灌漿技術處治舊水泥混凝土路面

吳賓

(保定市清苑縣交通局)

1 水泥混凝土面板唧泥、脫空形成主要原因

唧泥和脫空病害的產生有其內在因素和外界因素。內在因素是基層本身的質量、組成以及混凝土面板接縫狀況;外界因素則是汽車荷載和氣候變化。我國路面基(墊)層材料一般都選用穩定類集料，其模量遠小于混凝土面層的模量。水泥混凝土路面在重車荷載的反復作用下，板下基(墊)層將產生累積塑性變形，使混凝土板的局部范圍不再與基層保持連續接觸，于是水泥混凝土路面板底與基(墊)層之間將出現微小的空隙，即出現了板下局部脫空，或稱為原始脫空區。同時溫度、濕度的變化，以及板內溫度的非線形分布，引起板向上或向下的翹曲，加速了板與基礎之間的分離，形成板底脫空。脫空的出現又為水的浸入創造了條件，當路面接縫或裂縫養護不及時，雨水從破損處侵入基層，滲入的水將在板下形成積水(自由水)。積水與基層材料中的細料形成泥漿，并沿面板接縫縫隙處噴濺出來，形成唧泥。唧泥的出現進一步加劇了板底的脫空。這樣周而復始，惡性循環，最終導致路面的損壞。

2 脫空板確定

2.1 脫空板確定方法

脫空板可采用人工觀察法、彎沉測定法等方法來確定。人工觀察法是通過肉眼觀察接縫、裂縫、唧泥等情況初步判定脫空。當重車行過，能感到混凝土板有豎直位移時，或下雨之后有明顯唧泥現象的板塊，可認為是脫空。這種方法的缺點是主觀性強，即便是有經驗的工程師也不能避免錯判、漏判。彎沉測定法是測試板角彎沉，如果超過某一限值，即認為存在脫空。我國交通部行業標準《公路水泥混凝土路面養護技術規范》(JTJ073.1－2001)(以下簡稱《規范》)中也明確規定水泥混凝土面板脫空位置的確定可采用彎沉測定法。

2.2 檢測方法

上海某公路試驗段為一級公路，建于1997年，設計板厚24cm。主要采用彎沉指標來確定脫空板。首先選取水泥混凝土面板荷載最不利作用位置作為檢測點，宜選取橫縫及縱縫附近的點。采用兩臺5.4m長桿彎沉儀及BZZ－100標準軸載(后軸軸載為10t)測定車。檢測點分主點、副點。主點位于板橫縫前10cm，加卸載。副點在橫縫后10cm，無荷載(正常行車方向為前)。將一臺彎沉儀置于主點，即測定車的輪隙中間;另一臺彎沉儀置于副點處。分別測定主、副點彎沉(按前進方向右輪測試)。右輪處于縱縫30cm左右。在《美國路面修復手冊》中規定，凡彎沉值超過0.635mm的，應確定為板塊脫空。根據我國公路修建狀況和檢測儀器的實際情況，有關專家推薦凡彎沉值超過0.2mm的，應確定為面板脫空(詳見規范)。在本實驗路段，采用雙指標控制，即主點彎沉大于0.2mm或差異彎沉(主點—副點)大于0.06mm的，均認為板底可能出現脫空現象。

3 加固機理

3.1 漿液材料基本要求

常用的水泥漿材料包括水泥、粉煤灰、水、外加劑等。將漿體制成7.07cm×7.07cm×7.07cm立方體試件，標準養護7d，其抗壓強度應到5MPa以上。漿體應具有良好的可泵性、和易性、保水性，漿體過稠不能均勻布滿板底空隙，漿體過稀，干縮性大。在施工中，為防止漿體的干縮，漿液中宜摻加一定量膨脹劑。流動度是影響可灌性的主要因素，一般流動度越高，可灌性就越好。由于在現行規范中未對此做明確規定，參照預制梁板壓漿施工經驗，采用水泥漿稠度試驗漏斗(體積1725ml±5ml)，以漿體自由全部流完的時間作為流動度來控制(詳見《公路橋涵施工技術規范》JTJ041－2000附錄G－11)。其中，在室溫條件下，純水的流出時間為8s(室內試驗結果)。表1列出了在標準條件下，不同水灰比、不同材料配比之間的流動度結果及試件強度。從表中可發現水泥凈漿不管摻或不摻減水劑，其流動性都比相同條件下水泥粉煤灰漿體的流動性要好。因此，可以看出，二級粉煤灰單位體積的需水量要大于水泥。文獻(1)中提出:對于不摻減水劑的水泥凈漿，其流動度不應小于16s;摻減水劑的漿體可減小到12s;流動度最大應不大于26s。在施工中，漿體流動度不宜過小，控制在20～30s之間較好。否則會產生泌水現象。

