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水泥混凝土路面的常见病害及其修复措施研究

更新时间:2016-07-05

0 引言

水泥混凝土路面是最常用的路面结构型式,具有承载能力高、结构强度好、稳定性强等优点,广泛用于我国道路工程建设中。然而由于我国早先建设水平较低,加上近年来交通运输爆发式增长,使得诸多水泥混凝土路面出现了严重的病害问题,如断板、开裂、坑洞等,这些病害不仅影响了道路的正常使用,给路面行车带来安全风险,同时加速了路面层的退化并缩短其使用寿命[1]。为了保障水泥路面应有的使用寿命,降低管养维护成本,需要对水泥路面出现的病害问题及时处治,恢复路面结构性能。

本文依托实际改造道路的路面调查工作,对水泥路面常见病害问题进行了详细论述,分析病害的类型及其产生机理,深入研究各类水泥路面病害的发生和发展机制,最后提出对这些病害的修复措施和方法,以提高路面结构性能,延长路面使用寿命。相关方法和经验的总结可以为类似运营中的水泥路面病害处治提供参考。

如图1所示,取直径为170 mm,直径偏差范围为0~0.8 mm的带轮进行实验。对带轮边缘轮廓进行测量,通过双目视觉圆弧轮廓特征提取和匹配之后,得出边缘外轮廓点的空间三维坐标。图2所示为求得的带轮边缘外轮廓点云图及空间圆弧拟合图,共获得266个边缘外轮廓点的三维坐标。利用本文拟合优化方法,对上述点云进行8次拟合,平均迭代数为6 895次。拟合结果如表1所示。

1 依托工程的病害调查

1.1 表层病害

对某一改造道路进行全面的人工调查检测,为了调查方便对水泥路面板进行编号,共计890块板。根据《公路水泥混凝土路面养护技术规范》(JTJ 073.1—2001)和《公路技术状况评定标准》(JTG H20—2007)中的有关要求,对路面表层病害问题进行检测和评定。调研发现,表层病害主要存在开裂、板角断裂和板块破碎三种类型,如图1所示。

图1 路面表层常见病害

开裂水泥板的评价标准是板块上具有横向、纵向或不规则裂缝;板角断裂指的是裂缝与纵横接缝相交,且交点距板不大于半边长的一半;板块破碎指具有松动、沉陷及表层破损等病害。根据上述评定标准,路面破损情况汇总见表1。

1.2 深层病害

表层病害并不能完全反应路面的使用状态,仍然有一些病害问题不能通过人工调查反应的,这些深层次的病害问题需要借助相关检测设备进行甄别,其中水泥路面典型的问题就是板底脱空病害。

表1 路面表层病害调查汇总

指标 上行车道 下行车道板总数 890 890开裂板 66 52板角断裂 59 77破碎板 377 379病害比重 56.4% 57.1%

水泥混凝土路面在实际使用过程中,由于车辆荷载的重复作用,板下基础将产生一定的塑性变形和唧泥,致使水泥混凝土板的局部范围不再与基础保持连续接触,即水泥混凝土板下局部出现了脱空。基础的局部脱空现象是客观存在的,而脱空状态下的水泥混凝土板受力极为不利,最终将导致面板断裂、破碎。当水泥混凝土板下产生唧泥脱空后,采用灌浆或封底是一种有效的修复措施,但这应是以准确评定脱空状况为基础的。因为如果路面板下不存在脱空时,灌浆或封底不仅浪费人力、物力,且均可能在实际上造成路面的破坏,这是因为材料泵入水泥混凝土板下面将引起板和原有基础脱离接触,结果局部产生高的应力集中。因此需要对使用中的水泥混凝土路面定量检测板下基础脱空,才能采取有效措施修复病害阻止结构性破坏。

