水泥混凝土路面是我國公路路面主要形式之一,在我國公路網構成中占有較大比重。它具有強度高、剛度大、受溫度影響小、使用壽命長等優點。但水泥混凝土路面接縫較多,對超載較為敏感,易發生脫空、唧泥、裂縫等先期病害,從而導致路面的破損。如何治理與預防脫空、唧泥等病害,搞好水泥混凝土路面的養護,延長公路的使用壽命,改善其通行能力,具有十分重要的意義。筆者參觀了成渝高速公路成都段水泥混凝土路面處治工程的施工過程,結合重慶段二郎和白市驛水泥混凝土路面改造工程試驗路段的施工體會,采用灌漿技術處治原水泥混凝土路面,并對各施工項目進行了檢測,在室內對漿液的配合比進行了對比實驗。目前,灌漿技術已在高速公路上取得了良好的應用效果。
一、 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。
二、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,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
成渝高速公路全線建成通車于1994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。