水泥混凝土路面板底脱空检测及防治技术研究

张 明

(上海隧道工程质量检测有限公司， 上海 201108)

近年来，我国公路水泥凝土路面建设成长空间很大，水泥混凝土路面由于有着高强度、负载能力强以及稳定性能好等特性使得使用寿命长，成为我国公路建设的主要选择方式，但是水泥混凝土路面常常会出现板底脱空、路面出现裂缝等灾害。所有道路灾难之中，板底脱空是影响最大、后果最严重的灾害之一。水泥混凝土路面板底脱空是指路面基层之间产生了空隙，是一种结构性的破坏。这种灾害如果不及时处理，不提前预防，将会影响道路使用寿命的长短，造成修复上的资金支出以及影响国民出行、货物运输，对国家财政支出以及国计民生都有重大影响。

1 水泥混凝土路面板底脱空的成因

造成水泥混凝土路面板底脱空的因素很多，下面，笔者根据研究的成果，从内因和外因两个角度，来对水泥混凝土路面板底脱空的成因进行简单的阐述。

1.1 造成水泥混凝土路面板底脱空的内因

造成水泥混凝土路面板底脱空的内因主要有以下两个原因。第一个是地形原因。我们知道，我国地势西高东低，西部以高原为主，而南方道路以平原和丘陵为主，道路建设时公路穿越地区的地质条件存在很大的差异，纵断面只能通过高填、深挖、半填半挖等手段来使得路面高度整齐一致，但是，在这种人为操作下，地质条件会存在松紧程度不一的现象，这就使得非天然的路基不均匀沉降，使得公路路基不均衡，这是造成水泥混凝土路面板底脱空的内因，人为无法改变，所以，必须加强高填、深挖、半填半挖的技术，最大力度的缩小地质条件的差异；第二个就是水泥混凝土路面自身存在缺陷。我们知道，水泥混凝土路面基层材料的刚度是远远小于水泥混凝土路面的刚度的，在车辆行驶通过之后，面板和基板弯曲变形程度不一样、恢复能力也不一样，这就造成面板在承受车辆通行时难以恢复原状，就会造成路面和基层的脱离，最后变成板底脱空。而目前国家经济的发展，交通量以及运输货物数量的增多、重量增大，这些都是一个发展趋势，而这些负重物对路面的损害短期内无法从根源上解决。

1.2 造成水泥混凝土路面板底脱空的外因

造成水泥混凝土路面板底脱空的外部原因有很多，而且人为可控制性大。下面我们具体阐述造成水泥混凝土路面板底脱空的外因，希望可以减少对路面的破坏。

首先，第一个原因就是地表水的冲刷。这涉及两个方面的内容，一方面是自然降雨量大小。因为自然降雨的原因，路面接缝处存在渗水、漏水现象。在车辆载重通过的情况下，路面面板和基层面板就会产生高压水流，侵蚀基层的表明，而冲刷的泥土变成泥浆在承受重量的情况下会喷出，久而久之，路面板底会掏空。另一方面就是路面排水系统的原因。我们知道，自然降雨是人为无法控制的，但是如果我们的道路建设人员可以及时将雨水排走，减少对路面的冲刷，也可以缓解基层掏空的现象。所以，路面排水系统的好坏也会影响基层掏空程度。第二个就是接缝处、裂缝处没有及时的填缝。当出现裂缝时，如果及时填补，也可以减轻基层掏空程度。接缝处、裂缝处也是雨水渗透的一个重大入口。水的渗透使基层材料强度、刚度更加第，在负重后变形更加严重、恢复更加困难，而雨水在负重下持续不断的冲刷基层都会是脱空面积进一步扩大，最后形成恶性循环。第三点是路基密实度不足。路基密实度不足，尤其是高填方路段密实度不足，也是造成水泥混凝土路面板底脱空的重要原因之一，这是由于路基填充的材料在密度上存在差异，造成路面建成以后降沉情况不平衡，从而形成板底脱空。

