水泥混凝土路面的加固机理以及灌浆技术在水泥混凝土路面养护
摘要:灌浆技术具有成本低、见效快、操作方便、受外界因素影响小等优点的特点。关键是它可以在不破坏原来混凝土面板的前提下进行修复工作。由于水泥混凝土路面刚度高,破坏后很难修复,并且更换局部面板会影响相邻混凝土的结构刚度,使之松动破损,再加上“换板”翻修混凝土费用高,不利于经济节约要求等,因此不宜采用“换板”方式,而灌浆技术与“换板”翻修相比,直接成本明显低,因此灌浆技术作为一种使用的水泥混凝土路面养护技术,具有较高经济效益和社会效益的优势。本文主要根据水泥混凝土路面的特点,并结合混凝土路面产生病害的主要原因,介绍水泥混凝土路面的加固机理以及灌浆技术在水泥混凝土路面养护中的应用。
关键词:灌浆技术,水泥混凝土,路面养护,应用
水泥混凝土因其具有强度高、刚度大、耐久性好,使用寿命长等优点,而被广泛应用于公路路面。由于水泥混凝土板是道路面层,直接承受荷载作用,超载敏感性强,再加上面板接缝较多,在反复荷载作用下,容易发生脱空、裂缝等早期病害,最终导致路面的破损。做好防治道路脱空、裂缝等病害,提高水泥混凝土路面的养护效果,对延长公路的使用寿命,提高路面通行能力,具有重要意义。
1水泥混凝土路面唧泥、脱空等常见病害产生的主要原因
唧泥和脱空是水泥混凝土的内外因素共同作用的结果。内部因素主要是指是在制作混凝土路面时,基层混凝土结构质量和面板接缝状况:外部因素就是道路在使用过程中由于车辆作用荷载和外界环境气候的变化等因素。
我国公路路面基层材料经常采用较稳定的集料,这种材料的弹性模量和刚度模量都低于混凝土面层的弹性模量和刚度模量。混凝土在反复荷载作用下,基层混凝土出现累加的塑性变形,而导致使混凝土面板局部与基层脱离,形成微小空隙,也就发生了混凝土基层面板下部分脱空。同时随着外界环境温度及湿度的不断变化,以及基层面板内温度的不规律性分布等共同作用下,导致板翘曲,进一步加速了混凝土面板与基础之间的分离速度,出现板底脱空。再加上脱窄的出现加速了水的浸入,当路面接缝、裂缝等先天不足现象,不能得到及时养护时,雨水就会顺着裂缝处侵入路基基层,形成积水侵蚀路基混凝土结构,同时,空内积水与路面基层细料形成侵蚀性强的泥浆,当路面板受到车辆荷载作用时,泥浆会在挤压力的作用下沿面板缝隙向外喷溅出来,即出现唧泥现象。唧泥的出现会在某种程度上加速板底的脱空。通过反复的恶性循环作用,最终导致水泥混凝土道路基层的破坏。
2水泥混凝土路基加固机理及材料要求
2.1混凝土路基基层加固机理研究
在现在的混凝土路面的设计理念中,我们把混凝土面板作为一种刚性构件,视其是一种挠度很小的薄壁面板,在实际操作中,面板与地基是完全平面接触的,也就是不存在脱空的现象。众所周知,混凝土面板是一种抗压强度很高,但抗拉抗弯强度很低的脆性材料,如此一来,就决定了其在使用过程中,只要面板下部的支撑受力均匀,那么,无论面板上部的荷载有多大或者是荷载位置如何变化,其所产生的应力都是很小的,不会出现损坏现象。但如果面板下部出现一定程度的脱空现象,其受力情况就会发生较大的变化,以致受力不均,最终导致面板的破坏。因此,混凝土路基的加固原理就是在面板发生脱空现象的情况下,采用浆液对其进行加固处理,具体的操作步骤将会在混凝土基层灌浆的养护措施中相应的提出。
2.2浆液材料基本要求
