關(guān)鍵詞:水泥混凝土;路面斷板;產(chǎn)生原因;處理措施

　　在滑模水泥混凝土路面工程的設(shè)計和施工中,盡管采用了硬切縫和軟切縫技術(shù),已經(jīng)能夠?qū)⑺嗷炷谅访鏀喟迓士刂圃?‰以內(nèi),但是由于施工條件等原因,仍然不可能完全根除水泥混凝土路面斷板.雖然存在2‰的水泥混凝土路面斷板率,與水泥混凝土路面完整板相比,僅占極小的比例.但是,按水泥混凝土路面工程施工規(guī)范要求,規(guī)定這些斷板非處理不可,否則無法交工驗收.在施工里程較長時,需要處理的斷板總量仍不小,并且斷板處理難度大.因此,水泥混凝土路面斷板的產(chǎn)生原因和處理措施,是水泥混凝土路面工程技術(shù)人員必須清楚的問題,也是本文的研究課題.

1　水泥混凝土路面斷板的產(chǎn)生原因

　　根據(jù)理論研究和工程實踐認為,水泥混凝土路面斷板產(chǎn)生的直接原因是板內(nèi)溫度降低造成的拉應(yīng)力超過了當時混凝土的抗拉強度.板內(nèi)的混凝土溫度由三部分構(gòu)成: 1)混凝土攪拌后的自身溫度;2)水化熱引起的溫升;3)外界氣溫.外界氣溫在未覆蓋養(yǎng)生條件下有很大影響,但采用覆蓋養(yǎng)生時影響很小.路面未覆蓋養(yǎng)生時,混凝土路面板內(nèi)的溫度過程線是本身溫度加水化熱并受外界氣溫影響的復(fù)雜曲線,由升溫和降溫過程組成.混凝土內(nèi)部應(yīng)力過程線比復(fù)合溫度過程線大約滯后1~2 h,升溫時出現(xiàn)壓應(yīng)力,降溫并滯后1 h才能出現(xiàn)拉應(yīng)力.因此,水泥混凝土路面斷板與否取決于當時混凝土板內(nèi)降低溫度造成的拉應(yīng)力是否超過了當時混凝土的抗拉強度.從水泥混凝土路面施工實踐分析可知,產(chǎn)生水泥混凝土路面斷板的原因是錯綜復(fù)雜的,影響因素是各種各樣的.本文從水泥混凝土路面斷板出現(xiàn)的早晚,分析產(chǎn)生水泥混凝土路面斷板的原因.

　　1.1　施工期的混凝土路面斷板

　　滑模攤鋪水泥混凝土路面施工期間,由于其攤鋪速度快,日施工進度快,攤鋪里程與其它施工方式相比較長.因此,滑模攤鋪水泥混凝土路面施工比攤鋪速度慢、攤鋪里程短的施工方式更容易產(chǎn)生斷板.由此可見,在施工期間的斷板防治尤為突出和重要.滑模攤鋪水泥混凝土路面施工期產(chǎn)生斷板的原因是錯綜復(fù)雜的,按目前的研究認為有下述幾個方面的影響因素:

　　1)溫度應(yīng)力高于混凝土路面的抵抗拉裂強度而造成的斷板.這是一種主要的滑模攤鋪水泥混凝土路面施工斷板形式.改進的方式是采用軟切縫機,提早切縫.因為軟切縫機既能提早切縫,又能在早切縫時防止啃邊.

　　2)基層強度過低,路基或基層已經(jīng)斷裂,水泥混凝土路面施工過程切縫不及時,或在路面混凝土凝結(jié)硬化過程中,因路面強度不足,會造成基層的反射斷板.對于反射斷板,最有效的防止措施有:(1)對應(yīng)提前軟切縫.在對應(yīng)基層裂縫切縫的兩側(cè),將縮縫調(diào)整為不等間距縮縫.最大板長小于6m,最小板長不得短于板寬(行車道板寬3.75~4.5m);(2)在基層已經(jīng)開裂部位,滑模攤鋪之前采用熱瀝青粘結(jié)寬度不窄于1 m的瀝青油毛氈或土工網(wǎng)格.工程實踐證明,這兩種方式均能有效地防止路面混凝土凝結(jié)硬化過程中因基層裂縫引發(fā)的反射斷板.

