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摘 要:水泥混凝土路面质量的好坏直接影响行车速度、安全、舒适和运输成本。它具有强度高、刚度大、受温度影响小、使用寿命长等优点。但水泥混凝土路面接缝较多,对超载较为敏感,易发生脱空、唧泥、裂缝等先期病害,从而导致路面的破损,如何治理与预防脱空、唧泥等病害,搞好水泥混凝土路面的养护,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。
关键词:公路路面;压浆施工;处理措施
一、水泥混凝土面板唧泥、脱空形成主要原因
唧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接缝状况;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。水泥混凝土路面在重车荷载的反复作用下,板下基面板底与基(垫)层之间将出现微小的空隙,即出现了板下局部脱空,或称为原始脱空区。同时温度湿度的变化,以及板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,雨水从破损处浸入基层,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,形成唧泥。唧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。
二、板下封堵的必要性
在修复水泥混凝土路面时,采用板下封堵的目的是为了恢复对路面结构的支承,它是通过向这些空隙灌浆而实现的。灌浆时要施加一定的压力,而施加的压力不应使路面板抬升。
板下封堵作为一种预防性维护措施,应在板角刚一出现支承丧失的情况时就尽快地进行。支承丧失的表现是弯沉增大,横向接缝形成错台,交通车道或路肩的接缝和裂缝附近积存细屑。
在路面板尚未发生严重裂缝时,板下封堵是一种比较经济的修复方法。如果初始弯沉很小,最好不要灌浆,因为板下封堵所造成的扰动可能会使弯沉增大。
板下封堵不能矫正沉降,不能提高结构设计能力,也不能消除因板内温、温度变化及板上交通荷载而造成的垂直错台。但是由于空隙被填充,减小了弯沉,恢复了结构的整体性,因此减小了未来发生唧泥以及错台和板断裂的可能性。只有在支承能力丧失程度有限的接缝、裂缝处才进行板下封堵。
三、板下封堵施工准备
板下封堵工作是用泵将稀砂浆混合料从路面上的钻孔灌入到板下的空隙中。对水泥混凝土路面进行稳定和板下封堵,用混合料填充板下的空隙,使之形成一个不溶解的坚硬块体。
1.定位
上海某公路试验段为一级公路,建于1997年,设计板厚24cm。主要采用弯沉指标来确定脱空板。首先选取水泥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5.4m长杆弯沉仪及BZZ-100标准轴载(后轴轴载为10t)测定。测点分主点、副点。主点位于板横缝前10cm,加卸载,副点在横缝后10cm,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30cm左右。在《美国路面修复手册》中规定凡弯沉值超过0.635mm的,应确定为板块脱空。
2.浆液材料基本要求
常用的水泥砾材料包括:水泥、粉煤灰、水、外加剂等。将浆体制成7.07*7.07*7.07cm立方体试件,标准养护7d,其抗压强度应到5Mpa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,浆液中宜掺加一定量膨胀剂。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。由于在现行规范中未对此做明确规定,参照预制梁板压浆施工经验,采用水泥浆稠度试验漏斗(体积1725ml±5ml),以浆体自由全部流完的时间作为流动度来控制。其中,在室温条件下,纯水的流出时间为8s(室内试验结果)。
3.机械设备
水泥混凝土路面板下封堵的灌浆设备主要由压浆泵、灰浆搅拌机、胀卡头、水箱和30kw发电机组等组成。
(1)压浆泵的选择
①泵的压力。压浆泵的压力应根据灌浆材料不同,管路的长短等因素來确定。水泥粉煤灰作为灌浆材料,压浆泵的初始起动压力宜为1.5Mpa,即15Kg/cm2。
②输送管的管径。由于输送距离较短,一般输送半径不大于30m,故宜选用压浆管管径64mm,排浆管径51mm。
③输送量。每台压浆机组额定工程量为单幅100m即20块,每班工作有效压浆时间按4h计,则压浆机每小时材料输送量应大于是1.5m2,宜采用3m2/h输送量的压浆泵。
