水泥混凝土路面板底脫空原因與解決措施

1、水泥混凝土路面板底脫空原因與解決措施隨著道路建設(shè)的加快，水泥混凝土路面具有的許多優(yōu)點(diǎn)使其在公路建設(shè)得到 廣泛應(yīng)用。由于使用年限增加，其病害也隨之增多，其中，路面板底脫空造成的 病害占了很大比例，這將會(huì)大大降低路面的使用性能。文章試圖分析水泥混凝土 路面板底脫空的形成原因，并提出切實(shí)可行解決措施。標(biāo)簽：板底脫空；原因分析；養(yǎng)護(hù)；注漿；解決措施隨著道路建設(shè)的快速發(fā)展，許多高等級(jí)公路項(xiàng)目普遍采用水泥混凝土路 面結(jié)構(gòu)形式。它屬于剛性路面，板體剛度較大，具有承載能力大，養(yǎng)護(hù)費(fèi)用少， 抗磨耗能力強(qiáng)，使用壽命長(zhǎng)，施工機(jī)械簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。但由于各種內(nèi)外因素，水泥 混凝土路面容易發(fā)生板底脫空病害，如果不及時(shí)進(jìn)行識(shí)別

2、和處置，勢(shì)必造成路面 面板的斷裂和路面使用性能的衰變，這將會(huì)大大降低路面的使用性能。因此加強(qiáng) 水泥混凝土路面板底脫空的研究，具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。1板底脫空原因分析水泥混凝土屬于剛性路面，板體剛度較大，在使用過程中面板底部會(huì)出 現(xiàn)不同程度脫空，大量實(shí)踐也已表明：板底脫空是水泥混凝土路面的一種客觀存 在，其形成原因主要包括以下4個(gè)方面。1.1板底材料的塑性變形由于使用年限的不斷增加，交通量的增大，水泥混凝土板底材料會(huì)出現(xiàn) 一定的塑性變形，荷載駛離后，這部分塑性變形不能完全恢復(fù)，將長(zhǎng)期存留于基 層和土基中，形成局部支撐條件弱化或脫空。同時(shí)，由于材料和施工的非均勻性， 塑形變形的評(píng)估更多具有不可預(yù)

3、測(cè)性。1.2雨水的沖刷和泵吸水分通過水泥混凝土路面的接縫或裂縫滲入路面內(nèi)部，到達(dá)基層的弱化 部位和脫空處，在行車荷載作用下，沖刷基層材料，惡化板底的支撐條件，增大 脫空面積。同時(shí)，由于車輪的動(dòng)載效應(yīng)，水分將攜帶著基層顆粒材料從面板的接 縫和裂縫處被擠出，形成唧泥，進(jìn)一步加劇了板底脫空。1.3結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的薄弱環(huán)節(jié)因水泥混凝土材料的熱脹冷縮特性及施工需要，水泥混凝土路面接縫較 多（縮縫、脹縫及縱縫等），這為雨水的侵入提供了便捷通道，是致使路面損壞 的誘導(dǎo)因素。并且伴隨接縫處密封材料因多種原因而喪失正常功能，更是大大降低了其有效抵抗雨水侵入的能力，成為水泥混凝土路面抵抗外界條件的薄弱環(huán) 節(jié)。1.4養(yǎng)

4、護(hù)和維修不及時(shí)伴隨路基及基層的塑性變形、水分的沖刷和淘空及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的先 天不足，水泥混凝土路面在使用一段時(shí)間后會(huì)出現(xiàn)板底脫空的先兆，如相鄰板錯(cuò) 臺(tái)、細(xì)微裂縫及雨天過后的唧泥等癥狀，如及時(shí)養(yǎng)護(hù)維修，可有效控制其損壞程 度。而當(dāng)前缺乏系統(tǒng)有效的板底脫空甄別手段和處治技術(shù)，致使路面未能得到及 時(shí)養(yǎng)護(hù)和維修，導(dǎo)致水泥混凝土路面的使用壽命顯著縮短。2板底脫空后彎拉應(yīng)力及剩余使用壽命水泥混凝土路面板底脫空后其受力狀況極為不利。如板邊板角處出現(xiàn)基 礎(chǔ)脫空，車輛荷載作用下混凝土面板將產(chǎn)生過大的彎沉和應(yīng)力，最終導(dǎo)致水泥混 凝土路面出現(xiàn)其他形態(tài)的破壞。大量資料表明：我國(guó)水泥混凝土路面出現(xiàn)的大量 破壞皆由板底

5、脫空所致，也就是說，底板脫空是縮短水泥混凝土路面使用壽命的 顯著影響因素。有限元計(jì)算結(jié)果表明，當(dāng)脫空尺寸邊長(zhǎng)大于0. 7m時(shí)，脫空截面上產(chǎn)生 的最大彎拉應(yīng)力已超過規(guī)范界定的縱邊中部的最不利臨界荷位，此時(shí)脫空板角成 為控制路面疲勞使用壽命計(jì)算的依據(jù)。同時(shí)，實(shí)地調(diào)查發(fā)現(xiàn)，板角脫空一般易出 現(xiàn)在行車道靠近路肩一側(cè)，呈近似三角分布。假設(shè)脫空區(qū)域縱向和橫向的長(zhǎng)度分 別為L(zhǎng)Z和Lh（為簡(jiǎn)化模型，計(jì)算中常假設(shè)LZ和Lh邊長(zhǎng)相等），在標(biāo)準(zhǔn)軸載作 用下，板體脫空臨界截面上產(chǎn)生的彎拉應(yīng)力可由式（1）計(jì)算，疲勞壽命由式（2） 進(jìn)行計(jì)算。式中：ac為標(biāo)準(zhǔn)軸載在脫空截面處產(chǎn)生的最大彎拉應(yīng)力，MPa；Nf為荷載允許作用次

