无砂混凝土在白加黑路面病害处治中的应用

刘斌

【摘要】：本文通过分析白加黑路面病害成因,提出了在白加黑路面唧泥、翻浆路段应用无砂混凝土设置排水设施,解决白加黑路面病害的技术方案，为提高高速公路运营质量、延长高速公路使用寿命提供参考。

【关键词】：无砂混凝土 高速公路 白加黑路面 应用

中图分类号：TU528文献标识码： A 文章编号：

前言

无砂混凝土是粗骨料颗粒的聚合体，由骨料、水泥和水拌制而成的一种多孔轻质混凝土, 它不含细骨料,每个颗粒都被大约1.3mm厚的水泥浆薄层所包裹，在混凝土内部存在大量较大的空隙,水可以在硬化的混凝土中流动。与其它透水性土工材料相比, 其不但具有良好的透水性能,而且具有混凝土造型方便、坚固耐久等优点。

本文针对无砂混凝土良好的透水性能和造型方便、坚固耐久等优点, 结合328国道仪征段实例,着重对无砂混凝土在白加黑路面病害处治中的应用进行探讨。

1、项目概况

328国道海宁线仪征段起点八字桥（K133+119），终点宁扬交界（K163+819），全长30.7KM，建成于1987年，原为水泥混凝土板块路面，1998年加铺沥青混凝土面层进行“白加黑”高速化完善改造。1999年完善工程结束后，白加黑路面在使用过程中,混凝土板缝逐渐向沥青混凝土路面上反射,形成不同程度的反射裂缝,并逐步引发"白加黑"路面唧泥、翻浆等病害。

2、病害成因分析及处治机理

2.1 病害成因分析

根据病害调查情况分析, "白加黑"路面唧泥、翻浆等病害的根源是水患，是雨水通过反射裂缝或路面孔隙渗入路面、路基无法自然排出，在车辆荷载反复作用下，与路基毛细水共同作用下的必然结果。同时本路段原设计标准较低，路基高度不足，毛细水作用明显，主线和辅道之间设置的砖砌水沟，砂浆抹面堵塞了层间水有效排出，水患对路面病害形成和发展的影响尤其明显。

2.2 病害处治机理

根据病害成因分析，本路段唧泥、翻浆等病害的处治关键在于对原路面病害修补的基础上，如何有效排除层间水。

本案根据病害处理与排水改造相结合原则，按照“堵疏结合”的思路，以疏为主进行处治，主要通过在原路肩位置应用无砂混凝土设置排水垫层，有效排除层间水，隔断毛细水上升通道。

2.3 无砂混凝土应用特点

（1）无砂混凝土具有一定的粘结性，可以和路面混凝土结构相结合，形成组合路面结构，无砂混凝土即是路面结构层的一部分，与土工布结合后无砂排水混凝土既是路面结构层的一部分，又起到了层间排水通道的作用，无需另设排水设施。

（2）无砂混凝土拥有碎石盲沟排水功能能够有效排除路基中积水及路面层间水，同时具有混凝土坚固耐久优点，能够有效增强路面结构整体稳定性，比松散的级配碎石盲沟牢固。

（3）无砂混凝土透水性较大，毛细作用较小，使无砂混凝土能够有效减少毛细作用对路面影响。

（4）坚固耐久的混凝土强度性能与较好的透水性能使无砂混凝土可以用作渗沟的出水结构材料。

3、病害处治方案

根据原路面病害连续性和分布情况，病害处治方案按连续翻浆处治、单点翻浆处治两种情况考虑。

3.1 连续翻浆处治

根据病害调查情况确定处治路段，铣刨行车道及硬路肩沥青面层，挖除石灰土底基层，石灰土基层平整密实后喷洒改性乳化沥青下封层，设置12cm无砂混凝土，无砂混凝土既作为排水通道排除层间水和渗入路面的积水，同时作为路面垫层与路面结构共同作用承担车辆荷载；为解决层间水集中排水问题，无砂混凝土之间按10米间距设置10cm打孔PVC横向排水管，横向排水管内侧与水泥混凝土面板及石灰土基层交接，外部延伸至土路肩外10cm。无砂混凝土及PVC管设置完毕后，满铺防渗土工布，浇注18cmC20素砼，恢复路面。

图5.1 排水设计示意图

施工中无砂混凝土浇筑到砖砌水沟外缘，恢复边沟时排水混凝土作为砖砌水沟墙体的一部分，严禁使用水泥砂浆对相应位置无砂混凝土抹面堵塞排水通道，保证PVC管和无砂混凝土共同作用排除路面积水和层间水。

