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5038 水泥混凝土路面板下灌浆封堵料

  随着我国大规模公路基础设施建设的展开,水泥混凝土路面公路得到快速的发展。水泥混凝土路面具有强度高、刚度大、受温度影响小,使用寿命长等优点,但其接缝较多,对超载较为敏感,易发生脱空、唧泥、裂缝等先期病害,从而导致路面的破损。路面质量的好坏直接影响行车速度、安全、舒适和运输成本,如何治理与预防脱空、唧泥等病害,搞好水泥混凝土路面的养护,延长公路的使用寿命,改善其通行能力,具有十分重要的意义。
   路面是公路工程的重要组成部分之一,它直接承受和传递行驶车辆的荷载作用,并抵御各种自然条件的侵袭,为了及时修复已损坏的水泥混凝土路面,保证公路运输畅通,有必要对水泥混凝土路面修补技术进行探索、分析与总结。

1 、水泥混凝土路面损坏的主要原因
  产生唧泥和脱空病害有其内存与外界因素:内在因素是基层本身的质量、组成及混凝土面板接缝状况;外界因素则是汽车荷载和气候变化。我国路面其(垫)层材料一般都选用稳定类集料,其模量远小于混凝土面层的模量。水泥混凝土路面在重车荷载的反复作用下,板下基面板底与基(垫)层之间将出现微小空隙,即出现了板下局部脱空,或称为原始脱空区。同时温度湿度的变化,及板内温度的非线形分布,引起板向上或向下的翘曲,加速了板与基础之间的分离,形成板底脱空。脱空的出现又为水的侵入创造了条件,当路面接缝或裂缝养护不及时,雨水从破损处浸入基层,渗入的水将在板下形成积水。积水与基层材料中的细料形成泥浆,并沿面板接缝缝隙处喷溅出来,形成唧泥。唧泥的出现进一步加剧了板底的脱空。这样周而复始,恶性循环最终导致路面的损坏。

2 、板下灌浆封堵技术方法
  
水泥混凝土板下灌浆是通过注浆管,施加一定压力将浆液均匀注入板底空隙、板下基层中,以充填、渗透、挤密等方式,赶走板底、基层裂缝中的积水、空气后占据其位置,经人工控制一段时间后,浆液将原来的松散颗粒或裂缝胶结为整体。灌浆改善了板底原有受力状态。恢复板体与地基的连续性,达到加固基础、治理病害的目的。
   某旧水泥混凝路面修复工程,采用板下灌浆封堵技术,现对基实施过程简述如下:
   将膨胀橡胶灌浆栓塞或与装配有和出料口相接的软管插入也内,灌浆栓塞或软管的出料口不能伸至混凝土板底部以下。连续地向泵内送砂浆,直至观察到砂浆已从一个孔流入另一个孔。当观察到板开始抬升,或砂浆流动线路内的压力迅速升高时,可停止泵送。管线中的精密情况采用压力计来监视,压力计带有保护罩,以防稀砂浆流入。
   空隙中的水被砂浆排挤出来后,可任其流走和排走。灌浆后至少 2h 以内要求所有车辆避开此区域。流到路面接缝内的砂浆应予清除,以保持适宜的接缝缝隙。在相邻的两个砂浆喷射孔之间出现横向裂缝的情况下,可用喷涂环氧树脂的方法封堵。
   一个孔灌完浆后,应拔出灌浆栓塞并立即插入木塞,以便有足够时间使砂浆充分凝固。在回复压力的作用下不会将砂浆从孔中挤出时,方机将临时用的木塞拔出,并将孔用快凝水泥砂浆永久性地密封,抹平与路面等高。
   灌浆后 2h 内应避免车辆通过灌浆区。残留在路面或路肩顶面上的砂浆要趁其未粘在面层上时扫掉,并用水冲刷,以免留下斑渍。如果砂浆流到了缝隙内,应趁其尚未将缝隙密封时,及早将砂浆混合料去除。并将损坏的接缝及时用填缝料填好。

