超細(xì)水泥用于水泥混凝土路面裂縫處理的研究

1、超細(xì)水泥用于水泥混凝土路面裂縫處理的研究發(fā)布時(shí)間：2007-03-02 作者：王道平，張湘?zhèn)ィ瑢O南屏，張榮輝摘要：水泥混凝土路面在使用過程中常出現(xiàn)由路而板脫空引起的開裂.本文通過分析水泥混凝土路而板由脫空引起的混凝土裂縫的原因，采取灌漿技術(shù)來解決此類病害并 闡述了灌漿加固機(jī)理。室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果表明，超細(xì) 水泥的各項(xiàng)性能較普通水泥優(yōu)越，能滲 入細(xì)微裂縫，是優(yōu)良的灌漿材料。將超細(xì)水泥應(yīng)用到實(shí)際工程中，對灌漿實(shí)施步驟進(jìn)行 了較詳細(xì)的介紹與分析，且最后測試結(jié)果比較理想。水泥混凝上路面是我國公路路面的主要形式之一，在我國公路網(wǎng)構(gòu)成屮占有較大比重。 它具有強(qiáng)度高、剛度大、受溫度影響小、使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)。但水泥

2、混凝土路面接縫較多, 對超載較為敏感，易發(fā)生脫空、唧泥、裂縫等早期病害，從而導(dǎo)致路面的破損。隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，近年來，由于交通量增、汽車軸載日益重型化或道路設(shè)計(jì)施工等 方面的原因，路面經(jīng)常過早出現(xiàn)裂縫。如果路面裂縫修補(bǔ)不及時(shí)，雨水從裂縫處滲入基層, 滲入的水將在板下形成積水（自由水），積水與基層材料中的細(xì)料形成泥漿，在車輛行駛作用 下，沿面板接縫縫隙處噴濺出來，形成唧泥。唧泥的出現(xiàn)進(jìn)一步加劇了板底的脫空，脫空又 加劇裂縫的發(fā)展。這樣周而復(fù)始，惡性循環(huán)，最終導(dǎo)致路面的損壞。目前，國內(nèi)對水泥混凝 土路面裂縫早期處理不夠重視，直到裂縫增大到一定程度，才采取一些補(bǔ)救措施。有些直至 完全損壞，才進(jìn)行整

3、塊換板處理。但這樣造價(jià)很高，不經(jīng)濟(jì)，而且打碎的水泥混凝土塊無處 安置，影響環(huán)境。為了防止裂縫繼續(xù)擴(kuò)大，影響路面的使用性能，必須采取適當(dāng)?shù)难a(bǔ)救措施。1灌縫加固機(jī)理及材料選擇在現(xiàn)有水泥混凝土路面設(shè)計(jì)理論中，把水泥混凝土板看作是小撓度彈性薄板，其假定條 件是面板與地基間完全接觸（不脫空）。水泥混凝土板是一種準(zhǔn)脆性材料，抗壓強(qiáng)度高、抗彎 拉性能差。在正常情況下，面板均勻支承時(shí)，無論荷載作用在什么位置，應(yīng)力都較小。而一 旦脫空，板角處由于基礎(chǔ)支撐的喪失，處于懸臂狀態(tài)，板內(nèi)將產(chǎn)生過大的應(yīng)力、剪力，水泥 混凝土板很快達(dá)到受力極限。水泥混凝土面板灌漿是通過注漿管，施加一定壓力將漿液均勻注入板底空隙、板下基 （

4、墊）層、裂縫屮，以充填、滲透、擠密等方式，趕走板底、基層裂隙屮的積水、空氣后占據(jù) 英位置，經(jīng)人工控制-段時(shí)間后，漿液將原來的松散顆?；蛄严赌z結(jié)為整體，形成一個(gè)良好 的“結(jié)石體”。瀬漿改善了板底原有受力狀態(tài)，恢復(fù)了板體與地基的連續(xù)性，達(dá)到加固基礎(chǔ), 治理病害的目的。目前在處理水泥混凝土路面脫空板時(shí)，采用板底灌漿的灌漿材料通常是普通硅酸鹽水 泥，且在技術(shù)方面有一定的研究，已取得不錯(cuò)效果，但同吋存在一些問題。若采用普通硅酸 鹽水泥進(jìn)行灌漿封縫，由于有些裂縫細(xì)微（小于0. 05伽），普通硅酸鹽水泥粒徑過大，無 法完全填滿細(xì)微裂縫，水分仍能夠滲入，在車輛動(dòng)力荷載作用下，易引起唧泥，達(dá)不到預(yù)期 的目的。若

5、采用化學(xué)漿液封縫，效果是不錯(cuò)，但是價(jià)格很貴，不經(jīng)濟(jì)，而且有毒性，対環(huán)境 易造成不良影響。因此有必要采用一種無毒的、經(jīng)濟(jì)的材料封縫，超細(xì)水泥這種新型、無毒、 粒徑超細(xì)的無機(jī)材料成為首選。2材料性能試驗(yàn)2. 1原材料（1）超細(xì)水泥（mfc-gm） o廣東省江門市中建科技開發(fā)有限公司生產(chǎn)，其物理性能及化學(xué)成份分別見表1與表2。（2）普通硅酸鹽水泥。珠江水泥廠生產(chǎn)的珠江牌42. 5級普通硅酸鹽水泥。（3）水。自來水，滿足水泥昆凝土拌和用水技術(shù)要求。（4）砂。中國iso標(biāo)準(zhǔn)砂。2. 2灌漿材料性能測試2. 2. 1材料的抗折、抗壓強(qiáng)度對比灌漿材料必須要有一定的抗折、抗圧強(qiáng)度，才能滿足工程需要。對mfc-

