水泥混凝土路面几种常用修复方法Word下载.docx

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如何修复被损毁的水泥路面，取决于路况、损毁原因、交通量、经费以及设计者对路面各方面的综合考虑。

最常用的修复方法有以下几种：

（1）混凝土路面修复（ConcretePavementRestoration）。

此技术主要用于对水泥混凝土路面的局部维修。

原路面的整体结构应基本完好，但有局部路面板裂缝，伸缩缝损坏，或路面摩擦系数偏低等损毁。

（2）砸裂和固定（CrackingandSeating）。

亦被译成“破碎和固定”，此方法用于在旧水泥混凝土路面上加铺一层沥青混凝土面层。

其步骤是先将水泥路面板横向等距离砸裂并压实，然后加铺沥青路面。

砸裂和固定法的目的是避免或减少沥青路面的反射裂缝。

（3）混凝土破碎（Rubblizing）。

此方法将旧水泥混凝土路面板击碎成一定尺寸的混凝土块，以形成类似于砾石基层的水泥块基层。

在此基层上加铺水泥或沥青混凝土面层。

此方法可根除沥青混凝土面层的反射裂缝。

（4）锯缝和填缝（SawingandSealing）。

此方法先在旧水泥混凝土面层上加铺沥青混凝土面层，然后沿水泥板接缝处将沥青面层锯缝并填缝。

这是为了将反射裂缝固定在锯缝下面。

由于锯缝已被填充，可防止水分沿缝进入路面结构引起路面受损。

1混凝土路面修复

水泥混凝土由于施工不当、重复荷载、气候影响及材料老化等诸方面原因，导致路面局部破损，此时应该进行及时修补，以防破损的进一步蔓延，从而起到延长路面寿命的作用。

混凝土路面修复包括多种混凝土路面的局部修复方法。

本文仅简单介绍其中3种。

这类维修方法适宜用于整体结构尚好但有局部损毁的混凝土路面。

（1）灌浆加固（SlabStabilization或Underseal）。

将氧化沥青或水泥浆注入基层以填充混凝土板下空隙并重建路面板的均匀整体强度。

加固前首先要确定基层的空隙所在位置，然后钻孔和灌浆。

路面基层的空隙通常位于路面的伸缩缝及边角附近。

对混凝土路面的弯沉测试是常用的确定面层下面是否有空隙的方法。

混凝土板的错台和边角破损也常意味着板下有空隙。

另外，伸缩缝附近路面上若常有水迹和泥痕，也表明水泥板下有缝隙而需灌浆加固。

灌浆加固钻孔时必须掌握钻头对水泥路面板的压力，压力过大将会导致水泥板底部破损。

灌浆时也需掌握压力泵的压力以控制灌浆速度。

灌浆速度一般在5．5L／min左右为宜。

灌浆加固的位置通常在接缝两边对称处。

图1显示一常用的车道上灌浆位置尺寸图。

（2）碎裂修补（Patch）。

碎裂修补包括板体全深度修补（FullDepthPatch）和部分深度修补（PartialDepthPatch）。

全深度碎裂修补用于修补比较严重的板体破损，而部分深度破碎修补则用于修补较浅的板体表层损坏。

全深度碎裂修补的板体和现有混凝土板体之间装有传力杆。

研究（JiangandMcDaniel1993）发现全深度碎裂修补能比较有效和持久地改善路况。

而部分深度修补的路面只能维持一年左右，许多修补处就出现损毁。

其原因应归于修补处混凝土与旧板体的不连续性而引起的应力集中。

因此研究者建议慎用或不用部分深度修补，而均以全深度修补取而代之。