(2)灰浆搅拌机的选择
灰浆搅拌机有两个功能,一是灰浆搅拌,二是灰浆储存,且灰浆储存内设有搅拌轴以防止灰浆沉淀离析。该设备主要参数:工作效率:6m3/h;搅拌轴转速70n/min。
(3)胀卡头
胀卡头是压浆工作的重要部件,它是压浆管与水泥混凝土板衔接的媒介。胀卡头宜选用最大外径107mm,内孔直径为38mm。为使压浆顺利进行,胀卡头的最小旋紧力矩不得小于120kh.m
四、施工方法
1.确定板下封堵位置
对板角进行弯沉测定,凡弯沉超过0.635mm的板,就应进行板下封堵。
2.钻砂浆喷射孔
孔的直径不大于5cm,要保持垂直同时又圆,其深度要穿透经过稳定的基层垫层,但钻入土基的深度不行大于7cm,用吹气的方法形成空腔以便于砂浆的初始分布。
3.砂浆准备
将水泥、粉煤灰放入筒内,搅拌15s,然后加入所需的外加剂,搅拌15s。再加水搅拌,将砂浆送入搅拌器,用泵送出。
五、灌浆技术的实施
将膨胀橡胶灌浆栓塞或与装配有和出料口相接的软管插入孔内,灌浆栓塞或软管的出料口不能伸至混凝土板底部以下。要连续地向泵内送砂浆,直至观察到砂浆已从一个孔流入另一个孔。当观察到板开始抬升,或砂浆流动线路内的压力迅速升高时停止泵送。管线中的精密的压力计来监视。压力计带有保护罩,以防稀砂浆流入。
空隙中的水被砂浆排挤出来后,可任其流走和排走。灌浆后至少2h以内要求所有交通避开此区域。流到路面接缝内的砂浆应予清除,以保持适宜的接缝缝隙。在相邻的两个砂浆喷射孔之间出现横向裂缝的情况下,可用喷涂环氧树脂的方法封堵。
一个孔灌完浆后,应拨出灌浆栓塞并立即插上木塞,以便有足够的时间使砂浆充分凝固。在回复压力的作用下不会将砂浆从孔中挤出时,方可将临时用的木塞拨出,并将孔用快凝水泥砂浆久性地密封,抹平与路面等高。
六、结束语
灌浆技术作为一种新型的加固技术,可广泛的应用到公路施工其它方面。如:高速公路桥头跳车、软土地基处理、机场路加固等。而且由于其处治质量主要控制指标-弯沉与旧板加铺沥青混凝土面层的设计指标相吻合,具有一定科学性,所以也适用于旧板加罩沥青面层的旧板加固中。相信在以后灌浆技术会更好的为我们服务,提高我们混凝土路面的质量。
残留在路面或路肩顶面上的砂浆要趁其未粘在面层上时扫掉,并用水冲刷,以免留下斑渍。如果砂浆流到了缝隙内,应趁其尚未将缝隙密封时,及早将砂浆混合料去除,并将损坏的接缝及时用填缝料填好。灌浆后2h内应避免车辆通过灌浆区。
参考文献
[1] 徐昊.刘祚秋.密布弹簧单元支承模型的水泥混凝土路面板脱空分析[J].现代交通技术.2011,8(6).
[2] 刘禹.高等级水泥混凝土路面灌浆技术分析与应用[J].交通标准化,2012(9).
关键词:公路路面;压浆施工;处理措施
一、水泥混凝土面板唧泥、脱空形成主要原因
唧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接缝状况;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。水泥混凝土路面在重车荷载的反复作用下,板下基面板底与基(垫)层之间将出现微小的空隙,即出现了板下局部脱空,或称为原始脱空区。同时温度湿度的变化,以及板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,雨水从破损处浸入基层,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,形成唧泥。唧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。
二、板下封堵的必要性
在修复水泥混凝土路面时,采用板下封堵的目的是为了恢复对路面结构的支承,它是通过向这些空隙灌浆而实现的。灌浆时要施加一定的压力,而施加的压力不应使路面板抬升。
板下封堵作为一种预防性维护措施,应在板角刚一出现支承丧失的情况时就尽快地进行。支承丧失的表现是弯沉增大,横向接缝形成错台,交通车道或路肩的接缝和裂缝附近积存细屑。
在路面板尚未发生严重裂缝时,板下封堵是一种比较经济的修复方法。如果初始弯沉很小,最好不要灌浆,因为板下封堵所造成的扰动可能会使弯沉增大。
板下封堵不能矫正沉降,不能提高结构设计能力,也不能消除因板内温、温度变化及板上交通荷载而造成的垂直错台。但是由于空隙被填充,减小了弯沉,恢复了结构的整体性,因此减小了未来发生唧泥以及错台和板断裂的可能性。只有在支承能力丧失程度有限的接缝、裂缝处才进行板下封堵。
三、板下封堵施工准备
板下封堵工作是用泵将稀砂浆混合料从路面上的钻孔灌入到板下的空隙中。对水泥混凝土路面进行稳定和板下封堵,用混合料填充板下的空隙,使之形成一个不溶解的坚硬块体。
