水泥混凝土路面板底脱空的原因及处治措施

时间：2024-05-19

周玉婷

(焦作市政工程建设集团有限公司,河南焦作 454000)

水泥混凝土路面板底脱空的原因及处治措施

周玉婷

(焦作市政工程建设集团有限公司,河南焦作 454000)

对水泥混凝土路面脱空板的原因进行了分析,阐述了注浆加固机理,重点介绍了注浆施工工艺的应用实践。

水泥混凝土脱空注浆加固

水泥混凝土路面是刚度大、扩散荷载能力强、稳定性好的路面结构，这种路面结构是高级路面的主要形式之一，并在我国得到了长足的发展，但是水泥混凝土路面在使用过程中，在行车荷载和环境作用下，也逐渐出现了路面损坏、使用品质下降的情况，特别是板下基础产生的塑性变形，致使水泥板的局部不再与基础保持连续接触，即出现板下局部脱空。水泥混凝土板出现脱空后，其受力状况是极不稳定的，将产生过量的弯沉和拉应力，在重复荷载作用下，最终导致混凝土板断裂、破碎。如果不及时进行识别和处治，势必造成路面板的断裂和路面使用性能的加速衰变，这将会带来高额的养护维修费用和较低的路面使用性能。如何治理与预防脱空，搞好混凝土路面的养护，延长路面使用性能，改善其通行能力，具有十分重要意义。

1 板底脱空产生的原因

(1)基层材料选择不合理。基层材料级配不够合理或细料所占比例高，造成基层不耐冲刷，稳定性、防冻性差，容易形成脱空。

(2)接缝、裂缝未及时封填。接缝材料损坏或缺失，造成水的浸入。一方面水的渗透使基层材料刚度进一步下降，在行车荷载作用下，强度低的路面就会出现比其他部位更大的变形，且很难恢复而形成脱空，另一方面由于受到车辆荷载作用，板下水迅速流向压力小的地方形成冲刷，进一步加大了空隙率。

(3)水泥混凝土路面自身缺陷。水泥混凝土路基基层材料刚度与水泥混凝土路面刚度相差很大，在行车荷载作用下，两者对变形的恢复不一样，基层产生塑性变形累积将会不断增大，由此出现基层与路面板脱离，形成脱空。日趋增大的交通量和重载、超载车的不断增多更加剧了脱空病害的产生与发展。

(4)路面排水系统的缺陷。路面排水系统存在缺陷，使本应及时排走的水大量长时间滞留在路面上，积水下渗至基层，造成局部基层软化，在行车荷载作用下，板底积水变成有压水进一步冲击基层并携带松散材料沿板缝冲出形成唧泥。

(5)基层密实度不足。路基密实度不足，尤其在高填方路段，由于路基填筑材料的不均匀性，密实度不满足，竣工交付使用后，在行车载荷作用下路基产生不均匀沉降，从而形成板底脱空。

(6)自然环境因素的影响。温度和湿度的变化很容易引起板的翘曲变形，同时为避免大的温度应力而设置的纵缝、横缝，随着面板的收缩，裂缝也随着张开、闭合，这些都为水的浸入创造了条件。

2 水泥混凝土路面板底脱空区的判别

在对水泥混凝土路面脱空进行判断时，主要采用了以下几种方法:

(1)重型车辆通过时，人处于相邻板上能觉查到垂直的位移和翘动的板块。

(2)板角相邻两条缝隙的填缝材料有严重剥落的破坏。

(3)相邻板出现错台5mm以上时，位置较低板一般存在有脱空。

(4)板的接缝和裂缝产生唧泥的位置。

(5)板的接缝两侧弯沉大于0．06mm处。

(6)人工用打锤敲打板块有空响。

目前，对水泥混凝土路面板底脱空的处置方法比较有效的是板下封堵注浆，即对混凝土板下和基层的细小空隙进行注浆，其主要目的是恢复对路面结构的支承。注浆加固的机理是:利用液压、气压或电化学原理，施加一定压力，通过注浆管将浆液均匀地注入板底脱空部位，以充填、渗透和挤密等方式，赶走板底基层裂缝中的积水、空气后占据其位置，通过凝结和硬化浆液将原来的松散颗粒或裂缝胶结成一个整体，形成一个结构新、防水性能高和化学稳定性良好的“结石体”，把下沉的板块抬升至原设计高程，使面板重新获得基层支持，从而达到加固路面，治理病害，延长使用寿命的目的。因此，在对济源市沁园路、天坛路的水泥混凝土路面病板维修方案比选中，对水泥混凝土路面板底脱空的处理即采用了板底注浆技术进行处置。