2 水泥混凝土路面板底脱空的检测技术

对水泥混凝土路面板底脱空进行检测可以遭到有效预防、及时整治。水泥混凝土路面板底脱空的检测方式有以下四种：

2.1 贝克曼梁测定法

应用这样的方法，需要准备标准车、路面弯沉仪、路表温度计、皮尺、口哨、白油漆或粉笔、指挥旗等。检查标准车的性能，为标准车装好负载，让标准车按预定的路线行驶，行驶完毕后，通过检测车胎接地面积的方法了解面板底脱空的情况。这种检查方法的优点在于对仪器要求不高，操作比较简单，然而它测试步骤多、速度慢、精度低。

2.2 落锤式弯沉仪（FWD）判断法

落锤式弯沉仪判断法在国外应用广泛。这是一种在70年代研究出来的仪器。这种依器能够模拟车量的荷载，自动检查路面板底脱空的情况。这种仪器的应用优势为方便、快速、安全、便于人力操作，缺点为只适合应用在长距离的、连续测定中，否则它将因为数据采集不足，所以出现误判。

2.3 声振法

声振法是一种发出声波，然后采声声波反回来的信息，根据声波反回的情况，判断路面板底脱空情况的仪器。这种方法检测的安全性强、对环境的要求少、可操作性强等特点，而且对交通影响小。其速度至少是落锤式弯沉仪（FWD）判断法的三倍。

2.4 外观判别法和人工敲击法

有经验的工作人员可以依靠经验来判断路面板底脱空的情况。他们或者凭肉眼观察就能获得信息，或者可以依靠敲击面板，通过倾听回声，可以获得相关的信息。凭借经验，工作人员可以了解面板底脱空的范围和大致的程度。这种判断方面存在两个问题：第一，它对工作人员的经验及天赋要求极高，有些工作人员即使有经验，却缺少天赋，这类工作人员无法完成这样的操作；或者反之，同样也无法操作。第二，它的判断主观性强，工作人员无法把观察到的结果准确定量。第三，正因为这种判断方法难以应用数据的方法评估，所以也难以判断工作人员是不是出现了误判。

3 水泥混凝土路面板底脱空的防治措施

水泥混凝土路面板底脱空的防治措施也会根据造成脱空的成因不同而采取不同的措施。下面，笔者将根据脱空成因总结防治措施。

3.1 选择良好的基层材料

针对水泥混凝土路面自身存在缺陷的问题，混凝土材料本身就易受水的影响，如果混凝土材料接触了大量水份，那么物理性能便会产生变化，在自然界中，雨水冲刷的降雨量是不可控制因素，但是我们可以减少雨水积累程度以及基础抗冲刷的能力。对于增强基础抗冲刷的能力，就必须在选材过程中严格遵守“质量优先，兼顾价格”的原则，选择最适合做混凝土路面的材料。比如当前人们发现石灰稳定土作为路面材料不易受水分影响，在施工时可优先选择使用这种材料。

3.2 优化水泥混凝土路面的排水系统

路面排水系统如果良好可以及时将雨水排出去，可以减少雨水对基层的冲刷。所以，在开展水泥混凝土路面施工时，必须优化路面的排水系统设计，特别是易积水的地区，要强化排水设计。当前路面排水设计有两种。边缘排水设计，是指排水管道设计在两侧，将积水导向两侧来排水。排水基层结构就是在排水基层下设置不透水的基层，排水基层应该按照强度和透气性的要求合理选择材料并进行组装搭配。

综上所述，水泥混凝土路面虽然使用寿命长、承重能力高，但是依然存在板底脱空等其他路面损坏，如果对损坏不进行防治，就会影响公路使用寿命，造成经济损失也会对国民生活造成不便，为此，我们应该重视对水泥混凝土公路的保护，尽量通过人为可控制的手段来减少灾害发生的频率以及损坏的程度，从而提高水泥混凝土路面使用性能以及延长水泥混凝土路面的使用寿命。