水泥混凝土路面具有承載能力大、穩(wěn)定性好、使用壽命長、日常養(yǎng)護費用少等優(yōu)點,是我國目前高等級、重交通公路推廣使用的路面類型之一。2007 年初,我區(qū)混凝土路面里程已達8979km,且多是上世紀九十年代修建的,水泥路面普遍存在面板薄,基層強度不足、抗沖刷能力差,路面結(jié)構(gòu)排水系統(tǒng)不完善等先天缺陷。因此使用5 ~ 6 年后,路面一般都開始出現(xiàn)了唧泥、錯臺、脫空、斷裂和破碎板等病害?,F(xiàn)根據(jù)G209 國道融安段和X628 線水泥混凝土路面病害的類型及原因、養(yǎng)護方法、維修措施等作一探討。
(一)混凝土病害類型及原因
水泥混凝土路面的病害可以歸納為四大類:面板破碎、裂縫類——貫通面層厚度的斷裂裂縫,把板分為數(shù)塊,破壞了面層結(jié)構(gòu)的完整性。裂縫類的損壞形式有:橫向裂縫、縱向裂縫、交叉裂縫和板角斷裂等;變形類——面層板的整體性未破壞,但出現(xiàn)較大的豎向位移,影響行車舒適性。變形類形式有;錯臺、層陷、和拱起等;接縫損壞類——橫縫和縱縫填縫料的喪失或失效。如板縫處填縫料剝落;表面損壞類——非結(jié)構(gòu)性損害,發(fā)生在面層的局部損壞。如露骨、坑洞等。
1.嚴重破碎板及裂縫
裂縫將整塊面板分割成三塊以上,并有嚴重剝落或沉陷的嚴重破碎面板及混凝土面板內(nèi)長度1m 以上的各種開裂,按其行車的影響程度分為輕微、中等、嚴重裂縫三種。由于板內(nèi)應(yīng)力超過了混凝土的強度而出現(xiàn)橫向、縱向、斜向或交叉斷裂裂縫,或者角隅處的折斷裂縫。發(fā)生嚴重破碎板及裂縫的原因是多方面的: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。斷裂的出現(xiàn),破壞了板的結(jié)構(gòu)整體性,使混凝土面板喪失部分以至大部分承載能力。
2.唧泥
基層材料形成泥漿從接縫處或板邊緣擠出,板底出現(xiàn)脫空。唧泥是汽車行經(jīng)接縫時,由縫內(nèi)噴賤出稀漿的現(xiàn)象。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,引起錯臺并導(dǎo)致板出現(xiàn)裂縫。
3.錯臺
接縫處相鄰兩塊板垂直高差在8mm 以上出現(xiàn)的豎向相對位移。接縫處僅有部分傳荷能力時,輪載作用下相鄰板端出現(xiàn)撓度差;沿接縫滲入面空隙內(nèi)的水分沖蝕基層和路肩;車輪駛經(jīng)時,帶有被沖蝕材料的有壓水把這些材料沖積在駛近板板底脫空區(qū)域內(nèi),使之升高,而駛離板后由于板下基層材料被沖蝕而下沉。因此,錯臺現(xiàn)象取決于接縫的傳荷能力、基層材料的耐沖蝕性和水分三方面因素。錯臺的出現(xiàn),降低了行車的平穩(wěn)性和舒適性。
4.沉陷
路面連續(xù)數(shù)塊板下沉,低于相鄰路面板平面的,深度在3cm 以上的下沉。通常是由于路基土沉陷或固結(jié)所引起,特別是接近橋涵構(gòu)造物處,會由于壓實不足而產(chǎn)生沉陷。沉陷使路面平整度變差并會導(dǎo)致板的開裂。
5.拱起
縱向相鄰兩塊板或多塊板相對其鄰近面板向上突起在3cm 以上的現(xiàn)象。其成因在春季和炎熱夏季時,混凝土面層板在熱膨脹受到約束時,某一接縫兩側(cè)的數(shù)塊板突然出現(xiàn)的向上拱起的屈曲失穩(wěn)。板收縮時接縫縫隙張開,填封料失效,堅硬的碎屑落入縫內(nèi),致使板在收熱膨脹時產(chǎn)生較大的熱壓應(yīng)力,板發(fā)生縱向失穩(wěn)而出現(xiàn)拱起。輕度拱起使路面平整度變差,而嚴重拱起則會導(dǎo)致前后板塊斷裂。
6.接縫養(yǎng)護差
接縫內(nèi)無填縫料,或出現(xiàn)填縫料與板邊脫離、哦陷(突出)在1cm 以上的接縫。縱向由于未設(shè)拉桿而縫隙張開或由于填封料損壞和縫隙張開,水分易滲入而導(dǎo)致唧泥、錯臺、接縫碎裂等病害出現(xiàn)。
7.露骨、坑洞等病害
均為路面板表面粗(細)集料散失、脫落或暴露的現(xiàn)象。系由于水泥質(zhì)量差(如安定性不合格)或使用礦渣水泥、贓集料、水灰比偏大、高溫下施工、水分蒸發(fā)快、施工過度抹面或施工結(jié)束遇雨、養(yǎng)生不及時等引起板表層內(nèi)出現(xiàn)的病害。
(二)養(yǎng)護方法
