混凝土路面填缝施工问题的探讨

孟江峰

(山西省公路局太原分局勘测设计所，山西太原 030012)

0 引言

接缝是水泥混凝土路面多种病害的根源，而填缝材料工作性能的好坏，对病害的发生与否起着决定性作用，同时还对提高行车舒适性有一定的作用。

太汾高速公路地处温带季风气候区，最大温差20℃，年平均降水量500mm。缩缝深度为6cm，宽度为0.5cm。填缝材料为常温式聚氨酯类。

1 填缝材料的技术要求

1)灌入稠度(s)。灌入稠度是确定填缝材料是否适宜灌入接缝的一项技术指标，其值应小于20 s。

2)失粘时间(或固化时间，h)。失粘时间是用以确定填缝材料的凝结时间，这项指标是一项重要指标，它对施工速度和接缝成型起限制作用，其值应在6 h～24 h间。

3)弹性(或复原率，%)。弹性是指填缝材料在不同温度下的回弹率(复原率)，其值应大于75%。

4)流动度(mm)。流动度又称抗高温流动性，次项指标用于确定填缝材料在60℃和75℃混凝土坡面条件下的流动性，其值应为0，即不流动。

5)拉伸量(mm)。拉伸量是填缝料在-10℃时的拉伸功能，其值应大于15mm。

6)位移承受系数(%)。位移承受系数是填缝料在其使用期限内的抗位移能力，是填缝料在接缝内可长期承受的延伸宽度与原接缝宽度的比值，其值应大于25%。需要说明的是位移系数同拉伸量是有区别的，拉伸量是在特定条件下拉伸样品到破坏的最大值，这已大大超过位移承受系数。

2 填缝材料顶面与路面顶差值的探讨

聚氨酯填缝料施工完成后，其与接缝的混凝土面粘结成整体，填缝料将随着混凝土板的伸缩而受到挤压或拉伸。

1)如果填缝料与路面相平，随着路面的使用，接缝的边角由于承受压力和应力集中损坏后，填缝料面层的边缘也随即破坏，从而引起填缝料的连续破坏，如图1所示。

图1 填缝料面层边缘破坏

2)当混凝土面板受温度影响伸长时，填缝材料由于受到挤压将凸起，必将影响到路面平整度和路容，如图2所示。

图2 填缝料受挤压后凸起

根据太汾高速公路的具体情况，凸起的高度计算如下:

混凝土热胀冷缩的位移量:ΔL=α×ΔT×L。

其中，α为混凝土的热膨胀系数，α=6.8×10-6/℃～12.7×10-6/℃;ΔT为构件的温度差，℃，ΔT=K(温度修正系数0.7)×Δt(表面温度差);L为构件长度，mm。

根据以上计算可取0.76mm为一块面板的最大位移量。

其凸起的面积为 0.076×2×3=0.456cm2。

其凸起的高度将大于10mm，凸起量已远远超过平整度不大于3mm的规范标准。

3)填缝料凸起后，高速高温的汽车轮胎必将填缝材料粘走一部分，经过多次温差变化后，填缝材料将不能恢复到与路面平的施工时的状态，同时还引起填缝料顶面破坏和脱胶，如图3所示。

图3 填缝料顶面破坏及脱胶

3 背衬垫条

背衬垫条在JT/T 203—95公路水泥混凝土路面接缝材料和JTJ 012—94公路水泥混凝土路面设计规范中尚未考虑，在JTJ/T 037.1—2000公路水泥混凝土路面滑模施工技术规程中仅做简单的要求，根据我国在高等级公路水泥混凝土路面施工应用的现状作以下探讨。

背衬垫条脱粘。深—宽比理论是建立在填缝料截面变化相等的基础上，这就要求一条缝内的背衬垫条顶面距路面顶的距离是相等，同时也就要求了背衬垫条必须与填缝材料不能粘连。

图4表示一底部未脱胶的缝，缝宽自5mm拉伸到6.52mm时，填缝材料的形状，图中阴影的抛物线面积为:A1=2/3×6.52×h1。

图4 底部未脱胶的缝

填缝材料拉伸增大的面积为:A2=6.52×30-5×30。

根据 A1=A2，得到 h1=10.49mm。

图5 底部脱胶的缝

图5表示一底部脱胶的缝，缝宽自5mm拉伸到6.52mm时，填缝材料的形状，图中阴影部分的面积A3=2×2/3×6.52×h2。

填缝材料拉伸增大的面积为:A4=6.52×30-5×30。

根据 A3=A4，得到 h2=5.25mm。

由于h1比h2大1倍，所以底部粘结时，填缝料的表层拉伸量将远远大于不粘结的情况。

综上所述，填缝施工时，应根据气候、温度和背衬材料的性能来确定填缝料顶面距路面顶的距离。根据兴六高速公路所处的地理位置和路面填缝施工在冬季的实际情况，并根据计算，建议本条高速公路的填缝料顶面应低于路面顶面3mm，同时建议背衬垫条采用富有弹性、圆柱形(不宜采用方棱柱，是因为方棱柱的棱顶具有应力集中效应，容易破坏填缝材料)，且不能与填缝粘结的材料。

［1］傅 智.水泥混凝土路面滑模施工技术［M］.北京:人民交通出版社，2001.

［2］JTJ 040—2002，公路水泥混凝土路面设计规范［S］.

［3］JTJ/T 037.1—2000，公路水泥混凝土路面滑模施工技术规程［S］.

［4］JT/T 203—95，公路水泥混凝土路面接缝材料［S］.