(2)将石蜡和松香按照2∶1进行配置,加热熔化并用胶带密封开裂的裂缝口,通过灌浆嘴将混合物通过压力灌入裂缝中,使得裂缝得到填充修补。

(1)当板体的弯沉差不小于60(0.001 mm)或传荷系数小于75%时,则判断该板为传荷能力不足。

(2)当板边弯沉大于0.20 mm,或在FWD冲击荷载作用下,板块出现明显跳动情况,则判断该板为脱空。

【对策】降低饲养密度,提高换水率,此外,更换饲养池,进行水槽内消毒。有可能的话,可在海水潮流好的海面进行临时避难。

根据上述标准,破碎板的调查结果见表2,可知即便是无破损板也存在大量的板底脱空及传荷不足的问题,这是引发表层病害的关键因素。

表2 路面表层病害调查汇总

指标 上行车道 下行车道板总数 890 890破损板脱空或传荷不足完好106 110 19 19无破损板脱空或传荷不足完好255 280 133 102

2 常见病害及其成因分析

通过上述裂缝修补方法及工程实施,取得了较好的效果,所有裂缝均封闭良好,施工后使用十几天均未见开裂问题。

2.1 开裂

水泥路面的面板脱空是“水—路面—路基—行车荷载”相互作用造成的。混凝土面板下部发生脱空现象,但面板不一定会立即形成断裂,而在行车荷载和水的循环作用下,使脱空面积逐渐扩大,影响面板的承载能力,最终发生断裂破坏。混凝土面板下发生脱空是一种较为普遍的衰变现象,是混凝土路面板上加铺新的沥青铺装或水泥混凝土面层时的潜在危险因素。一则是这种脱空引起的面板边缘垂直位移必然会反射到上部新加铺层上来;二是在脱空现象未获得处治时会进一步发展和恶化。

本文通过回顾性分析2014~2018年合并椎动脉狭窄性病变的锁骨下动脉狭窄患者的经颅多普勒超声资料,总结其盗血类型及血流动力学情况,探讨锁骨下动脉狭窄合并椎动脉狭窄性病变的盗血程度及血流动力学情况,以期为临床实践提供参考性证据。

水泥路面开裂的原因是多方面的,例如早期施工过程中对温度应力关注不足引起的初始开裂,运营使用过程中重载货车作用产生的局部开裂,路基不均匀沉降引起的路面板开裂,水泥路面铺筑不均匀或者振捣不密实引起的自收缩开裂等。水泥路面一旦开裂对路面层形成初始损伤,在运营荷载及外界环境作用下,损伤逐步积累并使得裂缝附近的结构层退化显著,造成后期更大面积的裂缝和病害。

2.2 板角断裂

板角断裂是指胀缝处与其斜交并贯穿混凝土面层的裂缝,通常形成三角块导致水泥板出现某一角落的断裂。板角断裂的形成主要是因为该处路基侵水软化下沉,导致路面角度折断,也可能因为不良地基影响使得路基横向显著地不均匀沉降,导致路面面层在折角处断裂。

板角断裂使得路面层不完整,如果板角处有运营车道,这将极大加速整个路面层的破损,显著影响行车的安全性。板角断裂同时加大路边雨水对路面层的侵蚀效应,使得结构层提前退化,使用寿命大大折减。

2.3 断板破碎

断板破碎的产生原因则包含混凝土品质、车辆荷载作用、路基不均匀沉降三个主要方面。混凝土在施工过程中因为配比不合理、水泥剂量太高、拌合不均匀、振捣不密实等问题,使得混凝土板内部强度不均匀,存在显著的结构受力薄弱面,这些薄弱面是产生初始缺陷的根源,并最终演化为断板破碎;路基不均匀沉降也是断板的关键因素,因为路基压实不均匀、地基软弱地层未得到加固等原因使得路基不均匀沉降,进而引起路面沉陷,这种不均匀沉陷对于路面整体板而言产生很大的约束应力,最终导致水泥板破碎断裂;车辆荷载作用显然是外界诱因,没有车辆作用下因为混凝土品质或者不均匀沉降引发的断板可能性非常低,而车辆的反复作用显著加速了该过程,特别是超载重载货车的作用[2-3]

在医生诊断完毕之后,都会开列出医嘱,在此过程中需要有两名医生和护士来共同核对药物数量,在药物使用过程中还需要严格的执行药物的“七对、三查、一注意”制度,能够明确出药物是否得到了正确的使用,对患者进一步加强负责。