Jiang和McDaniel（1993）还采用和评估了如图2所示的倒T形全深度碎裂修补。

这种方法除了将损毁的板体及其下面的基层清除外，还将邻接板体下的一部分基层清除。

然后在被清除的地方灌注水泥混凝土。

这种修补不需传力杆。

实际使用表明这种修补效果甚佳，具有很好的持久性和板体间的传载性。

（3）金刚石研磨（DiamondGrinding）。

金刚石研磨用于修复路面平整度、消除错台、增加摩擦系数及修正路拱横向坡度。

图3是运行中的金刚石研磨机的照片。

这种技术应用于结构状况较好但平整度和摩擦系数较差的路面。

它的效果好坏很大程度上取决于研磨机的设备质量及对设备的操作。

适当的操作及对运行的严格监控对路面修整后的质量至关重要。

Jiang和McDaniel（1993）所做的观测表明金刚石研磨后的路面的平整度和摩擦系数都得到了显著的改善。

他们还发现改善后的路面平整度能保持很多年。

但是，摩擦系数的改善却只能保持6～7年。

2砸裂和固定

如前所注，Crackingandseating可被译成“破碎和固定”，但本文作者认为其中的“破碎”译意不尽贴切，应译为“砸裂和固定”为好。

当水泥混凝土路况破损到一定程度时，局部修复就不再有效。

为此，有必要在水泥混凝土路面上加铺一层沥青混凝土面层。

然而，若不对原面层做适当处理，新面层就不可避免地要出现反射裂缝。

破碎和固定是一种既能有效地控制罩面层反射裂缝，又能利用被覆盖的混凝土板体承载能力的一种方法。

它是先将混凝土路面板隔一定距离沿横向砸裂，再将砸裂的混凝土板压实，然后在这样处理后的路面上加铺沥青混凝土面层。

砸裂和固定的目的是将混凝土板的纵向长度大大缩小，以大幅度地减少由温度变化所引起的板体的水平位移，从而达到削弱和减少加铺层的反射裂缝。

图4是用以将路面板砸裂的机械锤。

每次所砸横向裂纹应该贯穿于整个车道宽度。

裂纹和裂纹之间的距离一般是30～45cm。

水泥板砸裂的要领是板体裂而不分。

裂是为了保证每小块板体有独立的温度水平位移。

不分是指被砸裂处不能有明显缝隙，亦即板块之间仍要保留嵌接。

这样才能保持和利用水泥混凝土路面原来所具有的大部分结构强度。

要达到板体的裂而不分，就必须将砸裂锤的力度控制适当。

砸裂所需的力度取决于水泥板的厚度和强度，不能一概而论，必须在施工前于现场经过反复测试而定。

水泥板在砸裂过程中会产生相对于基层的轻微转动，从而破坏水泥板和基层之间的接触。

所以砸裂后要进行压实和固定以重新建立基层和板之间的均匀而紧密的接触和支承。

固定就是用重型压路机械或满载的卡车对砸裂后的路面压实。

对路面板固定压实后，还要将路面上在砸裂过程中所产生的混凝土碎屑清除干净。

碎屑清除干净后，再喷洒一层液体沥青，即可加铺沥青混凝土面层。

砸裂和固定方法已经在美国广泛使用多年，效果良好。

通过对试验路的系统观察、测试和分析，Jiang和MC.Daniel（1994）发现这种方法对防止和减少加铺面层的反射裂缝非常有效。

与未经砸裂和固定的路段相比，经过砸裂和固定处理的路段的罩面上的反射裂缝晚许多年才出现。

即使出现反射裂缝，其数量也减少甚多，而且缝隙宽度也都很小。

Rajagopal等人（2004）比较了未经砸裂和固定的控制路段和经过砸裂和固定的试验路段，观察到在2～4年间控制路段加铺层上80％以上的接缝处出现了反射裂缝，而长达9年之后试验路段的加铺层上还基本上无反射裂缝。