　　3)由于水泥的水化熱過高(如R型水泥)或水泥的安達性(小立窯水泥),也會引發(fā)早期斷板.使用粉煤灰的水泥混凝土路面早期抗拉強度過小,更容易斷板.防止的辦法: (1)不使用立窯水泥和R型快硬早強高熱水泥;(2)在日溫差較大的場合施工,粉煤灰摻量應(yīng)不大于15%;

　　(3)采用軟切縫技術(shù).

　　4)滑模攤鋪水泥混凝土路面時,因滑模攤鋪機操作不當或混凝土混合料的工作性不合適而造成的拉裂型斷板;或施工等料時間過長,有施工連接冷縫引起的攤鋪斷板.上述的兩種攤鋪斷板屬于攤鋪故障,必須在施工控制中予以消除.綜上所述,滑模攤鋪水泥混凝土路面的施工斷板,是在攤鋪里程、材料、基層、溫差和施工等因素綜合作用下,由于混凝土板內(nèi)的拉應(yīng)力引起的.工程實踐表明,最有效的措施是提前并及時軟切縫,可將施工斷板率有效控制在1‰以內(nèi).

　　1.2　通車1~2年的早期混凝土路面斷板

　　水泥混凝土路面通車1~2 a產(chǎn)生的早期斷板,其主要原因是: 1)施工進度過快.當年施工路基、基層和混凝土路面,路基固結(jié)沉降尚未完成就施工路面,由路基不穩(wěn)定和不均勻沉降過大所致;2)路基和基層穩(wěn)定的條件下,上基層表面的粗糙度過大.當混凝土面層收縮時,基層對路面的局部摩擦阻力過大,使水泥混凝土路面板內(nèi)產(chǎn)生過大的拉應(yīng)力導(dǎo)致斷裂.這也是要求上半部基層施工的標高偏高后,不應(yīng)該實施銑刨基層的原因之一.目前,對于下述問題:(1)水泥混凝土路面不發(fā)生斷板的路基臨界沉降量是多少? (2)不允許水泥混凝土路面早期斷板時,對路基表面的彎沉差要求是多少?正在通過斷裂力學(xué)理論研究.當前,防止早期斷板形成的主要方式是延長施工時間,路基沉降固結(jié)最快需要1~3 a,特別是通過幾個雨季的加速固結(jié)沉降,才允許水泥混凝土路面施工.

　　1.3　使用期的混凝土路面斷板

　　水泥混凝土路面的使用期斷板發(fā)生在通車2~5 a之內(nèi),其主要原因是所采用的基層不耐沖刷,路面結(jié)構(gòu)橫向排水不通暢,由唧泥和掏空基層所造成使用期的混凝土路面斷板[1].防止使用期的混凝土路面斷板的控制措施有:1)采用抗沖刷性的基層類型;2)提高接縫材料的密封防水能力;3)采用透水性基層,并在硬路肩下采用基層表面的縱向排水管溝,將通過接縫和斷板滲透到基層的水分及時迅速排除.防止基層沖刷、唧泥和掏空型的水破壞,就能有效防止使用期的水

　　1.4　設(shè)計使用壽命終了的混凝土路面斷板

　　設(shè)計使用壽命到達的水泥混凝土路面斷板是一種假想的設(shè)計斷板狀態(tài).實際上,這種混凝土路面斷板并非一定發(fā)生.在一般情況下,30年當中沒有斷裂,30年后亦不斷板.否則,不可能產(chǎn)生國內(nèi)水泥混凝土路面使用壽命達40年以及國外水泥混凝土路面使用壽命達80余年無大修的水泥混凝土路面.

2　采用硬切縫和軟切縫技術(shù)控制滑模攤鋪水泥混凝土路面斷板

　　從水泥混凝土路面施工分析可知,混凝土路面斷板產(chǎn)生的直接原因是板內(nèi)降低溫度造成的拉應(yīng)力超過了當時混凝土的抗拉強度,應(yīng)當根據(jù)混凝土路面板內(nèi)復(fù)合溫度造成的拉應(yīng)力曲線確定硬切縫時間.但是,在實際施工中應(yīng)用很困難.一個簡單的方法是僅關(guān)注氣溫曲線,將混凝土復(fù)合溫度曲線和拉應(yīng)力滯后均作為斷板的安全儲備.那么,最長的時間應(yīng)該從夜間1~3點鐘,復(fù)合溫度曲線的最高點開始切縫,到凌晨4點鐘混凝土溫度曲線降低到最低點以前,可能斷板的拉應(yīng)力尚未達到,前一天攤鋪的路面均應(yīng)切縫完畢.在氣溫較低的季節(jié)施工,硬切縫機不能鋸縫,應(yīng)該使用軟切縫機鋸縫.特別是冬季有保溫覆蓋的情況下,則完全是另外一回事.但是也必須在混凝土路面能夠鋸縫時,即進行鋸縫.在撤除保溫覆蓋之前,必須完成鋸縫.

