浅谈高速公路水泥混凝土路面板底脱空的原因及处理措施
黄秀珠1，吴和才2
（1.广西柳桂高速公路运营有限责任公司桂林管理区，广西永福541800；2.广西桂柳高速公路管理处，广西永福541800）
作者简介：黄秀珠，广西柳桂高速公路运营有限责任公司桂林管理区；吴和才，广西桂柳高速公路管理处。
摘要：水泥砼路面是我国公路路面主要形式之一，在广西，已开通的高速公路中，水泥砼路面占了大部分。高速公路水泥砼路面随着使用年限增加，其病害也随之增多，其中，面板底脱空造成的病害占了很大比例。文章试图分析水泥混凝土路面板底脱空的形成原因，并探讨如何采取有针对性地处理措施。
关键词：高速公路；水泥砼路面；病害
水泥砼路面是我国公路路面主要形式之一，在我国公路网构成中占有较大比重。在广西已开通的高速公路中，水泥混凝土路面的高速公路就占80%。笔者所在的广西桂柳高速公路也是水泥砼路面。水泥砼路面虽然具有强度高、刚度大、受温度影响小、使用寿命长等优点。但它接缝较多，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。如何治理与预防脱空、唧泥等病害，搞好水泥砼路面的养护，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。本文根据笔者日常工作经验总结分析，通过对旧水泥砼路面板脱空等砼路面主要病害的分析，并对脱空的确定、灌浆加固机理、实施等进行了较详细的介绍和分析。
1造成板底脱空的原因及确定
1．1高速公路水泥砼路面板板唧泥是造成板底脱空主要原因
1.1.1内在因素：内在因素是高速公路使用年限增加和基层本身的质量、组成以及砼面板接缝状况；
1.1.2外界因素：外界因素则是汽车荷载和气候变化。高速公路路面基层材料一般都选用稳定类集料，其模量远小于砼面层的模量。水泥砼路面在重车荷载的反复作用下，板下基层将产生累积塑性变形，使砼板的局部范围不再与基层保持连续接触，于是水泥砼路面板底与基层之间将出现微小的空隙，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，以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浸入创造了条件，当路面接缝或裂缝养护不及时，雨水从破损处侵入基层，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。
1.2脱空板确定
1.2.1脱空板确定方法
1.2.1.1脱空板可采用人工观察法
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，能感到砼板有竖直位移时，或下雨之后，有明显唧泥现象的板块，认为是脱空。
1.2.1.2弯沉测定法
弯沉测定法是测试板角弯沉，假如超过某一限值，即认为存在脱空。我国交通部行业标准《公路水泥砼路面养护技术规范》中也明确规定水泥砼面板脱空位置的确定可采用弯沉测定法。
采用弯沉指标来确定脱空板。首先选取水泥砼面板荷载最不利作用位置作为检测点，宜选取横缝及纵缝四周的点。采用两台5.4m长杆弯沉仪及BZZ-100标准轴载测定车。检测点分主点、副点。主点位于板横缝前10cm，加卸载。副点在横缝后10cm，无荷载。将一台弯沉仪置于主点，即测定车的轮隙中间；另一台弯沉仪置于副点处。分别测定主、副点弯沉。右轮处于纵缝30cm左右。根据我国公路修建状况和检测仪器的实际情况，有关专家推荐凡弯沉值超过0.2mm的，应确定为面板脱空。
2高速公路水泥混凝土路面板底脱空的处理措施
2.1处理机理
在现有砼路面设计理论中，我们把砼板看作是小挠度弹性薄板，其假定条件是面板与地基间完全接触。同时砼板是一种准脆性材料，抗压强度高、抗弯拉性能差。在正常情况下，面板均匀支承时，无论荷载作用位置，应力都较小。而一旦脱空，板角处由于基础支撑的丧失处于悬臂状态，板内将产生过大的应力、剪力，砼板很快达到极限寿命。水泥砼面板灌浆是通过注浆管，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、基层裂隙中的积水、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隙胶结为整体，形成一个良好的“结石体”。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。
2．2浆液材料基本要求
常用的水泥浆材料包括：水泥、水、外加剂等，一般使用按水：水泥=1.2~1.4:1的比例配制的纯水泥浆，掺和减水剂可以提高浆液的可灌性，但不得添加速凝剂。将浆体制成7.07×7.07×7.07cm立方体试件，标准养护7d，其抗压强度应到5MPa以上。浆体应具有良好的可泵性、和易性、保水性，浆体过稠不能均匀布满板底空隙，浆体过稀，干缩性大。在施工中，为防止浆体的干缩，浆液中宜掺加一定量膨胀剂。流动度是影响可灌性的主要因素，一般流动度越高，可灌性就越好。对于不掺减水剂的水泥净浆，其流动度不应小于16s；掺减水剂的浆体可减小到12s；流动度最大应不大于26s。在施工中，浆体流动度不宜过小，控制在20-30s之间较好。否则会产生泌水现象。
2．2．3灌浆技术的实施
孔位布设一般为梅花状布设，孔数为3-5孔，应根据砼面板尺寸、裂缝状况以及灌浆机械等确定。采用不小于Φ30mm的钻进取芯机钻孔，钻孔深度为70cm，且穿透级配碎石基层（不允许钻不够深度后，用钢钎将孔深打到70cm）。灌浆顺序从沉降量大的地方开始，由远到近，由大到小。灌浆压力的控制应视砼板的损坏及脱空情况具体确定。当浆液从接缝处或另一注浆孔冒出，就可认为完成该孔注浆，即停止注浆，迅速移至另一注孔继续作业。压力一般控制在1MPa-4MPa之间，并停留3min-5min，效果较好。
2．2．4灌浆效果检验评定
2．2．4．1灌浆后，采用贝克曼梁检测弯沉值（每块板检测四个点），要求任意一点检测弯沉值≤8（单位：0.01mm）。并记录错台、裂缝、平整度和雨后唧泥等情况。
2．2．4．2注水试验：采用不小于Φ30mm的钻头钻孔取芯30cm深，孔内注满水后，进行60秒水位观测，水位不下降。
2．2．4．3底基层水泥浆检验:钻芯取样抽检的板块数量要求不少于完成板块数量的10%，且在其中的每一板块至少选一处进行取芯试验，距离灌灌浆孔不得小于60cm。取芯试验时，采用不小于Φ30mm钻头，分两步取芯：首先钻深30cm，要求芯样的砼面层与二灰碎石层间有饱满的水泥浆层或往孔中注水试验不渗水，然后再钻深至60cm（且钻入级配碎石底基层5~10cm），要求芯样的级配碎石底基层应有水泥浆体。
2．2．4．4复灌试验：取芯完后，使用按水:水泥=1.2~1.4:1的比例配制的纯水泥浆（可掺加减水剂，以提高浆液的可灌性，但不得添加速凝剂）对取芯孔进行复灌试验，要求试灌压力保持在2~5Mpa达60秒钟后进浆少于5升。
钻芯取样和复灌试验的板块合格率达100%以上，未达到要求则需要补灌至合格。实灌孔位距离原灌浆孔不得小于60cm，不得浆原灌浆孔作为补灌孔位。
参考文献：
［1］JTGF30—2003．公路水泥混凝土路面施工技术规范［Ｓ］．
［2］JTGB01—2003．公路工程技术标准［Ｓ］．