6、gm與普通硅酸 鹽水泥進(jìn)行抗折、抗壓強(qiáng)度對比試驗(yàn)，采用標(biāo)準(zhǔn)膠砂試件測試。膠砂強(qiáng)度試驗(yàn)材料配比為 w（水）：c（水泥）：5（標(biāo)準(zhǔn)砂）一05： 1： 2. 75（質(zhì)量比），其測試結(jié)果分別見圖1、圖2；由圖1、圖2可知，在相同的養(yǎng)護(hù)條件、相同齡期下，超細(xì)水泥的抗折、抗壓強(qiáng)度較普通 硅酸鹽水泥高，能更好地滿足工程需要。2. 2. 2漿體的流動(dòng)性在進(jìn)行灌漿時(shí)，漿體的流動(dòng)性是一個(gè)很重要的評價(jià)指標(biāo)，流動(dòng)性能越好，灌漿效果越好。 mfc-gm漿體與普通硅酸鹽水泥漿體相比，其流動(dòng)性明顯提高，其可灌性更佳，且mfc-gm流動(dòng)性隨水灰比增加而顯著增大，試驗(yàn)結(jié)果見圖3。2. 2. 3凈漿滲透性能與水灰比的關(guān)系由于超細(xì)

7、水泥是一種新型材料，其相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)還不成熟，該試驗(yàn)采用的滲透儀仿照基馬式 滲透儀制造，如圖4所示。儀器主要由筒身、滲透板、可動(dòng)底座組成，筒身為透明玻璃，內(nèi) 直徑尺寸為50 mm,高400 mm,體積785 ml；滲透板高65 mm,共330個(gè)孔,孔徑3 nun。測試 時(shí)，在滲透儀筒內(nèi)先加入iso標(biāo)準(zhǔn)砂，再灌入配好的漿體，在常壓下靜置15 min后，量取 漿體滲入砂中的深度，以此評價(jià)漿體的滲透性能。試驗(yàn)結(jié)果如圖5,由圖易見，在相同水灰比條件下，mfcgm的滲透性能大大優(yōu)于普通 水泥。2. 2. 4凈漿強(qiáng)度與水灰比的關(guān)系灌漿材料的強(qiáng)度會隨著水灰比的增大而降低，因此，在滿足可灌性要求的前提下，應(yīng)盡 量減

8、小水灰比，凈漿強(qiáng)度與水灰比的關(guān)系見表3。3現(xiàn)場試驗(yàn)由室內(nèi)對比試驗(yàn)可知，mfc-gm材料粒徑小，各項(xiàng)性能較普通水泥優(yōu)越，更有利于灌漿 封縫，故選擇其作為工地上的灌漿材料。兼顧灌漿的強(qiáng)度、流動(dòng)性能以及滲透性能等，最終 選取w/c-1. 0（質(zhì)量比）作為工地瀬漿的配比。根據(jù)材料熱脹冷縮的性質(zhì)，冬天氣溫低時(shí)，裂縫的寬度是最大的，有利于灌漿封縫，最 終選擇灌漿時(shí)間為12月屮旬。廣東韶關(guān)翁源x347線于2002年全線通車（全長20 km）,通車后3年時(shí)間，路面出現(xiàn)大量 裂縫，有些地方嚴(yán)重破壞，經(jīng)全線調(diào)查，選擇k3+500k4+300段作為試驗(yàn)路段。試驗(yàn)步驟 簡述如下。3. 1檢測利用貝克曼梁路面彎沉儀進(jìn)行

9、彎沉差檢測，有些路面板差異彎沉達(dá)到0. lmm,根據(jù)交 通部公路水泥混凝土路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范（jtj 073. 1-2001）（以下簡稱規(guī)范）,認(rèn)為 板底可能出現(xiàn)脫空現(xiàn)象。3. 2鉆孔定位根據(jù)裂縫分布情況，每塊水泥混凝土板鉆孔數(shù)li不一，沿裂縫布孔，鉆孔間距不宜太大, 且位置距白由邊不小于5080 cm,避免漿體從路肩滲出。3. 3鉆孔用風(fēng)鎬按標(biāo)定位置鉆孔，深度到路基頂面，能剛好鉆到脫空處最好。3. 4清縫用壓縮空氣把孔與裂縫里的灰塵、雜物等吹出，以免影響灌漿質(zhì)量。3. 5配漿將mfcgm8000材料按水灰比1： 1配置，并不時(shí)攪拌，以防沉淀。3. 6灌漿采用jzb 2型擠壓式注漿機(jī)，壓力一般控制在0. 20. 6 mpa,保持壓力穩(wěn)定，當(dāng)漿 體從面層裂縫中滲出，再略降低壓力，直至潔凈的水流出（水泥顆粒已沉淀）。灌漿過程中溢 漿的孔及時(shí)封堵，防止壓力過度散失。灌漿完后，不要立即拔出灌漿頭，當(dāng)注漿管中壓力達(dá) 到0. 2 mpa吋，再緩慢拔115,防止?jié){體反流。3. 7交通管制灌漿完成后的路面板，嚴(yán)禁車輛通行，待漿體強(qiáng)度達(dá)到3 mpa以上時(shí)才能允許通行，一 般養(yǎng)護(hù)時(shí)間為7 do3. 8檢驗(yàn)試驗(yàn)路段養(yǎng)護(hù)期滿后，再次測量路面板的彎沉值，均達(dá)到規(guī)范要求，且路面板上灌 漿處理前能用肉眼明顯觀察到的裂縫已被填充，能有效防止水