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【摘 要】随着道路建设的加快，水泥混凝土路面具有的许多优点使其在公路建设得到广泛应用。由于使用年限增加，其病害也随之增多，其中，路面板底脱空造成的病害占了很大比例，这将会大大降低路面的使用性能。文章试图分析水泥混凝土路面板底脱空的形成原因，并提出切实可行解决措施。
【关键词】板底脱空；原因分析；养护；注浆；解决措施
随着道路建设的快速发展，许多高等级公路项目普遍采用水泥混凝土路面结构形式。它属于刚性路面，板体刚度较大，具有承载能力大，养护费用少，抗磨耗能力强，使用寿命长，施工机械简单等优点。但由于各种内外因素，水泥混凝土路面容易发生板底脱空病害，如果不及时进行识别和处置，势必造成路面面板的断裂和路面使用性能的衰变，这将会大大降低路面的使用性能。因此加强水泥混凝土路面板底脱空的研究，具有十分重要的现实意义。
1 板底脱空原因分析
水泥混凝土属于刚性路面，板体刚度较大，在使用过程中面板底部会出现不同程度脱空，大量实践也已表明：板底脱空是水泥混凝土路面的一种客观存在，其形成原因主要包括以下4个方面。
1.1 板底材料的塑性变形
由于使用年限的不断增加，交通量的增大，水泥混凝土板底材料会出现一定的塑性变形，荷载驶离后，这部分塑性变形不能完全恢复，将长期存留于基层和土基中，形成局部支撑条件弱化或脱空。同时，由于材料和施工的非均匀性，塑形变形的评估更多具有不可预测性。
1.2 雨水的冲刷和泵吸
水分通过水泥混凝土路面的接缝或裂缝渗入路面内部，到达基层的弱化部位和脱空处，在行车荷载作用下，冲刷基层材料，恶化板底的支撑条件，增大脱空面积。同时，由于车轮的动载效应，水分将携带着基层颗粒材料从面板的接缝和裂缝处被挤出，形成唧泥，进一步加剧了板底脱空。
1.3 结构设计中的薄弱环节
因水泥混凝土材料的热胀冷缩特性及施工需要，水泥混凝土路面接缝较多（缩缝、胀缝及纵缝等），这为雨水的侵入提供了便捷通道，是致使路面损坏的诱导因素。并且伴随接缝处密封材料因多种原因而丧失正常功能，更是大大降低了其有效抵抗雨水侵入的能力，成为水泥混凝土路面抵抗外界条件的薄弱环节。
1.4 养护和维修不及时
伴随路基及基层的塑性变形、水分的冲刷和淘空及结构设计中存在的先天不足，水泥混凝土路面在使用一段时间后会出现板底脱空的先兆，如相邻板错台、细微裂缝及雨天过后的唧泥等症状，如及时养护维修，可有效控制其损坏程度。而当前缺乏系统有效的板底脱空甄别手段和处治技术，致使路面未能得到及时养护和维修，导致水泥混凝土路面的使用寿命显著缩短。
2 板底脱空后弯拉应力及剩余使用寿命
水泥混凝土路面板底脱空后其受力状况极为不利。如板边板角处出现基础脱空，车辆荷载作用下混凝土面板将产生过大的弯沉和应力，最终导致水泥混凝土路面出现其他形态的破坏。大量资料表明：我国水泥混凝土路面出现的大量破坏皆由板底脱空所致，也就是说，底板脱空是缩短水泥混凝土路面使用寿命的显著影响因素。
有限元计算结果表明，当脱空尺寸边长大于0．7m时，脱空截面上产生的最大弯拉应力已超过规范界定的纵边中部的最不利临界荷位，此时脱空板角成为控制路面疲劳使用寿命计算的依据。同时，实地调查发现，板角脱空一般易出现在行车道靠近路肩一侧，呈近似三角分布。假设脱空区域纵向和横向的长度分别为LZ和Lh（为简化模型，计算中常假设LZ和Lh边长相等），在标准轴载作用下，板体脱空临界截面上产生的弯拉应力可由式（1）计算，疲劳寿命由式（2）进行计算。