3　水泥混凝土路面斷板的處理措施

　　3.1　非破損修復(fù)混凝土路面斷板

　　3.1.1　擴口填縫法

　　擴口填縫法處理斷板是各發(fā)達國家在滑模攤鋪水泥混凝土路面施工中采用的一項簡單技術(shù).其思路是滑模攤鋪水泥混凝土路面的強度很高,打掉重新澆鑄人工制作的小塊水泥混凝土路面,其抗折強度和施工質(zhì)量遠低于滑模攤鋪水泥混凝土路面,主張不打掉強度和平整度良好的滑模機械攤鋪的水泥混凝土路面,將斷板作為縮縫來處理.即采用直徑很小(10~20 cm)的小鋸片順斷板縫擴大縫口,與縮縫一樣采用填縫的方法處理斷板.必須注意,采用擴口填縫法處理水泥混凝土路面斷板具有下述前提:

　　1)必須嚴格控制斷板的數(shù)量,以保證絕大多數(shù)路面縮縫切割的順直度.必須知道,接縫的順直度在峻工驗收規(guī)范中有質(zhì)量要求,擴口填縫法處理水泥混凝土路面斷板數(shù)量不得大于2‰的質(zhì)量要求.只有在這個數(shù)量以內(nèi)的水泥混凝土路面斷板才可以這樣處理.

　　2)必須是滑模機械攤鋪的高強度和高平整度的水泥混凝土路面,而不是人工施工的一般水泥混凝土路面.在明確路面打掉人工重做以及不可能達到目前滑模機械施工的質(zhì)量時,才允許采用擴口填縫法.

　　3)水泥混凝土路面斷板縫沒有分叉,且基本垂直于路面,水平傾斜度不大于1/6(斜縮縫用1/6),平面彎曲度:在一塊板(4.5m寬)內(nèi)斷板的大致方向拉線,不大于50 cm.水泥混凝土路面斷板縫深度方向接近垂直,特別是表面附近不得為楔形斷口,才能使用擴口填縫法.水泥混凝土路面分叉斷板,不符合斷板按縮縫處理的基本條件;水平傾斜度大于1/6的尖角斷板,使用中會引發(fā)新斷角;水平彎曲度很大的斷板,對板的荷載傳遞和接縫順直度有嚴重影響;深度方向嚴重不垂直的楔形斷口,無法確定擴口填縫的準確位置,引起表面混凝土楔形脫落.在上述這些特殊情況下,只能采用下面推薦的斷板局部或全部打掉的處理辦法.

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　　3.1.2　粘結(jié)灌漿法

　　粘結(jié)灌漿法是指采用水性低粘度環(huán)氧樹脂等粘結(jié)劑進行水泥混凝土路面斷板縫灌漿,粘結(jié)路面斷板縫.這種處理方法,要求路面斷板縫寬至少2~3mm,否則由于粘結(jié)劑的粘度較大,很難灌進粘結(jié)劑.施工時,要求路面斷板縫的表面貼上封條,從斷板的一側(cè)灌漿,另一側(cè)擠壓出粘結(jié)劑.灌漿材料一定要比原有混凝土路面抗拉強度高,保證灌漿后不再從斷板處斷裂.處理水泥混凝土路面斷板的實踐證明:粘結(jié)灌漿法不大適合于水泥混凝土路面斷板修復(fù).其原因是水泥混凝土路面攤鋪后,產(chǎn)生溫度和濕度翹曲應(yīng)變,使板底和基層之間有間隙,填灌的粘結(jié)劑具有相當數(shù)量從板底流失,粘結(jié)劑的損耗較多,填滿一條斷板的費用高于打掉人工重做混凝土路面板的費用.因此,在數(shù)條高速公路水泥混凝土路面的斷板處理中,均試采用粘結(jié)灌漿法,均因費用過高而難以推行.

