水泥混凝土路面板底脱空病害的检测判定与施工工法的应用

宁卫华，张 宇，孟学文，王晓波

(山西路众道桥有限公司)

水泥混凝土路面板底脱空病害的检测判定与施工工法的应用

宁卫华，张 宇，孟学文，王晓波

(山西路众道桥有限公司)

通过多个工程实例对水泥混凝土路面脱空的检测判定、注浆材料的研究应用、施工技术总结，形成了一套完整的水泥混凝土路面脱空病害的检测判定与施工工法。

水泥混凝土路面;病害;检测判定;施工工法

对水泥混凝土路面的脱空修复传统工艺的缺点是病害成因分析不准确、施工难度大、养护周期长、费用高。为解决以上难题，我公司通过多个工程实例对水泥混凝土路面脱空的检测判定、注浆材料的研究应用、施工技术总结，形成了一套完整的水泥混凝土路面脱空病害的检测判定与施工工法。在2011年12月28日通过了山西省住建厅组织的鉴定评审，该技术总体水平达到国内领先水平。

1 水泥混凝土路面板底脱空病害的检测判定工艺原理

本工法通过关键技术的深入研究，提出一种可靠的脱空评定方法(落锤式弯沉仪和探底雷达)，研制出性能较好的压浆材料，通过孔洞利用高强压力将流质材料压入水泥混凝土路面脱空处，对脱空病害进行有效处治的快速工艺。浆液具有较好的流动性和可泵性，凝固后产生一定的强度，对面板产生均匀承托的作用，进而达到稳固板块的目的，并能在基层顶面形成保护层，增强防水浸蚀的能力，使路面基层和面层形成统一的整体。

2 水泥混凝土路面板底脱空病害的检测判定施工工艺流程及操作要点

2.1 水泥混凝土路面脱空病害的检测判定与施工技术

2.1.1 采用落锤式弯沉仪(FWD)和探地雷达进行板底脱空位置的确定和有效分析。

(1)采用落锤式弯沉仪(FWD)进行脱空检测。

均匀支承的水泥混凝土路面面板在荷载作用下的弯沉随离荷载作用点距离的增大而减小。如果离荷载作用点较远位置的弯沉值大则说明可能存在脱空现象。原理如图1所示。

图1 弯沉检测原理图

表1 朔州高速公路大新段注浆前后的弯沉值对比表

续表1

(2)采用探地雷达确定脱空位置。

探地雷达脱空检测是根据电磁波在有耗介质中的传播特性，雷达以宽频带短脉冲的形式向介质内发射高频电磁波，当其遇到不均匀体(界面)时会反射部分电磁波，其反射系数由介质的相对介电常数决定，通过对雷达主机所接收的反射信号进行处理和图像分析，有效地判定脱空位置(如图2)。

图2 探地雷达工作原理示意图

2.1.2 水泥混凝土路面板底脱空病害处治的施工技术

(1)布孔与钻孔。注浆孔布设数量视水泥混凝土路面面板的平面尺寸以及脱空状况而定，对5 m×4 m的路面面板，每块板的注浆孔不宜少于5个，靠路肩侧或板面尺寸较大时，注浆孔宜增至8个。注浆孔宜按梅花形布设，注浆孔距板边的距离宜控制在50～75 cm。注浆孔大小应和注浆嘴大小一致，一般为5 cm左右。注浆孔钻好后，用空气压缩机将孔中的混凝土碎屑、杂物清除干净，并保持干燥。如钻孔与注浆工序之间有较长的时间间隔，孔口应用布条、水泥袋等将孔塞住，以防杂物掉入。

注浆孔的深度应视脱空层位而定，同时考虑基层情况。若混凝土板与基层之间出现脱空，且基层状况较好，其孔深为板厚加5 cm，若基层质量不好或与垫基之间出现软弱脱空，其孔深应打到基层以下5 cm，甚至穿透垫层，但是钻入土基的深度不得大于7 cm。

总之，随着时代的进步，高校管理工作中将制度化和人性化相融合是一种新型的管理模式，从传统的学校管理学生变为学校管理和学生参与相结合的模式，实现管理者和被管理者和谐相处，在实践过程中建立制度。因此，要充分完善学校管理过程中制度化和人性化的有机融合，使学校管理健康发展。

(2)配制浆液。针对脱空病害的不同，确定不同材料的配合比。经过试验验证有以下二种配合比方案处治脱空病害

①改性乳化沥青水泥基复合材料。改性乳化沥青水泥基复合材料配制的浆液凝结后具有与基层相匹配的强度，对于路面面板无较多断板、错台的路面脱空可起到有效的填充和防水，做到预防性养护。