1.定位
上海某公路试验段为一级公路,建于1997年,设计板厚24cm。主要采用弯沉指标来确定脱空板。首先选取水泥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5.4m长杆弯沉仪及BZZ-100标准轴载(后轴轴载为10t)测定。测点分主点、副点。主点位于板横缝前10cm,加卸载,副点在横缝后10cm,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30cm左右。在《美国路面修复手册》中规定凡弯沉值超过0.635mm的,应确定为板块脱空。
2.浆液材料基本要求
常用的水泥砾材料包括:水泥、粉煤灰、水、外加剂等。将浆体制成7.07*7.07*7.07cm立方体试件,标准养护7d,其抗压强度应到5Mpa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,浆液中宜掺加一定量膨胀剂。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。由于在现行规范中未对此做明确规定,参照预制梁板压浆施工经验,采用水泥浆稠度试验漏斗(体积1725ml±5ml),以浆体自由全部流完的时间作为流动度来控制。其中,在室温条件下,纯水的流出时间为8s(室内试验结果)。
3.机械设备
水泥混凝土路面板下封堵的灌浆设备主要由压浆泵、灰浆搅拌机、胀卡头、水箱和30kw发电机组等组成。
(1)压浆泵的选择
①泵的压力。压浆泵的压力应根据灌浆材料不同,管路的长短等因素來确定。水泥粉煤灰作为灌浆材料,压浆泵的初始起动压力宜为1.5Mpa,即15Kg/cm2。
②输送管的管径。由于输送距离较短,一般输送半径不大于30m,故宜选用压浆管管径64mm,排浆管径51mm。
③输送量。每台压浆机组额定工程量为单幅100m即20块,每班工作有效压浆时间按4h计,则压浆机每小时材料输送量应大于是1.5m2,宜采用3m2/h输送量的压浆泵。
(2)灰浆搅拌机的选择
灰浆搅拌机有两个功能,一是灰浆搅拌,二是灰浆储存,且灰浆储存内设有搅拌轴以防止灰浆沉淀离析。该设备主要参数:工作效率:6m3/h;搅拌轴转速70n/min。
(3)胀卡头
胀卡头是压浆工作的重要部件,它是压浆管与水泥混凝土板衔接的媒介。胀卡头宜选用最大外径107mm,内孔直径为38mm。为使压浆顺利进行,胀卡头的最小旋紧力矩不得小于120kh.m
四、施工方法
1.确定板下封堵位置
对板角进行弯沉测定,凡弯沉超过0.635mm的板,就应进行板下封堵。
2.钻砂浆喷射孔
孔的直径不大于5cm,要保持垂直同时又圆,其深度要穿透经过稳定的基层垫层,但钻入土基的深度不行大于7cm,用吹气的方法形成空腔以便于砂浆的初始分布。
3.砂浆准备
将水泥、粉煤灰放入筒内,搅拌15s,然后加入所需的外加剂,搅拌15s。再加水搅拌,将砂浆送入搅拌器,用泵送出。
五、灌浆技术的实施
将膨胀橡胶灌浆栓塞或与装配有和出料口相接的软管插入孔内,灌浆栓塞或软管的出料口不能伸至混凝土板底部以下。要连续地向泵内送砂浆,直至观察到砂浆已从一个孔流入另一个孔。当观察到板开始抬升,或砂浆流动线路内的压力迅速升高时停止泵送。管线中的精密的压力计来监视。压力计带有保护罩,以防稀砂浆流入。
空隙中的水被砂浆排挤出来后,可任其流走和排走。灌浆后至少2h以内要求所有交通避开此区域。流到路面接缝内的砂浆应予清除,以保持适宜的接缝缝隙。在相邻的两个砂浆喷射孔之间出现横向裂缝的情况下,可用喷涂环氧树脂的方法封堵。
一个孔灌完浆后,应拨出灌浆栓塞并立即插上木塞,以便有足够的时间使砂浆充分凝固。在回复压力的作用下不会将砂浆从孔中挤出时,方可将临时用的木塞拨出,并将孔用快凝水泥砂浆久性地密封,抹平与路面等高。
六、结束语
灌浆技术作为一种新型的加固技术,可广泛的应用到公路施工其它方面。如:高速公路桥头跳车、软土地基处理、机场路加固等。而且由于其处治质量主要控制指标-弯沉与旧板加铺沥青混凝土面层的设计指标相吻合,具有一定科学性,所以也适用于旧板加罩沥青面层的旧板加固中。相信在以后灌浆技术会更好的为我们服务,提高我们混凝土路面的质量。
残留在路面或路肩顶面上的砂浆要趁其未粘在面层上时扫掉,并用水冲刷,以免留下斑渍。如果砂浆流到了缝隙内,应趁其尚未将缝隙密封时,及早将砂浆混合料去除,并将损坏的接缝及时用填缝料填好。灌浆后2h内应避免车辆通过灌浆区。
参考文献
[1] 徐昊.刘祚秋.密布弹簧单元支承模型的水泥混凝土路面板脱空分析[J].现代交通技术.2011,8(6).
[2] 刘禹.高等级水泥混凝土路面灌浆技术分析与应用[J].交通标准化,2012(9).