有关水泥路面修补中预制拼装技术的探讨

鲁新玉

摘要：本文通过工作实践经验并结合相关资料，提出了用预制拼装的办法来实现快速修复，并对预制拼装板进行理论分析的结论基础上，修筑了试验段。通过预制板2种平面尺寸和4种接缝处理方案的比较，明确了预制拼装板板块尺寸和板块间填塞接缝的最佳组合方案。

关键词：水泥混凝土；路面；破碎板；预制；拼装；技术；快速；修复

Abstract: this paper through the practical experience and combining with relevant data, this paper presents a method to realize the prefabricated assembles the fast repair, and prefabricated assembled on board a theoretical analysis of the conclusion, based on the construction stage. Through the prefabricated two plane size and four joint treatment scheme comparison, clear the prefabricated assembled plate size and tectonic plate between seam filling the best combination scheme.

Keywords: cement concrete; Pavement; Crushing plate; Prefabricated; Assembly; Technology; Fast; repair

中图分类号：k826.16 文献标识码：A 文章编号

0 引言

随着国民经济以及社会的发展，人们对时间观念看得越来越重要，现代交通网的需求，对在使用的道路进行路面修补时，不允许长时间封闭交通。在一些交通繁忙的水泥混凝土路段，如何在很短时段内完成破碎板的修复，一直是道路管养部门关注的焦点。由于普通水泥修复材料存在的不足，快硬修复材料得到了养护部门的青睐，我们通过研究分析认为，使用预制拼装技术进行水泥路面板的修复，是一种既能达到目的，又能尽量地就地取材、节约成本、方便施工的方法。

1 预制拼装快速修复试验路段

1.1 预制拼装修复的一般程序

预制拼装的主要优点体现在快速开放交通上，为突出这一特点，在施工工艺流程和组织安排上要能做到统筹兼顾、有条不紊，这就要求对工艺流程做出科学、严谨的设计。为此，我们研究采用如下的工艺组织程序：

首先要对旧路面现场破坏状态进行调查，并通过档案调查和钻芯取样等手段确定旧路面的结构组成。其次，要对预制板的平面尺寸、厚度、配筋等数据进行设计。然后才能进行现场工作的实施。具体的工序流程见图1所示。

图1 预制拼装修复路面一般流程图

1.2 预制拼装试验段的修筑

1.2.1 破碎板的清除

旧面板清除的突出问题是如何提高工作效率、减少作业时间、保证破除效果。在实际工程中，我们采取如下措施：在旧路面的破碎清除中，首先用切割机沿破碎板四周进行全厚切割，破碎锤作业点严格控制在距板边30 cm以上的板内，边缘的剩余部分用液压镐或风镐破除，破碎锤作业时，严禁接触基层。

1.2.2 基层检测

将破碎混凝土块清除后，对基层进行抽样检测，测定基层的含水量，并检查石灰土基层的压实度。如果石灰土基层有一定的板体性，压实度大于95%，则证明基层可以继续使用。如果两项指标都不符合《公路路面基层施工技术规范》中的要求，则对基层进行处理。

1.2.3 基层的修复

如果在拼装快速修复中仍按照传统的修复方法，即采用贫混凝土对基层进行处理，则存在以下问题：一是贫混凝土采用现场人工拌和，质量不稳定，三是贫混凝土集料粒径大，平整度不易调节控制。因此，在试验路段中，采用干拌砂浆座底的方法，其配比见表1.

采用干拌砂浆，既可对损坏的基层进行修复，又可经多次刮平调整基层的标高，施工操作方便，安装完毕后能及时开放交通，这是因为干拌砂浆在没有形成强度前，在受压时不会产生侧向流动，只会产生垂直向变化，且这个变量很小，不会对面板的平整度产生影响，能较好地确保拼装板安装平整度。

1.2.4 预制板的生产与吊装

由于没有可供借鉴的经验，我们在试验中采用了分两期进行试验，边实验边总结的研究方法。

在首期试验路上所用的预制板的平面尺寸较大，将5.0 m×4.0 m的原路面板，划分为2块5.0 m×2.0 m的长条形板。板内分2层配筋，上、下分别布置4根、8根φ12的钢筋。预制板的普通水泥混凝土的配合比按fr=5.0 MPa进行设计。

二期试验时总结了首期的经验教训，采用更小的2.5 m×2.0 m的板块尺寸。板体配筋原则为：应能满足吊装，不考虑承受荷载应力，因此，仅在预制板内上下各布置8根φ8钢筋。

1.2.5 接缝处理

1.2.5.1 首期试验路段板块的接缝处理

a）高强高膨胀性嵌缝料 在拼装板四周预留的2~3 cm垂直缝隙，可用高强高膨胀性的嵌缝料填塞，也就是将预制拼装板牢牢地嵌挤在水泥混凝土路面内，通过嵌缝料的膨胀，在接缝处产生一定的压力，从而使界面实现荷载传递。在试验中曾采用3种型号的嵌缝料，每种材料试验6个板块。试验结果证明，该接缝方法是最不成功的，这是因为巨大的膨胀力将板边上沿全部挤碎。

b）缝隙底部嵌挤粗集料 上部灌填缝料 填缝料采用普通水泥混凝土路面常用聚氯乙烯胶泥。试验板块6块。该试验板块在连续拼装板地段应用基本成功。但拼装板间传荷能力差，接缝处发生下沉，下沉量大致为3~4 mm，与旧路相接处的接缝使用状况良好。在单独挖补的板块，除了发生轻微错台外，这种接缝处理方法很成功。