常用的工程水泥浆材料包括:水泥、砂、水、外加剂、粉煤灰等工程材料。将浆体制成规定大小的立方体试件,在常温下标准养护1周时间,其抗压强度不小于5MPa。同时要求浆体的泵送性能好,和易性、保水性及塌落度应当符合施工、设计要求,浆体不能过稀、干缩性大。现有工程施工中,为防止浆体的浆体干缩,可以在工程浆液中适当掺加适量的膨胀剂,浆体流动度不宜过小,控制在20s～30s之间,否则会产生泌水现象。
3混凝土基层灌浆养护措施
3.1针对基层脱空、唧浆病害的处理对策
针对脱空板病害,最有效的方法是向板下空隙灌注水泥砂浆,以此来修复路面的支承结构,有效控制板角弯沉,提高结构的整体稳定性,防治唧泥、错台和板断裂等影响道路适用功能的病害发生。由于唧泥和面板脱空往往相伴发生,因此可对混凝土路面病害采取压浆处理,使面板脱空面积不再扩大。其主要原理是在混凝土板底通过压力作用灌注水泥沙浆,填充板底基层空隙积水和空气流走后占的位置,借助水泥砂浆的固结作用将原来松散固体颗粒胶结为整体,提高路基与路面的密实度。在灌注砂浆结束后,用沥青填补混凝土路面接缝,防止雨水浸入板底腐蚀基础。同时还要各种盲沟、排水沟等排水设施,确保混凝土面板经常处于干燥状态。
3.2混凝土路面板封堵灌浆
封堵灌浆是指通过控制交通车辆行驶,进行施工前的准备—选定钻孔位置—钻孔—冲洗一压水试验—灌浆施工—堵孔—养生后开放交通等一系列的工作流程。面板脱空位置确定通常采用人工观察法和弯沉测定法。人工观察法是通过人们眼睛直接观察或者借助一定的工具敲击来判断接缝、裂缝、唧泥等病害的初步情况。弯沉测定法是通过测试板角弯沉,经过分析来确定脱空的状况。在确定有脱空的位置灌注砂浆,混凝土路面板下封堵的灌浆材料由水泥、粉煤灰、砂、外掺剂和水组成。砂的加入不仅可以提高浆体强度,减少收缩,同时可降低水泥用量;但大粒径砂易产生明显的不均匀沉降,引起离析泌水。因此选用特细砂,灌浆材料质量的优劣直接影响灌浆的效果,灌浆材料应具有:早期强度高、流动性好、无离析和无泌水、无收缩。
3.3水泥混凝土路面裂缝和板缝的灌注
水泥混凝土路面的面板底在压浆施工后,对水泥混凝土面板脱空进行了填充,使路基受力均匀,提高了路基的承载能力,但面板下仍存在细小的间隙和接缝,如果不及时处理,地面水一旦渗入基层,在车辆反复荷载作用下,就会会出现唧泥现象,最终导致脱空,所以对面板的接缝及时灌缝,这是防止唧泥现象发生的有效方法。由于条件限制,我们可以采用沥青填缝料填缝,并做到灌缝饱满不漏灌,待沥青固化后才开放交通投入使用,以保工程质量符合要求。
4结语
水泥混凝土因其具有强度高、刚度大、耐久性好,使用寿命长等优点,而被广泛应用于公路路面。由于水泥混凝土板是道路面层,直接承受荷载作用,超载敏感性强,再加上面板接缝较多,在反复荷载作用下,容易发生脱空、裂缝等早期病害,最终导致路面的破损。做好防治道路脱空、裂缝等病害,提高水泥混凝土路面的养护效果,对延长公路的使用寿命,提高路面通行能力,具有重要意义。而灌浆技术具有成本低、见效快、操作方便、受外界因素影响小等优点的特点。关键是它可以在不破坏原来混凝土面板的前提下进行修复工作。由于水泥混凝土路面刚度高,破坏后很难修复,并且更换局部面板会影响相邻混凝土的结构刚度,使之松动破损,再加上“换板”翻修混凝土费用高,不利于经济节约要求等,因此不宜采用“换板”方式,而灌浆技术与“换板”翻修相比,直接成本明显低,因此灌浆技术作为一种使用的水泥混凝土路面养护技术,具有较高经济效益和社会效益的优势。
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