3.2 試驗資料

從表中可看出，在相同水灰比情況下，流動性隨著水泥與粉煤灰的比例產生變化。同時，粉煤灰比例也影響水泥漿的后期強度。在相同條件下，水灰比越大，則漿體的強度會逐漸降低，因此，不宜采用過大的水灰比;根據上述試驗結果，在施工中采用的漿液配比為m水泥∶m粉煤灰∶m水∶m早強劑=1∶0.5∶0.7+ 0.5%。在取得大流動性的前提下，保證了漿液的強度。

表1 漿液流動度及力學試驗指標

4 灌漿技術的實施

孔位布設一般為3～5孔，應根據混凝土面板尺寸、裂縫狀況以及灌漿機械等確定。灌漿孔大小應和灌注嘴大小一致，一般為5cm左右。灌漿順序從沉降量大的地方開始，由遠到近，由大到小。灌漿壓力的控制應視混凝土板的損壞及脫空情況具體確定。當漿液從接縫處或另一注漿孔冒出，就可認為完成該孔注漿，即停止注漿，迅速移至另一注孔繼續作業。壓力一般控制在1～4MPa之間，并停留3～5min，效果較好。

5 灌漿效果評定

灌漿后，應在7d齡期后，再次測量主點彎沉值和副點彎沉值。當主點或差異彎沉值均低于設計要求值時，可認為灌漿效果已經達到。試驗段灌漿前后彎沉資料見表2。表2中灌漿前數值均大于控制指標，認為板底出現脫空，需灌漿處治。從檢測資料可看出，原混凝土面板通過灌漿提高了板底承載力。

表2 試驗段灌漿前后彎沉對照表 mm

續表2

6 經濟效益評價

灌漿處治舊水泥混凝土路面早中期破壞與“換板”相比最大的優點就是利用原路面板。其直接成本隨脫空情況及處治目的不同而不同，一般在10～30元/m2左右。“換板”翻修混凝土路面成本一般需120～140元/m2。與后者相比，前者的直接成本明顯低。灌漿作為一種治理混凝土路面病害、及時可行的科學養護技術，具有成本低，見效快，操作簡便，對車輛行駛影響小，受自然因素影響小等優點。在公路施工和養護工程中，具有可觀的經濟效益和社會效益。

7 結語

(1)灌漿技術作為一種新型的加固技術，可廣泛地使用到公路施工其他方面，如高速公路橋頭跳車、軟土地基處理、機場路加固等。而且由于其處治質量主要控制指標——彎沉與舊板加鋪瀝青混凝土面層的設計指標相吻合，具有一定科學性，所以也適用于舊板加罩瀝青面層的舊板加固中。

(2)大多數破損板本身的質量良好，病害主要是由于下承層造成的。有關資料建議灌漿鉆孔深度一般為混凝土板底3～5cm，根據施工經驗，鉆孔深度應穿透基層達到墊層中。傳統的“換板”只能改善板本身狀態，而板下灌漿通過灌漿壓力可把漿液滲透到相鄰混凝土板下，起到灌漿一塊板加固幾塊板的作用。

(3)產生脫空板的原因有填縫料的失效，水的浸入，基層材料中的細集料流失。因此，必須加強接縫的養護，及時疏導路面積水，以預防路面先期病害。在基(墊)層施工中，應嚴格控制混合料中的細集料含量。

［1］ 田波等.水泥混凝土路面脫空的檢測及對策［J］.華東公路，2002.134.

［2］ 黃彭.現有水泥混凝土路面板整治、補強措施實施要點.