3 、板下灌浆封堵技术分析
  
水泥混凝土面板下封堵的灌浆材料一般由水泥、粉煤灰、砂、外掺剂和水组成。灌浆材料质量的优劣直接影响灌浆的效果,一般通过试验来选择。灌浆材料应具有如下特点: a )早期强度高:要求材料具有一定抗压强度和弯拉强度,同时强度应尽可能早的形成,以便及早通车; b )流动性好:灌浆加固是在一定压力下将浆体压入到板下的空隙,常用的灌浆压力在 1.0 ~ 1.5MPa 左右,若浆体本身粘度大,流动性不好,在灌浆过程中不能充分灌入空隙,影响加固质量; c )无收缩:灌浆加固层的收缩将造成与板体和基层之间的粘结减弱,影响灌浆加固效果。
   一般采用粉煤灰水泥混合料并掺外加剂。外掺剂包括减水剂、膨胀剂,以补偿粉煤灰的收缩。配制粉煤灰砂浆,要专门于配制胶质材料的混合器才能配制出处于悬浮状态、抗游离稀释的真正的胶质混合料。可用一部分水泥喷射泵为砂浆加压。为了能在发现板移动时尽快地停止灌浆,应使用回流管以减少板的移动或过度灌浆。
   板下封堵的钻孔分布形成随水泥混凝土路面的不同设计类型而变化。孔的直径不大于 5cm ,要保持垂直同时又圆,其深度要穿透经过稳定的基层垫层,但钻入土基的深度不能大于 7cm ,用吹气的方法形成空腔以便于砂浆的初始分布。钻孔应穿过板并进入未经处治的垫层,如果基层以过稳定处理,空隙往往存在于垫层和土基之间。测孔应穿透经过垫层并钻入土基内,深度最大不超过 7cm 。砂浆喷射管的输出管口不能低于混凝板的板底,这样才能使砂浆流入混凝土板以下的所有空隙以及基层以下的所有空隙。在砂浆流不到的地方,必须用泵向孔内射入少量的空气以形成一个小空腔同脱空部位贯通。
   水泥混凝土路面板下封堵的灌浆设备主要由压浆泵、灰浆搅拌机、胀卡头、水箱和 30kw 发电机组等组成。压浆泵的压力应根据灌浆材料不同,管路的长短等因素来确定(水泥粉煤灰作为灌浆材料,压浆泵的初始起动压力宜为 1.5MPa );由于输送距离较短,一般输送半径不大于 30m ,故宜选用压浆管和径 64mm 、排浆管径 51mm ;每台压浆机组额定工程量为单幅 100m 即 20 块。每班工作有产压浆时间按 4h 计,则压浆机每小时输送量应大于 1.5m 3 ,宜采用 3m 3 /h 输送量的压浆泵。灰浆搅拌机有两个功能,即灰浆搅拌与储存,且灰浆储存内设有搅拌轴以防止灰浆沉淀离析,其主要参数为工作效率 6m 3 /h 搅拌轴转速 70r/min 。胀卡头是压浆工作的重要部件。是压浆管与水泥混凝土板衔接的媒介。宜选用最大外径 107mm ,内径 38mm ,最小旋紧力矩不得小于 120kn..m 。
   板下封堵期间要进行严密的观察,以免灌浆过度,板被抬升。当砂浆从相邻孔流入裂缝、接缝与路肩下方时,可停止灌浆。每个接缝的灌浆量一般为 0.03m 3 ~ 0 .09m 3 。

4 、应用条件
  
在修复水泥混凝土里面时,采用板下灌浆封堵的目的是为了恢复对路面结构的支承,它是通过向这些空隙灌浆而实现的。灌浆时要施加一定的压力,而施加的压力不应使路面板抬升。
   板下灌浆封堵作为一种预防性维护措施,在板角刚出现支承丧失时就应尽快地进行。支承丧失的表现是弯沉增大、横向接缝形成错台、交通车道或路肩的接缝和裂缝附近积慧细屑。在路面板未发生严重裂缝时,板下封堵是一种比较经济的修复方法。如果初始弯沉很小,则不宜灌浆,这样板下封堵所造成的扰动可能会使弯沉增大。
   脱空板可采用人工观察法、弯沉测定法等方法来确定。人工观察法是通过肉眼观察接缝、裂缝、唧泥等情况初步判定脱空,当重车行过,能感到混凝土板有竖直位移进,或下雨之后有明显唧泥现象的板块,认为是脱空。这种方法的缺点是主观性强,即使是有经验的工程师也不能避免错判、漏判。弯沉侧室法是测试板角弯沉,如果超过某一限值,即认为存在脱空。我国交通部行业标准《公路水泥混凝土路面养护技术规范》( JTJ073.1-2001 )(以下简称《规范》)中也明确规定水泥混凝土面板脱空位置的确定可采用弯沉测定法。采用该方法测定,凡弯沉值超过 0.635mm 的,应确定为板块脱空。采用弯沉测定法判定是否采用板下灌浆封堵,比较科学合理。
   板下灌浆封堵不能矫正沉降,不能提高结构设计能力,也不能消除因板内温度变化及板上交通荷载而造成的垂直错台。但是由于空隙被填充,减小了弯沉,恢复了结构的整体性,因此减小了未来发生唧泥以及错台和板断裂的可能性。只有在支承能力丧失程度有限的接缝、裂缝处才进行板下封堵。

5 、结语
  
板下灌浆封堵作为一种治理水泥混凝土路面病害及时可行的科学、养护技术,具有成本低、见效快、操作简便、对车辆行使影响小、受自然因素影响小等优点,在公路施工和养护工程中,具有一定的经济效益和社会效益。
   灌浆技术作为一种新型的加固技术,可应用到工程建设的其它方面,如高速公路桥头跳车、软土地基处理、机场跑道加固等。由于其质量控制指标(弯沉)与旧板加铺沥青混凝土面层的设计指标相吻合,具有一定科学性,所以也用于旧板加沥青面层的旧板加固中。相信在以后的工程建设或使用维修过程中,该技术会得到更好的应用。



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