水泥混凝土路面簡稱水泥路面俗稱白色路面是公路

1、水泥混凝土路面（簡稱水泥路面，俗稱白色路面）是公路，特別是高等級公路的主要結(jié)構(gòu)型式之一。它是以水泥與水拌和成水泥漿為結(jié)合料，以碎（礫）石、砂為集料，加入適量的添加劑，攪拌成水泥混凝土來鋪筑的路面。水泥路面具有如下優(yōu)點：1）強度高、剛度大，具有較高的承載能力和擴散載荷的能力。2）穩(wěn)定性好，受氣候條件等自然因素影響小，不易出現(xiàn)瀝青路面的某些因穩(wěn)定性不足而產(chǎn)生的損壞如變軟、癰包、車轍、波浪等，也不存在瀝青路面的老化、龜裂等損壞現(xiàn)象。3）耐久性好，抗磨耗能力強，而且能通行包括履帶式車輛在內(nèi)的各種運行機械。4）水泥混凝土對油和大多數(shù)化學物質(zhì)不敏感，有較強的抗侵蝕能力。5）表面較粗糙，抗滑性和附著性好，從

2、而提高車輛行駛的穩(wěn)定性和車輛行駛性能的發(fā)揮。6）水泥路面色澤鮮明，反光能力強，對夜間行車安全有利。因此，在我國公路建設與發(fā)展中，水泥路面會占有越來越大的比例。1、水泥路面斷裂損壞機理水泥道路從斷面上來看，自上而下分為4 個層次。其中最上面與車輪接觸的是面層 水泥路面板塊（簡稱水泥板塊） ，它直接承受各種行車載荷。接下來是基層與墊層，其作用是擴散面層傳下來的集中載荷。最下面的是土基層，是整個公路的基礎。理論上水泥板塊與路基緊貼在一起，車輪載荷均勻地傳遞到土基層。水泥板塊主要承受壓應力，只要壓應力不超過水泥混凝土抗壓強度，水泥板塊便不會損壞。但是，由于用材不當， 或施工工藝不合理， 或施工質(zhì)量控制

3、不嚴等原因會造成水泥板塊與路基之間出現(xiàn)先天性的或后天引起的貼合不良的現(xiàn)象，一旦兩者之間出現(xiàn)空隙 水泥板塊懸空，在車輪載荷的作用下，懸空處的水泥板塊承受彎曲變形造成的拉應力，而且水泥板塊承受的是脈動載荷、其抗拉強度僅是抗壓強度的1/5 1/10，因此水泥板塊很容易斷裂。2、水泥路面狀態(tài)檢測工藝水泥板塊一旦斷裂，其維修作業(yè)量大、費用高，而且要長時間影響交通。因此，對已投入使用的水泥路面應加強日常監(jiān)控，盡早發(fā)現(xiàn)面層與基層之間的空隙， 并及早采取補救措施，以保證公路暢通，并延長其使用壽命?；诓煌幕A理論， 水泥板塊是否懸空可以用不同的方法檢測。 最簡單、最直接，也是目前我國常用的傳統(tǒng)方法是鉆孔取樣

4、法， 這是一種盲目的被動的方法。 隨著科學技術(shù)的發(fā)展，聲波法、雷達法、振動分析法等無損檢測方法已開始應用于水泥路面狀態(tài)檢測中。2.1 超聲波檢測技術(shù)由于超聲波具有激發(fā)容易、檢測工藝簡單、操作方便、價格便宜等優(yōu)點，因此在道路狀態(tài)檢測中，特別是高等級水泥路面路基檢測中的應用有著較廣泛的前景。超聲波是一種頻率高于人耳能聽到的頻率（20Hz 20KHz ）的聲波。實踐證明，頻率愈高，檢測分辨率愈高，則檢測精度愈高。因此實踐中利用超聲波檢測水泥路面狀態(tài)時，其上限頻率為100KHz 、下限頻率為20KHz 。超聲波是一種波，因此它在傳輸過程中服從波的傳輸規(guī)律。例如：超聲波在材料中保持直線行進； 在兩種不同

5、材料的界面處發(fā)生反射；傳播速度服從波的傳輸定理： f（為波速， 為波長， f 為波的頻率）。資料證明，波速對于水泥路面路基檢測十分有用，因此一般也稱超聲波檢測法為波速法。波速法是超聲波檢測水泥路面路基狀態(tài)的最基本的方法。研究證明，波在介質(zhì)材料中行進的速度愈大，則介質(zhì)材料的堅硬性愈大；反之，則介質(zhì)材料愈松軟。而介質(zhì)材料的堅硬性實質(zhì)上也反映了該種材料強度的高低，因此材料強度愈高，波速應愈大；材料強度愈低，則波速應愈小。這樣，知道了波速，亦即知道了材料強度。在土工試塊及某些巖體中利用波速法進行無損檢測有比較成熟的經(jīng)驗， 用得也比較廣泛。但水泥路面路基情況比較特殊，作為無損檢測的超聲波探頭無法生根或埋