式中：
σd为标准轴载在脱空截面处产生的最大弯拉应力，MPa；
Nf为荷载允许作用次数；
ｐ为轮胎压力（0．7MPa）；
h为水泥混凝土路面板厚；
ａ为轮迹半径（0．151m）；
LZ和Lh为脱空区在纵、横向长度；
fm为水泥混凝土路面弯拉强度，取5．0MPa。
从中可以看出，随着脱空尺寸面积增大，面板弯拉应力显著增大，面板疲劳寿命锐减。当厚度28cm水泥混凝土面板脱空尺寸由0．6m×0．6m增至1．8m×1．8m时，面板弯拉应力由0．47MPa增大至1．60MPa，而路面使用寿命由1．09×1011次缩减至1．30×108次。
当水泥混凝土面板厚度不同时，脱空尺寸对其临界截面弯拉应力和疲劳使用寿命影响同样显著。例如，脱空尺寸为1．0m×1．0m时，面板厚度28cm截面弯拉应力（1．34MPa）只有面板厚度20cm弯拉应力（2．63MPa）的一半左右，并且疲劳寿命也延长了2000倍。因而，适当增加水泥混凝土路面板厚度也是延长路面使用寿命的一种有效方法，但这是以增加路面工程造价为代价的，并不可取。
3 板底脱空解决措施
3.1 脱空判定标准
水泥混凝土路面板底脱空采用贝克曼梁弯沉检测法判定，该方法也常作为验收注浆板是否合格的依据。弯沉检测采用贝克曼梁，通过逐块测试板角（距横缝40cm，纵缝10cm）弯沉值，确定板底是否脱空，当板角弯沉大于12（0．01mm）时视为脱空板，必须采取注浆稳固处理。
3.2 注浆材料技术要求
注浆采用水泥粉煤灰复合浆液。浆液应具有综合稳定性好、强度高和流动性好等特点，Marsh流动度室内满足20±3s，现场符合30±3s，净浆扩展度不大于220mm且不小于180mm，浆液7d抗压强应大于3．5MPa，相应配合比可根据室内试验加以确定。
3.3 注浆施工工序
3.3.1 孔位布设：板底脱空主要发生在板角及邻近接缝处，因而注浆孔应按照图1布设。若水泥混凝土面板存在贯穿性裂缝及板角断裂时，可相应增设注浆孔数量。
3.3.2 钻孔：注浆孔直径3～5cm，孔深为混凝土板厚。钻孔完工后应采用空压机清除孔中的残屑和粉尘，并防止杂物或雨水进入孔内。
3.3.3 浆液制备：采用专用制浆机进行浆液制备，搅拌时间不宜小于150s，浆体拌制完成后还应通过2～3mm筛孔以清除颗粒状杂物。
3.3.4 压浆：注浆管口通过注浆栓塞打入孔中，注浆过程中避免出现漏浆、漏气、爆孔和压力不足等现象。压浆孔应从低处向高处进行。注浆应缓慢均匀，注浆压力一般控制在0．5～1．0MPa，达到设定压力后应稳压2～3Min，之后缓慢降压，压力归零后拆除注浆栓塞并用木塞对注浆孔进行封堵。
3.4 施工质量验收
板底脱空注浆工序完工后三日内，采用贝克曼梁弯沉检测法对注浆板进行弯沉复测，验收注浆板是否合格。若复测中发现仍有脱空现象，应及时补注水泥粉煤灰复合浆液，直至弯沉检测验收合格。
4 结论
总而言之，板底脱空是一种严重影响水泥混凝土路面的使用性能及威胁使用寿命的病害，我们应该高度重视，积极研究病害规律，精心施工，规范养护，对于板底脱空的水泥混凝土面板应及时采取措施进行整治处理，并且结合工程实际，相信水泥混凝土路面板底脱空问题一定会得到有效解决的。
参考文献
[1]唐伯明;刚性路面板脱空状况的评定与分析——落锤式弯沉仪(FWD)应用研究[J];中国公路学报;2009年01期