水泥混凝土路面在養(yǎng)護良好的情況下,使用年限比其他路面長。但一旦開始損壞,有時損壞發(fā)展很快。因此,做好預(yù)防性、經(jīng)常性養(yǎng)護,發(fā)現(xiàn)缺陷,弄清原因,及時采取維修措施,以保持路面的完好。
水泥混凝土路面經(jīng)常性養(yǎng)護工作,主要是清掃路面上的砂、石和其他堆積物;整修路肩,整理路容;開通邊溝,排除積水;面板接縫填料的修補,防止和減少混凝土面板的損壞。
水泥混凝土路面經(jīng)常性養(yǎng)護工作,可以歸結(jié)為“四勤”和“四要”?!八那凇笔牵?br/>
勤掃——路面要經(jīng)常清掃,保持清潔。尤其丟棄在路上的石料、金屬等硬質(zhì)物應(yīng)隨時掃除,以免行使在路面上的車輪碾壓、摩擦路面而引起破損。
勤灌——混凝土路面的重點在接縫處,混凝土面板的伸縮縫是路面及縱縫等縫隙是路面使用質(zhì)量的薄弱環(huán)節(jié),要十分重視接縫養(yǎng)護。灌縫材料通常采用聚氯乙烯膠泥或瀝青橡膠等,應(yīng)經(jīng)常填滿接縫,夏季被擠出的多余填縫料要及時鏟除;冬季混凝土面板收縮使填料欠缺,應(yīng)予填補。填封前要清除以老化的填縫料和縫內(nèi)雜物,再灌填縫料。填縫料與路面齊平,以保持接縫的完好,表面平順,行車舒適。
勤削——高路肩土或路肩草應(yīng)經(jīng)常削,以防路肩積水,一般每季度應(yīng)削一次。
勤疏——兩側(cè)邊溝應(yīng)及時疏通,特別是暴雨之后,山區(qū)公路更應(yīng)注意,否則,容易泡軟基礎(chǔ)或沖毀路基邊坡。
“四要”是:
要配備必要的交通工具。因為水泥混凝土路面養(yǎng)護管理站管理線路比較長,需要配備養(yǎng)護工具車或機動車輛,駕駛員由站長兼任,這樣便于指揮和節(jié)約勞動力。
要管好公路綠化。公路綠化是水泥路面養(yǎng)護的一個重要組成部分。
要配合搞好公路標(biāo)志、標(biāo)線工作。公路標(biāo)線既為行車安全服務(wù),又增加公路的美觀。
要協(xié)助搞好路政管理工作。
(三)維修措施
水泥混凝土路面維修措施總的有:裂縫修補,部分板或整塊板更換;表面局部損壞修補;板底灌漿抬高或加固地基;錯臺處理;恢復(fù)抗滑能力等。
1.裂縫修補
(1)直接灌入法適用于施工中產(chǎn)生的混凝土收縮裂縫。在未通車前,一但發(fā)現(xiàn)混凝土板出現(xiàn)裂縫,可用聚硫環(huán)氧等高分子化學(xué)粘結(jié)材料灌注。
(2)對于通車路段裂縫的修補可采用新型的灌縫機和配套施工工藝:首先,車輛、機具和材料的準(zhǔn)備:
① 1 臺1.5 噸的運輸車,1 臺18KW 發(fā)電機,1 臺熱熔釜,2 臺清縫機,1 臺吹縫機,2 臺灌縫機
② 改性灌縫瀝青接著,施工工藝(方法)
① 施工前的現(xiàn)場安全警示標(biāo)牌的設(shè)置;
② 熔料或攪拌材料(改性灌縫瀝青);
③ 清縫:保證縫深達3cm;
④ 吹縫:將縫內(nèi)的灰塵和雜物吹干凈;
⑤灌縫:灌縫前使用灌縫機的加熱噴頭對縫進行加熱,然后進行灌縫。
2.部分板或整塊板更換
由于接、裂縫滲水軟化基層,混凝土板斷裂成破碎板時,應(yīng)將整塊板鑿除,在處治好基層后,重新澆筑新的混凝土板塊。如系接縫處滲水、唧泥引起板脫空段裂,則鑿除1/3~1/2 板塊面積,處理好基層后,用早強混凝土澆筑修復(fù)。
3.表面局部損壞修補
(1)局部磨損、坑洞和剝落的修補:先用鋼絲刷將損壞處塵土碎屑清除干凈,選用上述快凝高強材料配制砂漿進行修補?;蛘哂蔑L(fēng)鎬鑿深3~5cm,沖刷干凈后,用上述快凝高強材料配制小石子混凝土予以修補。
(2)大面積磨損修理:可用風(fēng)鎬鑿除表面3~5cm,用氣泵高壓水沖刷干凈后,用上述快凝高強材料配制小石子混凝土修補與鄰板齊平,再同樣作面養(yǎng)護。
4.板底灌漿抬高板塊和加固地基
混凝土路面和基層之間,由于出現(xiàn)脫空導(dǎo)致路面沉陷,可采用板底灌漿抬高板塊的方法,使之恢復(fù)到原來位置。
5.恢復(fù)抗劃能力
一般采用機械(如金剛石鋸切機、螺旋銑刀盤鋸機)刻槽或銼痕。
6.錯臺處理
輕微錯臺可采取機械磨平或罩面方法修理。如屬于基礎(chǔ)過軟造成,則宜采用板底灌漿抬高板塊處理。
水泥混凝土路面養(yǎng)護技術(shù)是一門具有較強科學(xué)性、實用性的學(xué)科。作為我們養(yǎng)護部門應(yīng)積極探討,從實際工作中出發(fā),不斷總結(jié)、交流經(jīng)驗,為養(yǎng)護技術(shù)積累更多的、可行性的方法。