6、置，從而造成檢測工作的難度。因此，應該采用波速法與回彈法相組合的綜合法。2.2 雷達檢測技術(shù)由于雷達檢測技術(shù)具有無損、快速、簡易、精度高等突出優(yōu)點，我國于20 世紀 90年代開始應用于公路工程施工和養(yǎng)護質(zhì)量的監(jiān)控以及水泥路面路基狀態(tài)檢測中。雷達檢測技術(shù)實質(zhì)上是一種高頻電磁波發(fā)射與接收技術(shù)。雷達波由自身激振產(chǎn)生，直接向路面路基發(fā)射射頻電磁波，通過波的反射與接收獲得路面路基的采樣信號，再經(jīng)過硬件、軟件及圖文顯示系統(tǒng)得到檢測結(jié)果。雷達所用的采樣頻率一般為數(shù)兆赫（MHz ），而發(fā)射與接收的射頻頻率有的要達到吉赫（GHz）以上。射頻電磁波的產(chǎn)生是依靠一種特制的固體共振腔獲得。雷達波雖然頻率很高、波長很短

7、，但同樣遵守波的傳播規(guī)律，即也有入射、反射、折射與衰變等傳播特點，人們正是利用這些特點，為公路工程質(zhì)量監(jiān)控和狀態(tài)檢測服務，滿足無損、快速、高精度的檢測要求。用于水泥路面路基狀態(tài)檢測的探地雷達主要由天線、發(fā)射機、接收機、信號處理和終端設備（計算機）等組成。探地雷達檢測是利用高頻電磁波以寬頻帶短脈沖的形式，其工作過程是由置于地面的發(fā)射天線發(fā)送入地下一高頻電磁脈沖波，地層系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)層可以根據(jù)其電磁特性如介電常數(shù)來區(qū)分，當相鄰的結(jié)構(gòu)層材料的電磁特性不同時， 就會在其界面間影響射頻信號的傳播， 發(fā)生透射和反射。 一部分電磁波能量被界面反射回來，另一部分能量會繼續(xù)穿透界面而進入下一層介質(zhì)材料。電磁波在地層

8、系統(tǒng)內(nèi)傳播過程中，每遇到不同的結(jié)構(gòu)層就會在層間界面發(fā)生透射和反射。由于介質(zhì)材料對電磁波信號有損耗作用。 所以透射的雷達信號會越來越弱。各界面反射電磁波由天線中的接收器接收，并由主機記錄，利用采樣技術(shù)將其轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號進行處理。從測試結(jié)果剖面圖得到從發(fā)射經(jīng)地下界面反射回到接收天線的雙程走時t，當?shù)叵陆橘|(zhì)材料的波速已知時，可根據(jù)測到的精確 t 值求得目標體的位置和深度。這樣，可對各測點進行快速連續(xù)地探測，并根據(jù)反射波組的波形與強度特征，通過數(shù)據(jù)處理得到探地雷達剖面圖像。通過多條測線的探測，即可知道場地目標體平面分布情況。通過對電磁波反射信號（即回波信號）的時頻特征、振幅特征、相位特征等進行分析，便

9、能得知地層的特征信息 介電常數(shù)、層厚、空洞等。2.3 振動檢測技術(shù)與聲波法、雷達法比較，振動檢測技術(shù)有其自身特點，理論較為成熟，對測試設備和測試環(huán)境要求不高；利用計算機技術(shù)可實時檢測、快速處理數(shù)據(jù)。振動檢測技術(shù)是采用動力學方法，分析水泥板塊在不同的支撐條件下的固有振動特性及響應特性的變化， 比較水泥板塊在懸空狀態(tài)下振動響應特性的差異，從而找出水泥板塊是否懸空的判定依據(jù)。用于水泥板塊振動檢測系統(tǒng)的原理是：通過聲卡記錄水泥板塊的振動響應信號，首先把拾音器（麥克風）接到聲卡的接口上，然后打開Win9 附件中的錄音機應用程序，用鼠標單擊紅色的錄音按鈕。使用基頻為 440Hz 的激振器激振水泥板塊，緊貼

10、路面的拾音器即記錄需要的記錄內(nèi)容。錄音結(jié)束后再用鼠標單擊“停止 ”按鈕，計算機中就形成一個以 WAV 作擴展名的聲音文件，錄音過程到此結(jié)束。此時單擊一下 “回放 ”按鈕，即可播放剛才記錄的文件， 對采集的數(shù)據(jù)進行 FFT 處理，即可得出不同支撐條件下水泥板塊的振動信號的頻率成分。3、水泥路面修復工藝及設備水泥路面常見的損壞形式有：板塊裂縫與折斷，板塊邊緣角隅破損，板塊垂直錯臺與拱起，板塊表面磨損與麻面等。水泥路面維修常用的工藝有：擴縫、清縫、灌縫，鑿孔、切槽、攪拌、攤鋪、振搗、拉毛、鉆孔、頂升，破碎和翻修等。水泥路面常用的維修機具有： 破碎機、 鑿巖機、高壓水清洗機、切縫機、封層機、水泥攪拌機