[2] 邝健政;古伟斌；公路水泥混凝土路面板下脱空灌浆处治的几点体会[A];地基基础工程与锚固注浆技术：2009年地基基础工程与锚固注浆技术研讨会论文集[C];2009年
【关键词】板底脱空；原因分析；养护；注浆；解决措施
随着道路建设的快速发展，许多高等级公路项目普遍采用水泥混凝土路面结构形式。它属于刚性路面，板体刚度较大，具有承载能力大，养护费用少，抗磨耗能力强，使用寿命长，施工机械简单等优点。但由于各种内外因素，水泥混凝土路面容易发生板底脱空病害，如果不及时进行识别和处置，势必造成路面面板的断裂和路面使用性能的衰变，这将会大大降低路面的使用性能。因此加强水泥混凝土路面板底脱空的研究，具有十分重要的现实意义。
1 板底脱空原因分析
水泥混凝土属于刚性路面，板体刚度较大，在使用过程中面板底部会出现不同程度脱空，大量实践也已表明：板底脱空是水泥混凝土路面的一种客观存在，其形成原因主要包括以下4个方面。
1.1 板底材料的塑性变形
由于使用年限的不断增加，交通量的增大，水泥混凝土板底材料会出现一定的塑性变形，荷载驶离后，这部分塑性变形不能完全恢复，将长期存留于基层和土基中，形成局部支撑条件弱化或脱空。同时，由于材料和施工的非均匀性，塑形变形的评估更多具有不可预测性。
1.2 雨水的冲刷和泵吸
水分通过水泥混凝土路面的接缝或裂缝渗入路面内部，到达基层的弱化部位和脱空处，在行车荷载作用下，冲刷基层材料，恶化板底的支撑条件，增大脱空面积。同时，由于车轮的动载效应，水分将携带着基层颗粒材料从面板的接缝和裂缝处被挤出，形成唧泥，进一步加剧了板底脱空。
1.3 结构设计中的薄弱环节
因水泥混凝土材料的热胀冷缩特性及施工需要，水泥混凝土路面接缝较多（缩缝、胀缝及纵缝等），这为雨水的侵入提供了便捷通道，是致使路面损坏的诱导因素。并且伴随接缝处密封材料因多种原因而丧失正常功能，更是大大降低了其有效抵抗雨水侵入的能力，成为水泥混凝土路面抵抗外界条件的薄弱环节。
1.4 养护和维修不及时
伴随路基及基层的塑性变形、水分的冲刷和淘空及结构设计中存在的先天不足，水泥混凝土路面在使用一段时间后会出现板底脱空的先兆，如相邻板错台、细微裂缝及雨天过后的唧泥等症状，如及时养护维修，可有效控制其损坏程度。而当前缺乏系统有效的板底脱空甄别手段和处治技术，致使路面未能得到及时养护和维修，导致水泥混凝土路面的使用寿命显著缩短。
2 板底脱空后弯拉应力及剩余使用寿命
水泥混凝土路面板底脱空后其受力状况极为不利。如板边板角处出现基础脱空，车辆荷载作用下混凝土面板将产生过大的弯沉和应力，最终导致水泥混凝土路面出现其他形态的破坏。大量资料表明：我国水泥混凝土路面出现的大量破坏皆由板底脱空所致，也就是说，底板脱空是缩短水泥混凝土路面使用寿命的显著影响因素。
有限元计算结果表明，当脱空尺寸边长大于0．7m时，脱空截面上产生的最大弯拉应力已超过规范界定的纵边中部的最不利临界荷位，此时脱空板角成为控制路面疲劳使用寿命计算的依据。同时，实地调查发现，板角脱空一般易出现在行车道靠近路肩一侧，呈近似三角分布。假设脱空区域纵向和横向的长度分别为LZ和Lh（为简化模型，计算中常假设LZ和Lh边长相等），在标准轴载作用下，板体脱空临界截面上产生的弯拉应力可由式（1）计算，疲劳寿命由式（2）进行计算。
式中：
σd为标准轴载在脱空截面处产生的最大弯拉应力，MPa；
Nf为荷载允许作用次数；
