淺談灌漿技術(shù)在水泥混凝土路面維修中的應(yīng)用

摘要:水泥混凝土路面是指以水泥混凝土為主要材料做面層的路面,本文通過對(duì)水泥混凝土路面一些較為常見的病害原因處進(jìn)行分析,提出了采用灌漿技術(shù)進(jìn)行維修處治方案,給出了應(yīng)用機(jī)理和具體施工方法。

關(guān)鍵詞:灌漿技術(shù)水泥混凝土板塊脫空維修處治機(jī)理

水泥混凝土路面在我國(guó)公路網(wǎng)構(gòu)成中占有較大比重,是我國(guó)公路路面主要形式之一。水泥混凝土路面與瀝青類路面相比,具有強(qiáng)度高、穩(wěn)定性好、耐久性好、養(yǎng)護(hù)費(fèi)用小、抗滑性能好、利于夜間行車等優(yōu)點(diǎn)。但水泥混凝土路面成型后接縫較多,對(duì)超載較為敏感,很容易發(fā)生脫空、唧泥、裂縫等損害,從而導(dǎo)致路面層破壞。其養(yǎng)護(hù)修復(fù)較困難,開放交通較遲,嚴(yán)重影響行車。灌漿就是要讓水泥或其他漿液在周圍土體中通過滲透、充填、壓密擴(kuò)展形成漿脈。由于其操作簡(jiǎn)便,成本低,技術(shù)易掌握,處治效果明顯,能取得良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益,所以很值得廣泛的推廣使用。

1路面病害的相關(guān)因素

常見的水泥混凝土路面的病害主要包括脫空、唧泥、裂縫等。主要因素包括施工中的質(zhì)量控制;基層本身的組成及質(zhì)量和汽車荷載普遍存在的超載現(xiàn)象等。目前路面基層材料多選用穩(wěn)定類集料,其彈性模量遠(yuǎn)小于混凝土面板的彈性模量,面板太薄或輪載過重,板的平面尺寸太大(使溫度翹曲應(yīng)力過大),地基穩(wěn)定性差產(chǎn)生過量塑性變形使板底脫空失去支撐,養(yǎng)生期內(nèi)收縮應(yīng)力過大及荷載和溫度應(yīng)力作用下的疲勞等,這些都容易致使面板產(chǎn)生裂縫及破碎。同時(shí)在輪載的頻繁作用下,板邊緣和角隅下的路基和路基由于塑性變形累積而同面層脫離接觸;由于接縫填縫料的失效,下滲的水積聚在面層下的脫空區(qū)內(nèi);在輪載作用下的彎沉變形使空隙內(nèi)的積水變成有壓水,侵蝕基層并同基層內(nèi)沖刷出的細(xì)料攪混成懸液,并沿接縫縫隙噴賤出。唧泥的出現(xiàn),使面層板邊緣部分失去支撐,久之,引起錯(cuò)臺(tái)并導(dǎo)致板出現(xiàn)裂縫,并最終造成公路路面的破壞。

2板塊脫空位置的判定

可以通過肉眼觀察出裂縫、唧泥等情況異常時(shí)的脫空。當(dāng)重車過后,能感覺到板體有明顯的豎直位移,或下雨后出現(xiàn)有唧泥現(xiàn)象。再者在板的角隅處用錘擊聽音可綜合判斷出板塊是否存在脫空現(xiàn)象。不能用肉眼觀察到的特殊地方就需采用彎沉儀來測(cè)定才能準(zhǔn)確地判斷出混凝土面板的脫空位置。先選取水泥混凝土面板荷載最不利作用位置的橫縫及縱縫附近的點(diǎn)作為檢測(cè)點(diǎn),用2臺(tái)5.4m長(zhǎng)桿彎沉儀及BZZ一100標(biāo)準(zhǔn)軸載測(cè)定車。檢測(cè)點(diǎn)分主點(diǎn)、副點(diǎn),設(shè)定正常行車方向?yàn)榍?主點(diǎn)位于板橫縫前10cm左右處并加卸載,副點(diǎn)在橫縫后10cm左右處,無荷載。即將1臺(tái)彎沉儀置于主點(diǎn),另1臺(tái)彎沉儀置于副點(diǎn)處,按前進(jìn)方向右輪測(cè)試且右輪離縱縫30cm左右。測(cè)定車以5km/h勻速駛離測(cè)點(diǎn)。采用雙指標(biāo)控制,即主點(diǎn)彎沉大于0.2mm和主點(diǎn)一副點(diǎn)差異彎沉大于0.06mm的,應(yīng)確定為板塊脫空。

3灌漿處治機(jī)理

混凝土板是一種準(zhǔn)脆性材料,抗壓強(qiáng)度高,抗彎拉強(qiáng)度低。在正常情況時(shí)面板均勻地支承在基層上,無論荷載作用在何處應(yīng)力都較小。而一旦產(chǎn)生脫空,板角處由于基礎(chǔ)支撐的喪失而處于懸臂狀態(tài),在車輛荷載的作用下板內(nèi)將產(chǎn)生過大的彎拉應(yīng)力及剪應(yīng)力,混凝土板塊很快達(dá)到彎拉強(qiáng)度極限值而最終破壞。