沁园路、天坛路均为济源市南北向主干道，快车道为水泥混凝土路面，修建于上世纪90年代，因各种原因，板底脱空严重。在2008年4月开始对水泥混凝土路面的脱空、错台、断板进行维修，在对脱空板的加固中，为确保加固效果，施工中从原材料、施工工艺等方面采取措施，确保脱空部位的灌填密实。

3 水泥混凝土路面注浆处治材料及技术要求

为确保注浆的加固效果，要求注浆材料具有以下特点:

(1)早期强度高，尽快形成一定的强度及早通车。

(2)流动性好。注浆加固是在一定压力下将浆体压到板下空隙的，若其本身黏度大，流动性不好，在注浆过程中不能充分注入空隙，将直接影响的注浆质量。

(3)无离析、无泌水。为保证足够的流动性，注浆材料往往采用了水量较大的配合比，其结果使浆体很容易出现离析、泌水和收缩，不仅降低了加固层与水泥混凝土板的黏结，而且大量的泌出水还会渗入到基层材料中，降低基层材料的稳定性，加剧脱空现象。

(4)无收缩。注浆加固层的收缩将造成板体与基层之间的黏结力，从而影响到加固效果。

3.1 注浆材料与配合比

(1)水泥。采用42．5R硅酸盐水泥，施工水泥进场后应送实验室复查，合格后方准使用。

(2)粉煤灰选用干排Ⅱ级粉煤灰。粉煤灰中的SiO2，AL2O3，Fe2O3的含量不应该小于70%，烧矢量不应超过30%，使用时必须将凝固结块的粉煤灰打碎并过筛。

(3)砂。细度模数为12，最大粒径小余0．6MM，含泥量小余1%。(4)水。采用饮用水。

(5)外加剂。适量的膨胀剂，减水剂，用量通过实验确定。

3.2 注浆材料的配合比

水泥:粉煤灰:膨胀剂:早强剂:水=1:3:0．08:0．12:1．65。

3.3 注浆

压强一般要求1MPa-1．5MPa，错台处理时压强可达2．0MPa，邻孔或接缝冒浆时，应以木契或麻绳填堵。

3.4 清洗,养生

注浆后及时冲洗清除路表面浮浆，养生3d内不得有重车行驶。

3.5 记录有专人逐孔记录孔号、孔深、稳定压力、最大压力、施压时间，终压时间、注浆量等，并整理归档。

4 注浆施工

混凝土注浆工艺包括定位、钻孔、制浆、压浆、压浆孔封堵、交通控制、弯沉检测7道工艺，工艺要求如下:

(1)定位。由监理人员和施工技术人员根据外观及弯沉检测相结合的方法调查确定脱空版，用油漆标画需要压浆的板块。注浆孔位布设根据混凝土面板尺寸、裂缝状况以及注浆机械确定，一般一块混凝土面板取4至6孔。钻孔位置距板自由边和裂缝不得大于50cm--100cm。钻孔定位很重要，要不断总结经验，力争孔位在脱空深度最大处。

(2)钻孔。施工人员使用钻孔取芯机按标定位置专孔，钻孔深度到路基顶面，并设专人量测并记录孔深。

(3)制浆。按规定配合比将水泥、粉煤灰、外加剂加入灰浆拌合机中先干拌两遍，然后再逐渐加水湿拌。水加完后持续拌合直至均匀无灰团方可使用，且使用过程中应使拌合机持续运转以免灰浆沉淀，同时每次投料应与注浆量大致相当，防止灰浆在搅拌机中存放时间过长。

(4)压浆。用压浆泵将拌好的灰浆由压浆孔压入混凝土板底，压力控制在1．5MPa左右，直至邻孔或接缝中溢浆或无溢浆而板块略有上升为止。压浆过程中溢浆的孔要及时用圆木塞封堵，以防止压力过度散失，注浆口也应在压浆头拔出后及时用木塞封堵，防止灰浆返流，所有木塞应保持3至5分钟方可拔除。

(5)注浆孔封堵。木塞拔出后，用灰浆或取出的混凝土芯将注浆孔封严。

(6)交通控制。压浆施工完成后仍继续控制交通，压浆板禁止车辆通行，以利浆液凝固后强度的增强，待强度满足要求后方可开通交通。一般为7d。

(7)弯沉检测。压浆完成3d以后，用JN-150黄河车及贝克曼梁复测压浆板四角的回弹弯沉值，当弯沉值超过0．3mm时，应重新钻孔补压。