浅谈水泥混凝土路面早期病害成因分析与预防措施

冯襄丹 余苗苗

摘要：水泥砼路面是我国公路路面主要形式之一，在我国公路网构成中占有较大比重，近年来特别在山区及农村公路中大范围使用。

Abstract：cement concrete pavement of road surface one of the main forms of the composition of the road network in China account for a large proportion of recent years, especially in mountainous and rural roads, a wide range of uses.

关键词：水泥混凝土路面 ；病害 ；分析；预防措施

Keywords: cement concrete pavement; disease; analysis; preventive measures

中图分类号： TU377 文献标识码： A 文章编号：

一、前言

水泥砼路面是我国公路路面主要形式之一，在我国公路网构成中占有较大比重，近年来特别在山区及农村公路中大范围使用。它具有强度高、刚度大、受温度影响小、使用寿命长等优点。但水泥砼路面接缝较多，对超载较为敏感，早期出现断板后期易发生脱空、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，搞好水泥砼路面的养护，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。

二、水泥砼路面板的病害及其检测

1、水泥砼面板唧泥、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：内在因素主要是基层本身的质量、组成以及砼面板接缝的状况；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，其模量远小于砼面层的模量。水泥砼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，使砼板的局部范围不再与基层保持连续接触，于是水泥砼路面板底与基（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

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。

（1）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，能感到砼板有竖直位移时，或下雨之后，有明显唧泥现象的板块，认为是脱空。

（2）弯沉测定法：测试板角弯沉，如果超过某一限值，即认为存在脱空。

三、病害的处理方法 （及材料要求）

（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7.07×7.07×7.07cm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，笔者认为为防止浆体的干缩，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）。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，我认为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。

（2）加固机理

在现有砼路面设计理论中，我们把砼板看作是小挠度弹性薄板，其假定条件是面板与地基间完全接触（不脱空）。同时砼板是一种准脆性材料，抗压强度高、抗弯拉性能差。在正常情况下，面板均匀支承时，无论荷载作用位置，应力都较小。而一旦脱空，板角处由于基础支撑的丧失处于悬臂状态，板内将产生过大的应力、剪力，砼板很快达到极限寿命。水泥砼面板灌浆是通过注浆管，施加一定压力将浆液均匀注入板底空隙、板下基（垫）层中，以充填、渗透、挤密等方式，赶走板底、基层裂隙中的积水、空气后占据其位置，经人工控制一段时间后，浆液将原来的松散颗粒或裂隙胶结为整体，形成一个良好的“结石体”。灌浆改善了板底原有受力状态，恢复板体与地基的连续性。达到加固基础，治理病害的目的。

（3）灌浆技术的实施

试验段孔位布设一般为3-5孔，应根据砼面板尺寸、裂缝状况及灌浆机械等确定。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砼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1MPa-4MPa之间，并停留3min-5min，效果较好。

四、 处置结果评定和经济效益

（1）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。经过对试验段灌浆前后弯沉资料，资料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，原砼面板通过灌浆提高了板底承载力。

（2）经济效益评价

灌浆处治旧水泥砼路面早中期破坏与“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，一般介于10—30元/ m2左右。 “换板”翻修砼路面每m2成本一般需120—140元。与后者相比，前者的直接成本明显低。因此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。

五、 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砼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砼板底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砼板下，起到灌浆一块板加固几块板的作用。

六、参考文献

[1]李华等编著．水泥混凝土路面修补技术（修订版）[M]．北京：人民交通出版社，2000．

[2]郑明军．水泥混凝土路面施工质量控制[J]．重庆交通学院．2002．

[3]方福森主编．路面工程（第2版）[M]．北京：人民交通出版社，1998．