水泥混凝土面板灌漿是通過注漿管,施加一定壓力讓水泥或其他漿液在周圍土體中通過滲透、充填、壓密擴(kuò)展形成漿脈,同時(shí)趕走板底裂隙中的積水和空氣,漿液將原來空隙中松散顆粒膠結(jié)為整體,經(jīng)過一段時(shí)間的硬化,形成了一個(gè)具有一定強(qiáng)度的良好的“結(jié)石體”。灌漿處治后改善了板底原有的受力狀態(tài),恢復(fù)了板體與地基的連續(xù)性,達(dá)到了加固地基,治理病害的目的。

4材料

4.1壓漿設(shè)備的選擇與調(diào)試

壓漿泵的壓力應(yīng)根據(jù)灌漿材料的不同,管路的長(zhǎng)短等因素來確定。水泥、粉煤灰作為灌漿材料時(shí),壓漿泵的初始起動(dòng)壓力宜為2.0MPa。當(dāng)摻人一定量細(xì)砂時(shí),壓漿泵的初始?jí)毫?yīng)適當(dāng)調(diào)高。輸送管的管徑在輸送距離不大于30m時(shí),宜選用管徑為60mm的壓漿管和管徑為50mm的排漿管。灰漿攪拌機(jī)宜選用工作效率為6m/h,攪拌軸轉(zhuǎn)速能調(diào)到70r/min的機(jī)型。脹卡頭是壓漿工作的重要部件,它是壓漿管與水泥混凝土板銜接的媒介,其外徑宜選用107mm,內(nèi)徑為38mm的。為使壓漿能順利進(jìn)行,脹卡頭的最小旋緊力矩不得小于1200N?m。

4.2灌漿材料的選擇與配置

灌漿材料一般由水泥、粉煤灰、細(xì)砂、外摻劑和水組成。灌漿材料的質(zhì)量?jī)?yōu)劣直接影響到灌漿效果,故應(yīng)通過試驗(yàn)來選配。將漿體制成7.07cm×7.07cm×7.0cm立方體試件,標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)7d,測(cè)定其抗壓強(qiáng)度應(yīng)達(dá)到5MPa以上。漿體應(yīng)具有良好的可泵性、和易性、保水性及早期強(qiáng)度高,無收縮的特點(diǎn)。為了提高漿體的早期強(qiáng)度,應(yīng)選用32.5級(jí)或42.5級(jí)硅酸鹽水泥。粉煤灰宜選用干排二級(jí)粉煤灰。砂的加入不僅可提高漿體強(qiáng)度,減少其收縮,同時(shí)可降低水泥用量。但大粒徑的砂可泵性不好且易離析泌水,故應(yīng)選用細(xì)砂或特細(xì)砂。為防止?jié){體收縮,漿液中宜摻加一定量膨脹劑。摻人UFA型膨脹劑(粉狀)時(shí),其用量應(yīng)通過試驗(yàn)確定,推薦摻量為水泥用量的6%～8%。當(dāng)沒有摻人細(xì)砂時(shí),可采用的推薦配合比為:水泥:粉煤質(zhì):水:早強(qiáng)劑:鋁粉=1:0.5:0.7:0.2:0.001。

5灌漿施工

首先進(jìn)行孔位布置。根據(jù)各塊板的彎沉值和損壞的具體情況,確定需灌漿加固的水泥混凝土板及范圍,一般每塊板布設(shè)3—5孔,在混凝土板上確定好孔位后應(yīng)作好標(biāo)記。

孔的直徑應(yīng)和灌注嘴大小一致,孔的深度應(yīng)能穿過混凝土板后鉆人基層1～3cm,用海棉塊將鉆孔中的積水吸出,再將脹卡頭牢固地安裝在混凝土板的孔位上。灌漿順序從沉隆量大的地方開始,由遠(yuǎn)到近,由大到小。將灌漿機(jī)的噴嘴插入孔中,封緊孔口以防漿體由孔口四周流出。將壓力泵的壓力均勻增加到2.0—3.0MPa左右時(shí)開始灌漿。待漿體由其他孔中或板塊四周擠出時(shí),表明板下空隙已被灌滿。這時(shí)應(yīng)減小壓力停留3～5min,將噴嘴提起后立即用木塞塞孔,以防漿體溢出。至漿體初凝后再拔出木塞,用1O號(hào)以上的高標(biāo)號(hào)砂漿封孔、抹平。繼續(xù)進(jìn)行下一塊板的灌漿工作直至完成。灌漿后經(jīng)過7d齡期,再次測(cè)量主點(diǎn)、副點(diǎn)彎沉值,當(dāng)主點(diǎn)或差異彎沉值均低于設(shè)計(jì)要求時(shí),可認(rèn)為灌漿效果已經(jīng)達(dá)到。

6結(jié)語

在混凝土路面產(chǎn)生病害時(shí),傳統(tǒng)的“換板”處治,在破碎時(shí)由于操作人員的失誤或連接桿的傳遞影響,可能造成相臨混凝土板塊不同程度