灌浆技术处治旧水泥混凝土路面

吴宾

(保定市清苑县交通局)

1 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(垫)层将产生累积塑性变形，使混凝土板的局部范围不再与基层保持连续接触，于是水泥混凝土路面板底与基(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，雨水从破损处侵入基层，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。

2 脱空板确定

2.1 脱空板确定方法

脱空板可采用人工观察法、弯沉测定法等方法来确定。人工观察法是通过肉眼观察接缝、裂缝、唧泥等情况初步判定脱空。当重车行过，能感到混凝土板有竖直位移时，或下雨之后有明显唧泥现象的板块，可认为是脱空。这种方法的缺点是主观性强，即便是有经验的工程师也不能避免错判、漏判。弯沉测定法是测试板角弯沉，如果超过某一限值，即认为存在脱空。我国交通部行业标准《公路水泥混凝土路面养护技术规范》(JTJ073.1－2001)(以下简称《规范》)中也明确规定水泥混凝土面板脱空位置的确定可采用弯沉测定法。

2.2 检测方法

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)测定车。检测点分主点、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。根据我国公路修建状况和检测仪器的实际情况，有关专家推荐凡弯沉值超过0.2mm的，应确定为面板脱空(详见规范)。在本实验路段，采用双指标控制，即主点弯沉大于0.2mm或差异弯沉(主点—副点)大于0.06mm的，均认为板底可能出现脱空现象。

3 加固机理

3.1 浆液材料基本要求

常用的水泥浆材料包括水泥、粉煤灰、水、外加剂等。将浆体制成7.07cm×7.07cm×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(详见《公路桥涵施工技术规范》JTJ041－2000附录G－11)。其中，在室温条件下，纯水的流出时间为8s(室内试验结果)。表1列出了在标准条件下，不同水灰比、不同材料配比之间的流动度结果及试件强度。从表中可发现水泥净浆不管掺或不掺减水剂，其流动性都比相同条件下水泥粉煤灰浆体的流动性要好。因此，可以看出，二级粉煤灰单位体积的需水量要大于水泥。文献(1)中提出:对于不掺减水剂的水泥净浆，其流动度不应小于16s;掺减水剂的浆体可减小到12s;流动度最大应不大于26s。在施工中，浆体流动度不宜过小，控制在20～30s之间较好。否则会产生泌水现象。

3.2 试验资料

从表中可看出，在相同水灰比情况下，流动性随着水泥与粉煤灰的比例产生变化。同时，粉煤灰比例也影响水泥浆的后期强度。在相同条件下，水灰比越大，则浆体的强度会逐渐降低，因此，不宜采用过大的水灰比;根据上述试验结果，在施工中采用的浆液配比为m水泥∶m粉煤灰∶m水∶m早强剂=1∶0.5∶0.7+ 0.5%。在取得大流动性的前提下，保证了浆液的强度。

表1 浆液流动度及力学试验指标

4 灌浆技术的实施

孔位布设一般为3～5孔，应根据混凝土面板尺寸、裂缝状况以及灌浆机械等确定。灌浆孔大小应和灌注嘴大小一致，一般为5cm左右。灌浆顺序从沉降量大的地方开始，由远到近，由大到小。灌浆压力的控制应视混凝土板的损坏及脱空情况具体确定。当浆液从接缝处或另一注浆孔冒出，就可认为完成该孔注浆，即停止注浆，迅速移至另一注孔继续作业。压力一般控制在1～4MPa之间，并停留3～5min，效果较好。

5 灌浆效果评定

灌浆后，应在7d龄期后，再次测量主点弯沉值和副点弯沉值。当主点或差异弯沉值均低于设计要求值时，可认为灌浆效果已经达到。试验段灌浆前后弯沉资料见表2。表2中灌浆前数值均大于控制指标，认为板底出现脱空，需灌浆处治。从检测资料可看出，原混凝土面板通过灌浆提高了板底承载力。

表2 试验段灌浆前后弯沉对照表 mm

续表2

6 经济效益评价

灌浆处治旧水泥混凝土路面早中期破坏与“换板”相比最大的优点就是利用原路面板。其直接成本随脱空情况及处治目的不同而不同，一般在10～30元/m2左右。“换板”翻修混凝土路面成本一般需120～140元/m2。与后者相比，前者的直接成本明显低。灌浆作为一种治理混凝土路面病害、及时可行的科学养护技术，具有成本低，见效快，操作简便，对车辆行驶影响小，受自然因素影响小等优点。在公路施工和养护工程中，具有可观的经济效益和社会效益。

7 结语

(1)灌浆技术作为一种新型的加固技术，可广泛地使用到公路施工其他方面，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。

(2)大多数破损板本身的质量良好，病害主要是由于下承层造成的。有关资料建议灌浆钻孔深度一般为混凝土板底3～5cm，根据施工经验，钻孔深度应穿透基层达到垫层中。传统的“换板”只能改善板本身状态，而板下灌浆通过灌浆压力可把浆液渗透到相邻混凝土板下，起到灌浆一块板加固几块板的作用。

(3)产生脱空板的原因有填缝料的失效，水的浸入，基层材料中的细集料流失。因此，必须加强接缝的养护，及时疏导路面积水，以预防路面先期病害。在基(垫)层施工中，应严格控制混合料中的细集料含量。

［1］ 田波等.水泥混凝土路面脱空的检测及对策［J］.华东公路，2002.134.

［2］ 黄彭.现有水泥混凝土路面板整治、补强措施实施要点.