并及时处理。
３．结语
水泥混凝土路面维修处治技术是路面养护中的一大难题, 需要解决的问题还很多。尤其当下水泥混凝土路面作为高级路面, 虽然具有使用周期长、养护工作量小、耐久性好的特点, 但一旦破坏起来, 其破损就会迅速发展,且修补较其他路面困难。目前, 水泥混凝土路面的养护维修基本上是手工作业, 劳动强度大, 施工速度慢, 而且有些工艺手工作业难以做到。为此, 要因地制宜, 有计划、有步骤地逐步实现养护维修机械化, 以降低劳动强度, 提高工作效率和养护与修补的质量。
【参考文献】
［１］中华人民共和国行业标准. JTJ073. 1- 2001 公路水泥混凝土路面养护技术规范[ S] .
［２］JTGD40- 2002.公路水泥混凝土路面设计规范[S].北京: 人民交通出版社, 2002.
【关键词】水泥；路面；病害
１．水泥混凝土路面病害的主要类型及成因
１．１断板
断板的形成是由于路面积水不能及时排走,顺着板缝下渗至板底,板底的路槽中的水得不倒及时地排走而积存在面板和基层之间。在行车荷载和水的综合作用下, 基层局部很快被冲刷弱化, 造成局部板底掏空,板的受力面积相应减小, 应力逐渐集中, 当荷载所产生的应力大于路面面板自身抗折强度时, 路面板就在应力集中处被折断形成裂缝。
１．２破碎断裂
裂缝将板分为3 块以上, 它在该路上表现的非常明显,这种破坏伴随着: 有基层损坏和沉陷, 无基层损坏。导致的主要原因有: a.超限超载交通; b.路面板缝没有进行封水处理, 路面水流入基层和路基引起面板破损; 路段是在原路的基础上改建而成, 存在局部路基和路面基层强度不足的问题。
１．３脱空、唧泥
脱空的形成主要与缩缝的密封不好相关。由于密封的实效, 水进入接缝并在接缝下囤积, 当车轮压在后板时, 后板下的水形成高压水向前板下缝隙及路表消散, 同时完成对前板下基层进行冲刷; 当车轮压到前板时, 前板为高压水, 后板形成强负压, 在负压的作用下, 将前板下的细小颗粒及来至路面上的细颗粒吸入后板。在车辆荷载反复循环的作用下, 逐渐形成对前板的掏空, 形成脱空。路面污物、泥浆的进入就产生唧泥。
１．４错台
错台的机理主要是因为板的后端部分被掏空而前端却被负吸颗粒抬起, 从而使有错台板沿行车方向形成一定坡度, 在板的接缝处出现相对高差。错台的原因:
１．４．１路基基層碾压不密实, 强度不足;
１．４．２局部地基不均匀下沉或矿区地基大面积沉陷;
１．４．３水浸入基层, 行车荷载使路面板产生泵吸现象;
１．４．４传力杆、拉杆功能不完善或失效。
１．５接缝破坏
接缝破坏的类型包括接缝剥落、纵缝张开、接缝填缝料损坏等。原因有:
１．５．１灌缝材料的老化、脱落、软化和溢出;
１．５．２垫料的老化、变形、脱落; c.接缝结构、机能不完善;
１．５．３接缝内嵌入硬物会造成接缝处剥落或胀裂;
１．５．４填缝材料和接缝板质量欠佳。
１．６角偶、板边破坏
此类破坏产生的原因有:
１．６．１接缝处缺乏传荷能力或板边缘附近的传力失效;
１．６．２路基基层在荷载和水的作用下,逐渐产生塑性变形, 使板边, 板角应力增大, 产生剥落和断裂;
１．６．３面板边缘的接缝中嵌入硬物等。
该路病害成因总结。产生破坏主要可以归结为两点, 一是大部分的破坏均为路面板块产生了应力集中, 集中应力大于水泥混凝土自身的抗弯拉强度时形成断裂破坏。二是水的作用, 水的进入使得水泥混凝土路面基层很快水毁, 随之面板很快出现各种各样的破坏。
2.水泥混凝土路面的养护维修技术
２．１接缝修补
２．１．１挤碎、拱起的修补
根据损坏的位置, 凿成相应的长方形槽, 刷洗干净后, 用水泥砂浆涂抹槽壁,然后用混凝土填补。彻底的办法是在槽壁中间打洞, 深10 cm, 直径3~ 4 cm, 水平间距30~ 40 cm,每个洞先将周围湿润, 插入一根直径18~ 20 mm,长20 cm 的钢筋, 然后用最大粒径为5~ 10 mm 的细混凝土填塞捣实。洞口留下l~ 2 cm 不浇足, 钢筋一半伸出洞外, 待混凝土硬结后, 再将槽壁湿润,涂刷水泥浆, 然后将与原来相同的混凝土浇筑槽中振捣密实。
2．１．２错台的维修