经过数年的观测，两者相比，经过砸裂和固定的加铺面层的路况远远优于普通加铺面层，从而大大提高了加铺面层的使用寿命。

3混凝土破碎

此方法是将旧水泥混凝土路面板击碎成一定尺寸的混凝土块，以形成类似于砾石基层的水泥块基层。

在此基层上可加铺水泥或沥青混凝土面层。

混凝土破碎法和砸裂和固定法的相似之处是二者都属破裂方法，但不同之处是混凝土破碎法是将板块完全打碎。

因此，这样处理后的混凝土已不具备板块的整体强度。

然而，破碎后的小尺寸水泥块可做为高质量的基层材料。

混凝土破碎应该用于板体损毁较严重和整体强度丧失较大的混凝土路面上。

因为破碎后的混凝土已不存在板块的温度水平位移，所以此方法可根除加铺面层的反射裂缝。

图5为运行中的混凝土破碎机和已被打碎的混凝土。

对破碎后的混凝土必须进行严格的压实以使其形成稳固的基层（图6）。

Decker等人（2006）对混凝土破碎技术在美国的实践进行了回顾和总结，并提出了加铺层厚度的估算方法。

他们在报告中介绍了混凝土破碎技术在公路和机场路面的应用方法和设备。

实践表明这一方法在美国各州的应用比较成功。

4锯缝和填缝

锯缝和填缝不同于上述两种破裂方法，它不破坏原混凝土面层板的整体结构。

此方法在旧水泥混凝土面层上加铺沥青混凝土面层。

然后沿水泥板接缝处将沥青面层锯缝并填缝。

这是为了将反射裂缝固定在锯缝下面而不在表面出理。

由于对锯缝填缝，可防止水分沿缝进入路面结构弓I起路面受损。

图7是一个锯缝和填缝设计示例。

根据图中尺寸，这一方法被成功地应用于印第安那州内的80号州际高速公路。

图8是一张80号州际高速公路上沥青加铺层填好的锯缝的照片。

此路段是双向六车道，平均交通量高达14万辆／日，其中有一半以上是重型卡车。

在这种高交通量和多重型车的条件下，沥青加铺面层经过多年后几乎未出现反射裂缝（Jiang1992）。

锯缝和填缝技术在80号州际高速公路上应用的效果之好出乎意料，令人惊奇。

然而，之后印第安那州把这种方法应用于其他几个路段时却出现了问题。

许多反射裂缝出现在距锯缝2～3cm处，经过采样，发现反射裂缝旁边的锯缝的位置并不在原混凝土板接缝的正上方，而是有几厘米的错位（JiangandNantung2003）。

显而易见，这些问题不是锯缝和填缝方法本身所应起的，而是施工质量所致。

所以，要达到锯缝和填缝法的预期效果，务必要保证锯缝的位置在混凝土板接缝的正上方，不可有半点错位。

5总结

几种常用的修复水泥混凝土路面的方法和技术中，混凝土路面修复技术应该用于对混凝土路面的局部破损的修复。

这就要求混凝土路面的整体状况比较好。

砸裂和固定、混凝土破碎两方法都属将混凝土板体破裂后再加铺沥青面层的方法。

但前者仍可利用原路面板的大部分整体强度，后者则用破碎后的水泥块形成新的基层。

理论上讲，砸裂和固定所需的沥青混凝土加铺层的厚度可小于混凝土破碎所需的加铺层厚度。

锯缝和填缝技术则完全保存原水泥板的整体强度。

因此，在加铺沥青面层之前，对原路面的损毁应该进行认真修补。

这些方法和技术的应用，取决于设计者和决策者对多种因素的综合考虑，这些因素包括路况、交通量、费用和施工力量等。

有些方法还需要专门的施工设备，也是必须要考虑的重要因素。

施工质量是应用效果好坏的关键，应该予以高度重视。

由于影响因素较多，很难说那种方法最有效。

Hall等人（2003）曾通过试验路观测了包括混凝土路面修复、砸裂和固定、锯缝和填缝等几种方法的实际效果。

其试验路沥青混凝土加铺面层的厚度有10cm和20cm不等。

他们的观测结果表明砸裂和固定的20cm加铺层效果最好，其他方法的10cm加铺层（包括砸裂和固定及锯缝和填缝）次之，而混凝土路面修复效果较差。

当然，这只是一个试验项目的结果，还不足以成为普遍结论。