断板情况下路面的平整性受到直接影响,因此对于行车安全的威胁非常大,很多断板严重的水泥路面很容易发生交通事故,同时显著降低了车辆的通行效率。断板破碎问题对整个路面层的损伤是非常严重的,将直接加速整体路面的退化和破坏,因此需要及时进行修复。

2.4 板底脱空

表现为路面层纵向、横向及斜向裂缝,裂缝宽度可能较大,也可能出现多条裂缝,裂缝继续发展会直接导致断板破碎病害。

3 水泥路面病害的修复措施

根据该次实地检测发现的开裂、板角断裂、断板破碎、板底脱空等常见病害,采取修复措施,恢复水泥路面的结构性能。

3.1 裂缝的修补

水泥混凝土路面的裂缝修补需要根据具体情况采用相应措施,目前有压注灌浆法、直接灌浆法和条带罩面法三种裂缝修补方法[4]。采用这三种方法对该工程不同类型的裂缝进行修补如下。

针对0.3 mm宽度及以下的非扩展性的表面裂缝采用压注灌浆法,具体实施过程是:

(1)采用压缩空气清除缝隙中的泥土等杂物。

采用Dynatest8000型落锤式弯沉仪,对水泥路面可能的板底脱空情况进行以下几方面的监测:

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针对较宽的非扩展裂缝采用直接灌浆法进行修补,其主要过程是:

(1)首先用冲击钻沿着裂缝将封口扩大到2 cm左右沟槽,槽的深度根据裂缝深度确定,但不宜超过板厚的2/3。

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板角断裂病害问题,对断裂区域进行了全面清除并重新浇筑,以恢复路面使用性能。首先,对破损的板边和板角凿除,形成垂直面,主要不能对原有的钢筋进行切断,一般要完全保留好漏出的钢筋,在不能完全保留的情况下需要至少保留20~30 cm长的钢筋头,且长短交错布置,间距以原有板的钢筋间距为准,这样操作的目的是使得板中钢筋与新浇筑部分的钢筋能够有很好的连接,保证钢筋的锚固性能。其次,需要在新老连接处布置传力杆,直径5 cm左右,间距控制在30 cm左右,目的也是保证新老混凝土块的连接性能。最后,对原有路面面板接缝涂刷填料,与原有混凝土面板的接缝应该切出宽度30 mm、高度40 mm的接缝槽,并且灌入填缝材料填满密实。需要注意的是,有些板角断裂病害土基或者路基都受到影响,造成基础不良的应该在上述施工步骤的情况下,首先对土基进行填补并压实到邻近路基面相同高程,再采用C15混凝土浇筑基层,形成连接。

(3)通过压力灌入灌浆材料,可以采用聚氨酯焦油类。

针对3~15 mm的中等裂缝采用条带罩面法修补,其主要过程是:

(1)在裂缝两端平行于缝的方向切割,距离缝切割距离小于15 mm,并凿除两端混凝土深度5~8 cm。

(2)每隔50 cm植入钯钉,钯钉用16螺纹钢筋,使用前除锈并填满砂浆插入孔内安装。

(3)切割内壁并凿毛,浇筑混凝土并抹平,填筑填缝料。

(3)加强研发方面的管理力度,建立合理的高技术产业创新效率管理评价体系。建立创新效率评价体系有利于全方面深度的了解和评价高技术产业创新管理情况。合理的评价体系可以起到监督指导作用,应坚持保证创新效率的前提下实现最大效益这一原则。

根据病害调查结果,水泥混凝土路面常见的病害包含开裂、板角断裂、断板破碎、板底脱空四类。以下对病害的成因进行详细剖析。

3.2 板角断裂维修

(2)用压缩空气清除裂缝内部的碎屑,并填补0.6 cm左右的小石屑,注意应该保持石屑的清洁。

我国经济已由高速增长阶段转向高质量发展阶段,《资产评估法》亦明确要求评估机构需建立健全质量控制制度,保证评估报告的客观、真实、合理。相较传统作业模式,各种信息系统和平台形成的评估报告,在报告的规范性、技术的合理性、数据的客观性和精准性等方面都有了明显改善,报告质量得到显著提升。

3.3 断板的处理

断板问题的处理需要进行彻底的翻修,在翻修过程中需要注意如下施工要点:

(1)应该采用液压镐凿除旧混凝土块,以免影响邻近板块,并保留原有的拉杆和连接钢筋。

(2)基层损坏部位应该清除,清除的原则就是将松散压实性不足的基层全部换掉,涉及的土基应该压填密实到邻近未破坏部位的高程,并采用C15混凝土进行基层补强,若遇到基层不好容易受到破坏,可以采用碎石进行换填,同样需要保证压实度及上述的换填高程,确保路面板的连接处于同一平面上。

SiO2在碳酸盐岩中含量一般为3%左右,而在红粘土中的含量却高达50%,成为主要元素。Al2O3和Fe2O3在基岩中含量非常少,但在红粘土中含量分别为25%左右和10%左右。SiO2、Al2O3和Fe2O3在红粘土剖面中从上到下表现为由多到少的变化特点,这说明在碳酸盐岩风化成土的作用过程中三者是富集的。这里值得一提的是SiO2,不但不同于其他红土形成过程中的脱硅作用,而且总体上表现为聚硅作用。

(3)翻板处理中新的基层标高应该与原有基层顶面标高保持一致,并在混凝土路面板接缝处的基层涂抹沥青带保持黏结性,使得基层与面板良好黏结。

对于断板的局部修补问题,因为修补面积小,因此需要选择快速修补材料。

3.4 板底脱空维修

根据弯沉检测确定的板底脱空情况进行修补。对于面板和基层之间出现空隙导致沉陷的,需要采用沥青、水泥浆及水泥粉煤灰等进行拌合封堵,灌浆孔应该根据路面板和灌浆机械确定使用,一般而言灌浆孔应该与面板的距离保持不远于0.5 m,在每一块板上的灌浆孔数量不高于5个,灌浆孔过多会破坏面板本身。当面板脱空产生唧泥时,为了使得面板脱空面积不扩大,避免出现断板、破裂等问题,需要采用压浆方式处理路面唧泥问题,对唧泥部位清除泥土压入高强砂浆使得内部脱空部位浆体填满密实,面板与基层连接在一起,以避免运营中的脱空与破坏。

根据多次实地踏勘与调研,供水线路选择走淄川区罗村、走淄河滩地和走太河水库总干渠等3个方案进行比较。各方案的主要优缺点见表1。

4 结语

早前广泛建设的水泥混凝土路面,目前都出现了较多的病害问题,不仅影响了行车的安全和舒适性,还极大缩短了路面层原有的使用寿命,给运营和管养带来极大的压力。本文依托某一改造道路路面工程的病害调研,详细论述了水泥混凝土路面的常见病害类型,对其发生原因及产生危害进行了剖析,最后提出了修复措施和方法,取得了较好的应用效果。

参考文献:

[1]杨传智.水泥混凝土路面常见病害分析及防治措施[J].山西建筑,2005,31(9):225-226.

[2]李鑫.水泥混凝土路面结构分析和开裂机理、维修技术研究[D].长沙:长沙理工大学,2007.

象山学自经学始,以经学终;陆九渊一生读经、注经,不曾停歇,其学处处以经书为依归,晚年更有注经之愿。与言陆九渊为离经轻经者,实为两反,此不能不先说明。据年谱载,陆九渊最早读《论语》《孟子》,十三岁受《礼记》、闻程氏《易传》,十六岁读《春秋》等史书,二十四岁精考《周礼》。⑤对于经学的阐释及其正误,陆九渊有自己独特的看法。他八岁质疑有子话语与孔、孟不类,十三岁再次提出有子之言支离,孔子之言简易。又谓小程子之《易传》支离,并且以简易之话语“无我”“无物”释《易经》,使得兄长复斋先生大喜。后来与朱熹鹅湖之会的“易简”说可追溯于此。而对《易经》的早慧可延伸至后来以《易经》中举及注释《易经》,阐发易理。

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[3]董丽霞.水泥混凝土路面病害分析及预防[J].公路交通科技:应用技术版,2017(7):78.

[4]王群群.水泥混凝土路面病害处理措施与防治对策分析[J].交通节能与环保,2017,13(3):68-71.

夏枫,殷威
《城市道桥与防洪》2018年第4期文献

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