若混凝土板出现了错台, 但板块完好, 这时根据错台高差进行处置, 当错台小于10 mm 时, 用切削机具凿除错台, 修补面纵坡变化应控制在1% 之内, 若错台高差大于10 mm 时, 应进行换板处理。也可采用压灰浆法抬高混凝土板, 然后在面板表面用高分子聚合物材料加骨科进行修补及找平处理。
２．１．３搓开、纵缝拉宽、填缝料脱落的维修
对被搓开的横缝和被拉宽的纵缝, 应及时将松动部分凿掉,将缝隙间的尘土清除干净, 再灌入LW- 3000 专用填缝料。填缝料夏天被挤出应及时铲除; 冬天缝隙增宽或填缝料脱落, 应及时补灌; 日久老化的, 也应铲除更新。
２．２一般断板的修补处治
对于板块断裂情况较轻( 如只有一条贯穿板厚的裂缝) , 如果按破碎板整槽翻修的方法来做, 不但成本高, 而且是一种不必要的浪费。对此, 尝试采用一种封缝胶或按灌缝的方法来处治。该种修补适用于那些有贯穿裂缝, 但裂缝处没有垂直位移( 上、下错动) 的断板。有些断板不但有贯穿裂缝, 而且裂缝本身出现了垂直位移, 这说明板下有脱空的现象。此时较好的处治方法就是压浆。
２．３混凝土板的垂直错台和下沉的修补
若板块与板块之间只是垂直错台, 水泥混凝土没有破碎, 可用沥青砂或密级配沥青混凝土接顺修补。若板块下沉致使断裂破碎, 就必须整块翻修处理。
２．４改造排水设施
进入水泥混凝土面板下以及基层中的水不能快速排出是造成水泥混凝土路面水损害的重要原因,因此必须改造路面的排水设施。可设置纵向排水盲沟,然后通过纵向集水管和横向排水管将水排出路面结构层。
２．５加铺沥青层
旧水泥混凝土路面上加铺沥青混凝土，由于旧水泥混凝土路面提供了较稳定、坚实的基层，沥青混凝土路面提供了一个抗滑性能以及平整度好、维护简单的面层，因此大大改善了路面的使用性能同时又可以充分的利用旧水泥混凝土路面，而且具有造价低，施工难度小，对交通环境的影响小以及修复周期短等优点，因此在国内外的旧路改造工程中得到了普遍应用。
２．６压浆处治脱空板
早期修建的水泥混凝土路面基层多采用石灰土，实践表明这种材料的水稳性与抗冲刷能力较差，受水侵蚀后强度便会下降，并因冲刷引起流失，加之我国目前道路管养部门对混凝土路面养护一尤其是接缝养护重视不够，故板底脱空成为水泥混凝土路面的常见病害。压浆技术就是针对混凝土路面板在其使用周期内通过一定次数荷载的作用必出现脱空而提出的恢复板底密贴，确保板底均匀支承的技术措施。其目的是通过压浆处理，使混凝土板受力状态符合混凝土板设计的理论，避免混凝土板过早破坏。
２．７日常养护管理工作注意事项
２．７．１制定养护维修计划: 公路养护部门应根据路面损坏程序、范围和位置, 以及对路面今后的使用要求、交通量增长和养护资金等制定局部维修和大中修计划。同时, 要对各种养护维修方案进行技术经济比较, 以选择经济合理、切实可行的维修方案。
２．７．２保证路面排水系统的通畅: 保证路面横坡的自然排水功能; 及时清理堵塞边坡泄水孔的杂物; 多雨地区可以适当降低路缘石高度加速排水。
２．７．３路面要经常清扫, 保持清洁: 路面的保洁重点应放在行车道上, 由于水泥混凝土路面接缝较多, 在填缝料失效或散失的情况下, 各种杂物尤其是石屑、碎石及坚硬物体嵌入接缝中,会影响面板的正常伸缩, 从而引起路面板拱起等病害的产生。
２．７．４加强对超载车辆的管制。
２．７．５认真检查和发现胀缝的破坏情况及板块的裂缝情况, 并及时处理。
３．结语
水泥混凝土路面维修处治技术是路面养护中的一大难题, 需要解决的问题还很多。尤其当下水泥混凝土路面作为高级路面, 虽然具有使用周期长、养护工作量小、耐久性好的特点, 但一旦破坏起来, 其破损就会迅速发展,且修补较其他路面困难。目前, 水泥混凝土路面的养护维修基本上是手工作业, 劳动强度大, 施工速度慢, 而且有些工艺手工作业难以做到。为此, 要因地制宜, 有计划、有步骤地逐步实现养护维修机械化, 以降低劳动强度, 提高工作效率和养护与修补的质量。
【参考文献】
［１］中华人民共和国行业标准. JTJ073. 1- 2001 公路水泥混凝土路面养护技术规范[ S] .
［２］JTGD40- 2002.公路水泥混凝土路面设计规范[S].北京: 人民交通出版社, 2002.