1 前言
随着我国经济建设和交通运输业的发展 ,公路交通量越来越大 ,超载现象和重载车辆也越来越多 ,随之而来水泥混凝土路面板破损的现象也越来越严重 ,路面修复已成为许多公路部门越来越关注的问题。现以广东省从化市吕东线水泥混凝土路面为例来探讨旧水
泥凝土路面破损的修复方案。
吕东线位开广东省从化市吕田镇至东明镇 ,路面为水泥混凝土路面 ,宽 6 m ,厚 18 cm;路基宽 7. 5 m由于东明镇是从化市磁泥矿的主要产区 ,该路上的交通流近一半是重车。自 1994 年 5 月吕东线建成通车之后 ,该路段经过多次维修 ,但效果均不理想。通过对旧路调查发现 ,水泥混凝土破碎板占 28 %,其中最严重的一公里破损率达到 55 %,裂缝最长 13 m ,最大裂缝度达 56 %,且有部分大龟裂路面 ,钻芯取样可见 ,部分地段板厚不足且板厚不均匀。 2 修复方案
根据吕东线的实际情况 ,对旧水泥混凝土路面的修复提出了三种可供选择的方案:1) 翻修水泥混凝土路面;2) 采用连续配筋混凝土加铺层;3) 采用钢纤维混凝土加铺层。
水泥混凝土路面的翻修对修复破损混凝土路面是简单易行的 ,但需大量击碎旧路面、振实路基、重新铺设基层和面层 ,工作量大 ,施工期间交通难以维持 ,而且以前对部分地段也进行过翻修 效果均不理想。所以翻修水泥混凝土路面在此不是理想修复方案。
对方案 2)和 3) ,分别根据《公路水泥混凝土路面设计规范》(J TJ 012 - 94)确定其加铺层厚度 ,然后比较其经济造价。因原有路面损坏严重 ,路面板裂缝较多 ,故采用分离式加铺层。具体方案如下:
首先按普通混凝土加铺层计算加铺层厚度:钢纤维混凝土加铺层采用普通混凝土加铺层厚度的 0. 55～0.65 倍;连续配筋混凝土加铺层采用普通混凝土加铺层厚度的 0.9 倍 ,且厚度还应满足加铺层最小厚度的规定。普通混凝土加铺层厚度 h 的确定,采用等刚度原则,按分离式加铺层的结合条件,将双层混凝土板换算成等效单层混凝土板计算其荷载应力和温度应力,然后计算旧混凝土板与加铺层底面的应力。当旧混凝土路面的应力和加铺层的应力都满足规范要求时,则加铺层厚度 h 确定 ,否则重新计算。假设对该路段进行 24 h 的交通量调查 ,将汽车轴载换算为标准轴载作用下的次数 Ns = 125 n/ d ,设计使用年限为 20年 ,交通量年平均增长率为 14 %(因近几年交通量增长较快 ,该值为保守取近三年的交通量增长率) ,旧水泥混凝土路面板的弯拉强度 fem =4.3 MPa ,弯拉弹性3模量 Ee =28 ×10 MPa ,基层顶面当量回弹模量 Et =87.83 MPa。经计算 ,普通混凝土加铺层厚度 h = 17cm ,故连续配筋混凝土加铺层厚度 ha′= 0. 9 ×h = 16cm;钢纤维混凝土加铺层厚度 ha = 0. 6 ×h = 11 cm经工程预算造价比较 ,结果表明:钢纤维混凝土加铺层比连续配筋混凝土加铺层经济。其次 ,从钢纤维混凝土的性质和作用功能上分析。钢纤维混凝土是在水泥混凝土中掺入一定数量的低碳钢或钢纤维 ,是一种纤维型与颗粒型相混合而成的复合材料 ,通过两者之间的界面作用成为一体 ,在受力过程中两种材料各施所长 ,显著地提高了混凝土各项性能指标。而且钢纤维混凝土路面也可用一般混凝土路面的施工方法来铺设、振捣和抹平 ,不需要特殊的机械 ,施工简易。综合比较 ,采用钢纤维混凝土加铺层是最佳方案。
3 钢纤维混凝土加铺层的施工要点
混凝土路面板质量的好坏 ,很大程度上取决于施工质量。钢纤维混凝土路面施工时 ,除应满足普通混凝土路面施工的一般要求外 ,还应注意:
1) 旧路面的检查与整修
对旧路面中严重破碎、裂缝继续发展的板 ,击碎清除 ,重新浇筑混凝土。为防止旧水泥混凝土板的裂缝向上反射 ,先将旧路面清扫干净 ,再按 1. 0～1. 52kg/ m 的标准涂一层沥青 ,并在其上加铺一层厚度均匀油毛毡作隔离层。2) 材料试验和混凝土配合比配合比要保证钢纤维混凝土有较大抗弯强度 ,以满足结构设计对抗压强度与抗折强度的要求及施工的和易性。
为保证施工时混合料质地均匀、不离析 ,集料宜采用连续级配 ,粗集料最大粒径不宜大于 20 mm。钢纤维长度宜为 25～60 mm ,直径 0. 4～0. 7 mm ,长度与直径的最佳比值为 50～70。钢纤维混凝土的配合比中钢纤维的体积率为 1.0 %～1.2 %,砂率取值较普通混凝土略有增大。
3) 混凝土板的施工
①在混凝土搅拌过程中 ,为保证钢纤维均匀分布 ,应按碎石、钢纤维、砂、水泥的顺序加料 ,干拌 2min后 ,再加水湿拌 1 min。②由于钢纤维混凝土中水泥含量较高 ,初凝时间较短 ,坍落度损失较快 ,因此要求从出料到浇筑完毕不得超过 30 min。③为确保钢纤维的二维分布 ,宜使用平板振捣器振捣成型。④尽可能在气温较低的早晨和夜间施工。当气温高于30 ℃、拌和物温度为 30～35 ℃时宜停工 ,以防拌和物水分蒸发而出现干缩开裂。⑤最好使用强制式搅拌机 ,因自落式搅拌机出料速度慢 ,滚动时钢纤维极易成团。⑥钢纤维混凝土收缩性小 ,抗裂性能好 ,可不设纵缝 ,当钢纤维混凝土浇筑养生达设计强度 50 %后可每隔 15 m切一道缩缝。
4) 抹面与防滑
钢纤维混凝土具有粗骨料细、砂率大、纤维乱向分布的特点 宜采用真空吸水工艺 机械抹平 阻止纤维外露。抹面时 ,需将冒出混凝土表面的钢纤维拔出 ,采
用压纹器压纹工艺可避免拉毛产生的外露现象。
5) 养生与填缝
采用潮湿养生方法。混凝土表面整修完毕后 ,立即进行养生 ,用 20～30 mm厚的湿砂覆盖于混凝土表面。每天均匀洒水数次。养护时间由试验确定 ,以混凝土达到 28 d强度的 80 %以上为准。养护期满即可采用改性沥青填封接缝。填缝时接缝保持清洁、干燥 ,填缝料应与缝壁粘附紧密、不渗水 ,灌注高度一般比板面低 2 mm 左右。
4 结语
进行旧水泥混凝土路面修复方案选择时 ,须考虑行车要求和经济要求等 ,因地制宜 ,选择经济可行的方法。吕东线通过比选采用钢纤维混凝土加铺层做修复罩面 ,修复工程竣工已有一年多 ,路面状况良好 ,应用效果值得推广。