3.2 单点翻浆处治

针对单点翻浆处治施工中排水设施设置位置无法有效控制，排水管设置仅解决设置排水管的点层间水排除，相临路段层间水无法有效排除，造成行车道与路肩接缝和超车道接缝位置出现翻浆、唧泥现象。拟处理长度为翻浆点前后各1块板，处理总板数视现场情况而定，一般为2-4块板。增设排水设施与单点翻浆按1：1对应关系设置，采用无砂混凝土将水泥板块下层间水排出路面结构层。

4、排水混凝土的技术要求与分析

（1）选择级配优良、粒级较小的碎石是配制无砂混凝土的关键之一，骨料粒径较大、颗粒级配较差，则碎石孔隙率越大，会影响无砂混凝土的强度，不利于配置较高强度的无砂混凝土，集料的最大粒径要求不大于37.5mm，4.75mm以下颗粒含量不超过16%，为开级配集料，少含或不含细集料，集料的压碎值不大于16%，

（2）无砂混凝土可采用普通硅酸盐水泥或粉煤灰水泥；施工中需有效控制水泥用量，水泥用量偏高时，多余的浆体填充混凝土内部孔隙，影响无砂混凝土渗透性；水泥用量偏低时，骨料表面与水泥石界面粘结强度低。试验表明在一定范围内，水泥用量越高，无砂混凝土强度越高，但渗透系数越小，反之则混凝土强度小，渗透系数大。

（3）水灰比对无砂混凝土强度的影响，遵循普通混凝土水灰比对强度的影响原理。配合比设计时，宜选择合适的水灰比。水灰比选择越高，则浆体越多，浆体沿混凝土内部孔隙向下流淌，影响无砂混凝土渗透性，反之浆体过少，又不能完全包裹骨料表面而影响强度。无砂混凝土单位体积水泥用量不少于75-100kg，水灰比不宜大于0.5，标准养护条件下，边长为150mm的立方体28天抗压强度不低于2.5MPa。

（4）无砂混凝土可掺用少量粉煤灰，以增加胶结料的用量，保证胶结料对集料的充分包裹。

（5）本方案无砂混凝土渗透性要求不小于300m/d。

5、无砂透水混凝土的施工

5.1 混凝土的搅拌

无砂混凝土的搅拌，一般采用与搅拌普通混凝土相同的机械，搅拌方法也大致相同。由于水泥浆的稠度较大，且数量较少，为保证水泥浆能够均匀地包裹在骨料上，宜采用强制式搅拌机，搅拌时间适当延长。本工程的施工中，无砂混凝土采用商品混凝土。

5.2  浇筑

无砂混凝土是干硬性的混凝土，在浇筑前，用水湿润路面，防止混凝土水分流失加速水泥凝结。由于无砂混凝土中水泥量有限，只能包裹骨料颗粒，因此，在浇筑时不得采用强烈振捣或夯实，否则将会使水泥浆沉积，破坏混凝土结构均匀性，并在底部形成不透水层。本本工程的施工中，无砂混凝土浇筑后用轻型振动压路机压实压平拌合物。

5.3   养护

无砂混凝土由于存在大量孔隙，易失水，干燥很快，早期养护非常重要，以免混凝土水分大量蒸发。遇烈日与大风气候时，应加覆盖、洒水养护，使其提前凝结。无砂混凝土最少养护时间为7天。由于无砂透水混凝土的粘结力很低必须保证混凝土达到足够强度，才可进行下步施工程序。本工程的施工中，浇筑后用塑料簿膜覆盖表面，并开始洒水养护。

6、方案应用效果

2010年，扬州市公路管理处对328国道海宁线仪征段K142+000-K163+819段采用排水混凝土处治唧泥、翻浆等病害1058米，其中单点翻浆18处180米。2012年11月，管养部门对路面大中修维修改造情况进行调查，2010年处治路段未出现翻浆、纵、网裂现象，路肩排水排水管滴水或湿润总量92%，雨后UPVC管明显存在滴水或湿润现象，砖砌水沟外缘无砂混凝土存在明显水渍渗出。

7、结论

通过调查分析，无砂混凝土具有混凝土造型方便、坚固耐久等优越性、又具有碎石盲沟排水功能，能够有效应用在排水设施中，综合成本较底，可有效排除渗入路面雨水，不需增加其它排水设施，从而节省了投资。在高速公路白加黑路面病害应用中，具有较高的推广价值。