ｐ为轮胎压力（0．7MPa）；
h为水泥混凝土路面板厚；
ａ为轮迹半径（0．151m）；
LZ和Lh为脱空区在纵、横向长度；
fm为水泥混凝土路面弯拉强度，取5．0MPa。
从中可以看出，随着脱空尺寸面积增大，面板弯拉应力显著增大，面板疲劳寿命锐减。当厚度28cm水泥混凝土面板脱空尺寸由0．6m×0．6m增至1．8m×1．8m时，面板弯拉应力由0．47MPa增大至1．60MPa，而路面使用寿命由1．09×1011次缩减至1．30×108次。
当水泥混凝土面板厚度不同时，脱空尺寸对其临界截面弯拉应力和疲劳使用寿命影响同样显著。例如，脱空尺寸为1．0m×1．0m时，面板厚度28cm截面弯拉应力（1．34MPa）只有面板厚度20cm弯拉应力（2．63MPa）的一半左右，并且疲劳寿命也延长了2000倍。因而，适当增加水泥混凝土路面板厚度也是延长路面使用寿命的一种有效方法，但这是以增加路面工程造价为代价的，并不可取。
3 板底脱空解决措施
3.1 脱空判定标准
水泥混凝土路面板底脱空采用贝克曼梁弯沉检测法判定，该方法也常作为验收注浆板是否合格的依据。弯沉检测采用贝克曼梁，通过逐块测试板角（距横缝40cm，纵缝10cm）弯沉值，确定板底是否脱空，当板角弯沉大于12（0．01mm）时视为脱空板，必须采取注浆稳固处理。
3.2 注浆材料技术要求
注浆采用水泥粉煤灰复合浆液。浆液应具有综合稳定性好、强度高和流动性好等特点，Marsh流动度室内满足20±3s，现场符合30±3s，净浆扩展度不大于220mm且不小于180mm，浆液7d抗压强应大于3．5MPa，相应配合比可根据室内试验加以确定。
3.3 注浆施工工序
3.3.1 孔位布设：板底脱空主要发生在板角及邻近接缝处，因而注浆孔应按照图1布设。若水泥混凝土面板存在贯穿性裂缝及板角断裂时，可相应增设注浆孔数量。
3.3.2 钻孔：注浆孔直径3～5cm，孔深为混凝土板厚。钻孔完工后应采用空压机清除孔中的残屑和粉尘，并防止杂物或雨水进入孔内。
3.3.3 浆液制备：采用专用制浆机进行浆液制备，搅拌时间不宜小于150s，浆体拌制完成后还应通过2～3mm筛孔以清除颗粒状杂物。
3.3.4 压浆：注浆管口通过注浆栓塞打入孔中，注浆过程中避免出现漏浆、漏气、爆孔和压力不足等现象。压浆孔应从低处向高处进行。注浆应缓慢均匀，注浆压力一般控制在0．5～1．0MPa，达到设定压力后应稳压2～3Min，之后缓慢降压，压力归零后拆除注浆栓塞并用木塞对注浆孔进行封堵。
3.4 施工质量验收
板底脱空注浆工序完工后三日内，采用贝克曼梁弯沉检测法对注浆板进行弯沉复测，验收注浆板是否合格。若复测中发现仍有脱空现象，应及时补注水泥粉煤灰复合浆液，直至弯沉检测验收合格。
4 结论
总而言之，板底脱空是一种严重影响水泥混凝土路面的使用性能及威胁使用寿命的病害，我们应该高度重视，积极研究病害规律，精心施工，规范养护，对于板底脱空的水泥混凝土面板应及时采取措施进行整治处理，并且结合工程实际，相信水泥混凝土路面板底脱空问题一定会得到有效解决的。
参考文献
[1]唐伯明;刚性路面板脱空状况的评定与分析——落锤式弯沉仪(FWD)应用研究[J];中国公路学报;2009年01期
[2] 邝健政;古伟斌；公路水泥混凝土路面板下脱空灌浆处治的几点体会[A];地基基础工程与锚固注浆技术：2009年地基基础工程与锚固注浆技术研讨会论文集[C];2009年