②水泥粉煤灰复合材料。水泥粉煤灰复合材料配制的浆液具有强度大的特点，针对路面脱空严重，表面出现多处的错台，断板，唧泥等病害具有较好的填充和补强作用，浆液凝结后具有和面板相匹配的强度。

③注浆及养生

a注浆要点

注浆采用单液注浆系统，注浆泵从搅拌机汲取浆液，经过泵压后进入高压胶管注入水泥混凝土路面脱空位置，注浆压力达到要求时应稳压一段时间，以利于注浆材料在压力作用下充分填实脱空部位，最后卸压。若发现浆液从已压过或没压过的孔溢出时，应用木塞堵住此孔，待卸压后拔出木塞，此孔可不再注浆。若浆液从纵横缝处溢出时，宜用沥青麻絮封堵并稳压2 min后卸压，并视为压满。为确保施工安全，在压力卸为零时方可卸掉膨胀卡口和密封装置。

b压力控制

在使用改性乳化沥青水泥基复合材料浆液时，压力过大会导致乳化沥青提前破乳而无法灌注，一般注浆压力控制在0.4～0.8 MPa之间，要求略微抬动路面混凝土板块，使整个路面混凝土板块底部充满浆液。注浆完成后，混凝土路面与基层之间的脱空层完全填注密实，整块板底均有密实的固结体，并保证路面的平整度。

c养生

注浆完成后的面板应继续进行交通管制，严禁车辆通行，一般要养护4～6 h。

d封孔及开放交通

待养生结束后用高强砂浆进行封堵孔，要求比原路面高出3～5 mm，次日对孔位于路面部分进行打磨，要求与原路面平整度相统一。封孔完成后开放交通。

图3 施工工艺图

3 材料与设备

(1)水泥。

水泥混凝土路面板底注浆的浆体主要起填充板底脱空区作用，因此，当水泥浆体的后期强度高于基层强度，且有足够的耐冲刷能力即可。标号325级以上的硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥均可满足要求，微膨胀的高铝水泥更佳。

(2)水：清洁水源。

(3)阳离子乳化沥青。

表2 改性乳化沥青的技术要求

根据乳化沥青W-O型的HLB平衡值，常温(5～45℃)、低压(0.1～0.5 MPa)及在正电荷(水泥：偏碱性)或负电荷(粉煤灰：偏酸性)搅拌状态能维持30～40 min内不破乳复合材料，以保证浆液的稳定性和灌浆顺利进行，使得浆液凝结后形成具备承受荷载的结合体。改性乳化沥青黏度以恩格拉黏度为准，条件不具备时采用沥青标准黏度。必须选用阳离子型聚合物改性的乳化沥青，改性剂的剂量不宜小于3%。

(4)保护剂。

根据乳化剂与沥青的 HLB值，通过多次试验我们寻找到了乳化剂的亲油基和亲水基之间结合力的大小和力量上的平衡关系。为使体系稳定在乳化后的乳液状态，防止在压力及高温情况下乳液破乳，根据 HLB值就是要保证分子中亲油的和亲水的这两个相反基大小和力量的平衡。

(5)粉煤灰。

Ⅰ级粉煤灰

改性乳化沥青水泥基复合浆液配合比对比表

4 效益分析

(1)经济效益：本工法应用于高速公路水泥混凝土路面病害处治，施工方法简便，工艺简单，不需要大型设备，工程成本低，比更换混凝土板节约成本30%。

(2)社会效益：该工法在高速公路水泥混凝土路面注浆施工中，减少了大量的废弃材料的拆除，运输，排弃，并节约了重建所需的材料，降低了施工所产生的二氧化碳排放量，大大缩短了施工工期，大大地提高了高速公路运营安全，在节能环保方面创造的社会效益良好。

5 应用实例

(1)太旧高速公路水泥混凝土路面注浆工程。

青银高速(G20)太旧高速公路水泥混凝土路面注浆工程采用水泥粉煤灰复合材料进行注浆，完成水泥混凝土板底注浆58 160 m2，工程于2011年10月26日开工，2011年11月24日完工。取得了良好的经济效益和社会效益。

(2)朔州高速公路水泥路面板底注浆工程。

朔州高速公路水泥路面板底注浆工程(K484+421～K535+421)采用改性乳化沥青水泥复合材料进行注浆，完成51 km水泥路面注浆，共135 800 m2，工程于2011年10月9日开工，2011年12月1日完工。运用本工法既保证了高速公路正常运营使用，并按期保质的完成了施工任务，取得了良好的经济效益和社会效益。

(3)太古二级公路新园收费站病害处治工程。

太古二级公路新园收费站病害处治工程于2011年8月～2011年10月完工，有效地处治了脱空病害达到了预期的效果。

U416.217

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1008-3383(2012)11-0070-02

2012-06-12