1.2.5.2 二期试验路段板块的接缝处理

预制板平面尺寸变小后，最主要的问题是如何防止小板错动或翘动，提高板块的稳固性，从而实现板块间和与旧混凝土块的荷载传递。在二期试验路的32块拼装板体中，为了比较各种接缝处理的优劣，采取了不同的措施：

a）方法一 接缝下部填塞大粒径粗集料，保证密实填充，填塞高度不宜过高，缝隙上部应留有2~3 cm，接着将配置好的环氧液灌入填充密实的缝隙内。最后用环氧砂浆将上部的缝隙密封。采用这种方法处理的缝隙，路面在修复2年多后，使用效果很理想。

b）方法二 接缝均用环氧砂浆塞满。试验板块1块。该方法的主要优点是板间黏结性能较方法一强。不足是环氧砂浆用量大，成本比方法一高，由于环氧砂浆黏度很大，不易拌和，故工效也比方法一要低得多；此外，由于缝隙底部的环氧砂浆不接触空气，凝结得很缓慢，若过早开放交通，则对其早期传荷能力影响较大，拼装整体性稍差。

c）方法三 缝隙下部（约12 cm）填入大粒径石子，做法同方法一，接着将熔融态的TST改性沥青黏结料浇灌入接缝内。用同样的方法装入第二层石子，距顶面约1～2 cm，然后再浇入TST黏结料，使其与路面平齐（修复工程一般都在夏季施工）。加热时有明显的烧焦挥发物，对人体有害，且不环保；此外，施工人员对熔融态的TST操作时应注意防护，以免烫伤。

d）方法四 采用W型道桥快速修补材料配制的混凝土进行接缝处理。

1.3 试验路使用效果观测

从前后两期试验路段通车运营2年多的使用情况来看，采用2.5 m×2.0 m小块预制板的路段要采用5.0 m×2.0 m长条形预制板的路段要好得多。长条形预制拼装路段存在的主要问题是：板块长宽比过大，部分板块已发生的断裂破坏，由于是钢筋混凝土拼装面板，仍能正常使用，尚未丧失板体整体性。采用高强膨胀性嵌缝料填塞的板块，由于嵌缝料的过量膨胀，使混凝土板在边缘处发生挤压破坏。采用小粒径石子混凝土灌缝的板体，荷载传递能力稍差，无机材料变形性能较差，部分填缝料出现开裂。采用小板拼装的路段，以TST弹塑体作为填缝料的板块，使用效果较好。采用环氧砂浆灌缝的板块，板边已出现少量掉角。

拼装板的传荷能力是评价其使用效果的一项重要指标，为了比较不同接缝处理方法荷载传递的优劣，利用杠杆式弯沉仪测定了二期试验路拼装板的传荷能力，数据处理结果见图2.

图2 二期试验路接缝传荷系数统计图

从统计结果来看，接缝的使用效果与材料及路面承载情况有关。

采用环氧砂浆处理的接缝传荷能力最大，平均传荷系数为0.848，在7条缝隙的测量中，有3条缝隙的传荷系数为1. 说明环氧砂浆黏结性能较好，使接缝两侧的板体连为统一的整体。属刚性的接缝处理方法。

采用TST弹塑体处理的接缝，其平均传荷系数为0.527，传荷性能比环氧砂浆稍差。属柔性的接缝处理方法。采用碎石＋环氧砂浆处理的缝隙的传荷性能变化较大，但平均传荷系数也達到了0.562. 这说明荷载的传递主要通过石子的嵌锁功能来实现，上部1～2 cm的环氧砂浆层仅起封闭作用，属于柔性接缝处理方法。

用上拌下贯环氧液填注的接缝，由于贯入量不够，有1/2板厚的石子是松散状态，因此接缝传荷系数较小，上部由于环氧砂浆刚性大而将边缘挤碎。综合路面的使用效果，对预制拼装接缝处理建议采用碎石＋TST弹塑体、碎石＋环氧砂浆两种处理方法。采用TST弹塑体浇注应将石子分3～4层填筑，并适当提高缝隙石子的喷烤时间。采用上拌下贯环氧液填注的接缝，应适当增加环氧液的用量，以增强其黏结效果。

2 结论

预制拼装快通技术作为水泥混凝土路面修复技术中的一项新技术，我们做了一些尝试性试验，取得了一些宝贵的经验、教训。课题组通过3年来对于预制拼装快速修复技术的研究，总结如下：a)采用预制拼装技术进行混凝土路面断裂、破碎面板的修复在理论上是行得通的，技术操作上是简便易行的，修复后的效果也是良好的。b)采用小块预制拼装板进行混凝土路面的快速修复技术是所有快速修复技术中用时最短、占用道路面积最小、对交通影响最小的一项实用技术，是真正意义上的无阻碍交通快速修复。预制拼装混凝土路面能够达到新建路面使用功能。c)为了安全和施工的方便，预制拼装板应采用与原路面板相同的厚度。d)为了保证混凝土板块间传递荷载，接缝采用小石子灌环氧液保证传递荷载，用TST弹塑体作上层填塞，可以保证行车平稳、舒适、耐久性好，预制拼装路面的传荷系数不小于原有路面的传荷系数。e)水泥混凝土路面预制拼装快速修补技术研究，对水泥混凝土路面、机场跑道的快速修复，以及由于自然灾害对路面造成破坏的快速抢修具有重要的实用价值。f)修复时间从面板拼装至重新开放交通不超过5 h.g)预制拼装水泥混凝土路面的修复成本较小具有良好经济效益。总之，本文对于预制拼装技术快速修补水泥混凝土路面的研究是非常成功的，不仅解决了水泥混凝土路面修补过程中尽快恢复交通这一难题，而且施工工艺较为简单，经济效益显著，具有很强的实际应用价值。

参考文献：

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