11、、振搗器等。限于篇幅，本文僅簡單介紹3 種具有現(xiàn)代技術(shù)水平的水泥路面破碎設備。3.1 沖擊壓實機斷裂穩(wěn)固是一種在修筑加鋪層前處理原水泥路面的方法， 在國外尤其在美國是一種成熟的技術(shù)、有完善的工藝。沖擊壓實機的壓實輪有 3 邊、 4 邊、 5 邊和 6 邊形，輪體有實體和可填式空體。目前我國使用的多為 3 邊輪和 5 邊輪。沖擊壓實機的壓實能來自兩個方面：一是沖擊輪的自重；二是沖擊輪滾動時所產(chǎn)生的沖擊功能。同時由于多邊碾壓輪的蓄能快速釋放，也加大了對水泥板塊的沖擊。其巨大的沖擊能以每秒 1.52.2 次的低頻率沖擊水泥板塊， 所產(chǎn)生的強烈沖擊波可向水泥板塊下面的底基層和土基層傳播， 從而使擊碎板

12、塊得到壓實穩(wěn)固， 不僅保持擊碎板塊的強度，還能使其成為塊狀料嵌鎖型基層結(jié)構(gòu)，緊密嵌壓在原路面底基層中，形成高強度的底基層，從而減少或緩解原路面板塊反射裂縫，并減小面層的水平和垂直應力。沖擊壓實機實際施工效果顯示：沖壓一遍，在水泥板塊邊出現(xiàn)數(shù)條裂縫；隨著沖壓遍數(shù)增加，縱向裂縫增大增多，橫向裂縫也開始出現(xiàn)；沖壓 5 遍后水泥板塊已破碎，裂縫呈網(wǎng)狀并分布于整幅板塊，部分板塊完全破碎，其尺寸為 3040cm；沖壓 15 20 遍后水泥板塊尺寸變?yōu)?2030cm，且碎塊處于極佳的嵌鎖穩(wěn)固狀態(tài)，完全符合施工工藝設計的要求。3.2 液壓多錘頭破碎機在較長一段時間里，人們曾利用液壓挖掘機的破碎器（俗稱液壓破碎

13、錘）和落錘式水泥路面破碎機對舊水泥路面板塊進行破碎。但由于它們作業(yè)速度慢、效率低，業(yè)已被液壓多錘頭破碎機所代替。液壓多錘頭破碎機（MHB MultipltHeadBreaher ）由兩部分組成：前半部分為動力裝置柴油機和液壓系統(tǒng)；后半部分工作裝置破碎系統(tǒng) 中間設有兩排各 3 對錘頭，兩側(cè)各有一對翼錘。柴油機驅(qū)動液壓泵，液壓泵為液壓缸提供壓力油。液壓缸的往復運動帶動各錘頭交替地錘擊水泥板塊并使其破碎。每對錘頭提升高度可獨立調(diào)節(jié)。液壓多錘頭破碎機的作業(yè)寬度可達 4m/次，工作速度可達 62.5m/h.3.3 共振式破碎機上述沖擊壓實機和多錘頭破碎機均存在振動噪聲大，工人勞動強度大， 碎塊尺寸大且不

14、均勻，需要多次重復作業(yè)、效率低等缺點。特別是不均勻的碎塊作為基層使用，難以避免新路面反射裂縫的產(chǎn)生，使其實際使用受到很大限制，甚至有的國家如美國已禁止使用重錘沖擊式破碎工藝來修復水泥路面。20 世紀末，美國RMI 公司成功研制了共振式破碎機。共振破碎原理共振式破碎機是利用振動梁帶動工作錘頭振動，其頻率約44Hz、振幅為20mm.錘頭與水泥板接觸， 通過調(diào)節(jié)錘頭的振動頻率使其與水泥板塊的固有頻率成整數(shù)倍時，激發(fā)其共振，將水泥板塊破碎。共振破碎機工作原理，如圖2 所示。圖 2 共振式破碎機工作原理1-振動梁； 2-錘頭； 3-水泥板塊安裝在工作錘頭2 上的專用傳感器感應水泥板塊的振動反饋，由控制器自動調(diào)節(jié)工作錘頭的振動頻率，并搜尋水泥板塊的固有頻率。當兩者發(fā)生共振時，水泥板塊因內(nèi)部顆粒間的內(nèi)摩擦阻力迅速減小而崩潰 破碎。共振式破碎機可同時控制水泥板塊的碎塊粒徑和破碎深度。共振式破碎機的特點由于共振式破碎機工藝合理、自動控制工作參數(shù)，因此具有如下的特點：（ 1）碎塊尺寸理想、均勻。由于共振破碎力發(fā)生在整個水泥板塊厚度范圍內(nèi)，能使工作錘頭下方的水泥板塊均勻破裂。通過微調(diào)振動頻率，可以使碎塊粒徑達到820cm 的理想尺寸。此外，破碎后的水泥面層，其上部粒徑較小、下部的較大，不僅可有效地阻止新鋪筑的路面的反射裂縫的產(chǎn)生，而且提高了路基的承載能力