　　3.2　半破損修復(fù)混凝土路面斷板

　　半破損修復(fù)混凝土路面斷板,亦稱錨釘修復(fù)法,是介于破損修復(fù)和半破損修復(fù)之間的淺層縱向修復(fù)方法.施工時,采用切縫機垂直斷板裂縫形成兩條間距50mm左右的切口,切口深度中間不小于8 cm,兩側(cè)不小于5 cm,平面上可按斷板裂縫走向錯開布置.然后,鑿除50mm范圍內(nèi)的混凝土,并開鑿到不小于8 cm同樣深度,用直徑12mm以上的螺紋鋼筋形成兩頭帶彎鉤的扒釘,安裝扒釘?shù)闹械街芯嚯x為300mm,再灌樹脂砂漿或高強度補償收縮細石混凝土,搗實并修平表面.灌注錨固扒釘時使用的材料,要求不僅強度應(yīng)高于路面混凝土,而且顏色應(yīng)盡可能與路面混凝土相同或接近.在夏季,用該方法修復(fù)混凝土路面斷板時,斷口寬度小于1mm時,可對未切開路面斷板其它部位不灌漿處理;斷口寬度1~2mm時,宜灌注樹脂粘結(jié)劑;斷口寬度≥3mm時,或在其它低溫季節(jié)修復(fù)混凝土路面斷板時,應(yīng)對未切開路面斷板縫進行粘結(jié)劑或水泥漿灌縫處理.所以,錨釘修復(fù)法特別適用于修復(fù)拉桿失效后張開位移量較寬的縱縫.

　　3.3　破損修復(fù)混凝土路面斷板

　　3.3.1　非全厚度的修復(fù)法

　　《公路養(yǎng)護技術(shù)規(guī)范》(JTJ073-96)規(guī)定[2],混凝土路面斷板可以采用局部條塊鋸除罩面修復(fù)法.要求橫向切開表面≥7 cm深(非全厚度的修補),平行斷板兩側(cè)各15 cm寬(兩條切縫的距離應(yīng)視斷板裂縫的彎曲程度確定),在垂直斷板方向增設(shè)長30 cm,最小直徑12mm,間距不大于20 cm,平行斷板方向綁扎最小直徑6mm,2~3根的螺紋鋼筋網(wǎng).然后,在鑿開的7~12 cm深以及清理干凈的表面上,涂低水灰比的水泥漿或樹脂粘結(jié)劑,再澆筑同顏色高強補償收縮混凝土,表面修整成與路面平整度及抗滑構(gòu)造相同.

　　3.3.2　全厚度的修復(fù)法

　　按英國和美國《水泥混凝土路面修復(fù)方法》,采用全厚式局部切割修復(fù)斷板(寬度不小于1m),需要在兩側(cè)路面邊壁上鉆孔并植入傳力桿.同時,在斷板處布置與上述基本相同的鋼筋網(wǎng),將一條斷板接縫變成兩條帶傳力桿的縮縫.修補混凝土亦要高強,但無需補償收縮,局部表面修整的路面平整度及抗滑構(gòu)造要求與路面相同;灌縫材料及施工技術(shù)要求也與路面縮縫填縫時相同.

　　3.4　全板重鋪法

　　在廣東地區(qū),對水泥混凝土路面斷板控制的要求很高,不允許有斷板彎曲縮縫,發(fā)生斷板的水泥混凝土路面板要求全部推掉,重新攤鋪.重新攤鋪的水泥混凝土路面要求精心整平,路面平整度不能大于3mm[3].抗滑構(gòu)造要求與路面施工時相同.這種方法的問題在于重新施工的1~2塊斷裂的路面板必定采用人工施工,除非精心修復(fù),其制作的局部幾塊板的混凝土密實度、抗折強度、路面平整度和抗滑構(gòu)造均不及滑模攤鋪機連續(xù)攤鋪的水泥混凝土路面板的質(zhì)量.

4　結(jié)束語

　　從水泥混凝土路面施工實踐可知,在進行水泥混凝土路面斷板修復(fù)之前,應(yīng)首先判斷導(dǎo)致路面斷板的原因,通過測量路面斷板兩側(cè)的沉降,排除由于基層不均勻沉降造成的斷板,方可采用全厚度非破損或半破損的修復(fù)方法.如果通過測量證明是由于基層不均勻沉降造成的斷板,則必須采用全厚度的局部或全板的修復(fù)方法.在采用全板厚的修復(fù)方法之前,首先應(yīng)處理和整平基層,再攤鋪或修補面層.