6、數(shù)；P為輪胎壓力（0. 7MPa）；h為水泥混凝土路面板厚；a為輪跡半徑（0. 151m）；LZ和Lh為脫空區(qū)在縱、橫向長(zhǎng)度；fm為水泥混凝土路面彎拉強(qiáng)度，取5. 0MPa。從中可以看出，隨著脫空尺寸面積增大，面板彎拉應(yīng)力顯著增大，面板 疲勞壽命銳減。當(dāng)厚度28cm水泥混凝土面板脫空尺寸由0. 6mx0. 6m增至 1. 8mx1. 8m時(shí)，面板彎拉應(yīng)力由0. 47MPa增大至1. 60MPa,而路面使用壽 命由1. 09x1011次縮減至1. 30 x108次。當(dāng)水泥混凝土面板厚度不同時(shí)，脫空尺寸對(duì)其臨界截面彎拉應(yīng)力和疲勞 使用壽命影響同樣顯著。例如，脫空尺寸為1. 0mx1. 0m時(shí)，面板

7、厚度28cm 截面彎拉應(yīng)力（1. 34MPa）只有面板厚度20cm彎拉應(yīng)力（2. 63MPa）的一半 左右，并且疲勞壽命也延長(zhǎng)了 2000倍。因而，適當(dāng)增加水泥混凝土路面板厚度 也是延長(zhǎng)路面使用壽命的一種有效方法，但這是以增加路面工程造價(jià)為代價(jià)的， 并不可取。3板底脫空解決措施3.1脫空判定標(biāo)準(zhǔn)水泥混凝土路面板底脫空采用貝克曼梁彎沉檢測(cè)法判定，該方法也常作 為驗(yàn)收注漿板是否合格的依據(jù)。彎沉檢測(cè)采用貝克曼梁，通過逐塊測(cè)試板角（距 橫縫40cm，縱縫10cm）彎沉值，確定板底是否脫空，當(dāng)板角彎沉大于12（0.01mm） 時(shí)視為脫空板，必須采取注漿穩(wěn)固處理。3.2注漿材料技術(shù)要求注漿采用水泥粉煤灰復(fù)

8、合漿液。漿液應(yīng)具有綜合穩(wěn)定性好、強(qiáng)度高和流 動(dòng)性好等特點(diǎn)，Marsh流動(dòng)度室內(nèi)滿足203s，現(xiàn)場(chǎng)符合303s，凈漿擴(kuò)展度不 大于220mm且不小于180mm，漿液7d抗壓強(qiáng)應(yīng)大于3. 5MPa，相應(yīng)配合比可 根據(jù)室內(nèi)試驗(yàn)加以確定。3.3注漿施工工序3.3.1孔位布設(shè)：板底脫空主要發(fā)生在板角及鄰近接縫處，因而注漿孔應(yīng) 按照?qǐng)D1布設(shè)。若水泥混凝土面板存在貫穿性裂縫及板角斷裂時(shí)，可相應(yīng)增設(shè)注 漿孔數(shù)量。3.3.2鉆孔：注漿孔直徑35cm，孔深為混凝土板厚。鉆孔完工后應(yīng)采 用空壓機(jī)清除孔中的殘屑和粉塵，并防止雜物或雨水進(jìn)入孔內(nèi)。3.3.3漿液制備:采用專用制漿機(jī)進(jìn)行漿液制備，攪拌時(shí)間不宜小于150s，

9、 漿體拌制完成后還應(yīng)通過23mm篩孔以清除顆粒狀雜物。3.3.4壓漿:注漿管口通過注漿栓塞打入孔中，注漿過程中避免出現(xiàn)漏漿、 漏氣、爆孔和壓力不足等現(xiàn)象。壓漿孔應(yīng)從低處向高處進(jìn)行。注漿應(yīng)緩慢均勻， 注漿壓力一般控制在0. 51. 0MPa，達(dá)到設(shè)定壓力后應(yīng)穩(wěn)壓23Min，之后緩 慢降壓，壓力歸零后拆除注漿栓塞并用木塞對(duì)注漿孔進(jìn)行封堵。3.4施工質(zhì)量驗(yàn)收板底脫空注漿工序完工后三日內(nèi)，采用貝克曼梁彎沉檢測(cè)法對(duì)注漿板進(jìn) 行彎沉復(fù)測(cè)，驗(yàn)收注漿板是否合格。若復(fù)測(cè)中發(fā)現(xiàn)仍有脫空現(xiàn)象，應(yīng)及時(shí)補(bǔ)注水 泥粉煤灰復(fù)合漿液，直至彎沉檢測(cè)驗(yàn)收合格。4結(jié)論總而言之，板底脫空是一種嚴(yán)重影響水泥混凝土路面的使用性能及威脅 使用壽命的病害，我們應(yīng)該高度重視，積極研究病害規(guī)律，精心施工，規(guī)范養(yǎng)護(hù)， 對(duì)于板底脫空的水泥混凝土面板應(yīng)及時(shí)采取措施進(jìn)行整治處理，并且結(jié)合工程實(shí) 際，相信水泥混凝土路面板底脫空問題一定