1、福建 融诚建设工程质量检测有限公司 旧水泥砼 路面 加铺 沥青 混合料 质量调查及控制 主讲人：苏忠高 一 、引 言 1.1. 水泥混凝土路面具有刚度大、强度高、使用耐久和日常养护工作量小的优点。但由于水泥混凝土的脆性性质和体积敏感性，这种路面需设置各种接缝，并对超载敏感，损坏后难以修复。此外，水泥混凝土路面还存在行车舒适性不及沥青混凝土路面、噪声较大等缺点。我国修建水泥混凝土路面已有几十年的历史，其中早期修建的水泥混凝土路面有相当一部分已接近或超过设计年限，有的虽未达到设计年限，但由于交通量剧增，汽车轴载日益重型化或设计、施工等方面的原因，也出现了路面损坏、使用品质下降等情况。旧水泥混凝土路
2、面行车舒适性差、车速难以提高的状况是目前急需解决的问题。经实践，采用沥青 混合料 加铺层改造旧水泥混凝土路面是行之有效的改造方法之一。 1.2。 在进行沥青 混合料 加铺设计与施工前，必须先对旧水泥混凝土路面进行调查评定。为了全面真实地评价旧混凝土路面，可将水泥砼路面整体性能的评价分为两部分：使用性能和结构性能。路面使用性能评价强调的是行车舒适性和安全性，注重表面功能，采用的是服务性能指标。而路面结构性能评价则强调结构承载能力和结构的受力状况，采用受力分析评价。 1.3.路面结构评定主要是评定结构承载能力。评价的目的是确定路面的剩余寿命，即在达到预定的损坏状况之前尚能使用的年数或者能承受的标准
3、轴载作用次数。结构评价的中心内容是评定路面的承载能力，也即确定影响承载能力的各项计算参数，对于刚性路面，除材料参数外，接缝的传荷能力、缝边板角处地基的支承情况也是结构评价的重要内容。 1.4.1.道 路路基拓宽改建设计，应根据原有 道路沿线的地形、地貌、地质构造、水文地质、地基土的性质、不良地质的发育情况，采取合理的工程措施，保证拓宽改建道路路基的强度和稳定性。 1.4.2.在新加铺沥青混合料 表面层与中面层之间应洒布采用 SBS改性沥青。与普通沥青相比提高了防水层的高温抗剪强度，改善了防水层的低温抗裂性与延缓反射裂缝上升的能力。进一步提高面层的整体强度。 1.5.降落在路面上的水，大部分通过
4、路表面的横向纵坡度流向路肩和路基外，而总有相当一部分会沿路面接缝和裂缝的缝隙、路面混合料的孔隙、路面和路肩的接缝以及无铺面的路肩渗入路面结构内。在地下水位高时，地下水会通过毛细渗流进入路面结构下部；在季节性冰冻地区，积聚在路床上部的自由水也会进入路面路面结构下部。这种现象在位于凹型竖曲线底部、低洼河谷地、曲线超高断面内侧和立体交叉下穿路段的路面结构中显得尤为严重。这些内部滞水会浸湿路基、路面的各结构层，不但会使沥青混凝土路面出现龟裂、唧浆、破碎、凹陷和坑洞等破坏，而且会使水泥混凝土路面出现唧泥、脱空、断板、错台和破碎等一系列病害，最终将大大降低整个路面结构的使用性能和使用寿命。 因此，为排除通
5、过路面接缝、裂缝或空隙，或者由路基或路肩渗入并滞留在路面结构内的自由水，可沿路面边缘设置边缘排水系统。 1.6.中央分隔带具有分离对向交通，诱导行车视线，提高道路通行能力，降低交通事故的作用；设置防撞设施，可加强对跨线桥桥墩等构造物的保护；起分期分幅建设过渡带作用；随着交通运输事业的飞速发展，中央分隔带的功能和内容逐步发展扩充为绿化防眩，埋设通信、监控、救援电缆，提高交通管理和控制效率等。但中间带的设置也给公路路基路面的稳定性、耐久性带来了一定的危害：因大气降水、绿化浇灌使多余的水由中央分隔带渗入路面基层边缘和土基内，使底基层逐步失去了支撑作用，通过车辆荷载的反复作用，两侧路缘带向下沉陷。因此
6、，中央分隔带的排水措施也十分重要。 二、 调查内容及方法 2.1 公路修建和养护技术资料调查 调查路面结构和材料组成、接缝构造等。 调查各路段历年换板和其他全厚式修补的面积，以及中修以上路面维修历史情况。 2.2 路面损坏状况调查 路面破损状况以病害类型、轻重程度和出现的范围或密度三项属性表征。 2.2.1损坏类型和分级： 水泥混凝土面层的断裂病害 贯穿水泥混凝土面层的断裂裂缝，按裂缝出现的方位和板断裂的块数，分为下列 4种病害。 平行或近于平行路面中心线的纵向裂缝。 垂直或斜向路面中心线的横向或斜向裂缝。 从板角隅到斜向裂缝两端的距离小于 1.8cm的角隅断裂。 两条以上裂缝交叉，使板断裂成
7、 3块以上的交叉裂缝和断裂板。 纵向、横向或斜向裂缝和角隅断裂病害，按裂缝缝隙边缘碎裂程度和缝隙宽度，可分为下列 3个轻重程度。 轻微 缝隙边缘无碎裂或错台的细裂缝，缝隙宽度小于 3mm； 或者，填封良好、边缘无碎裂或错台的裂缝。 中等 缝隙边缘中等碎裂（或）错台小于 10mm的裂缝，且缝隙宽度小于 15rnm。 严重 缝隙边缘严重碎裂或错台大于 10mm， 且缝隙宽度大于 15mm。 交叉裂缝和断裂板病害，按裂缝等级和板断裂的块数可分为下列 3个轻重程度等级。 轻微 板被轻微裂缝分割成 2 3块。 中等 板被中等裂缝分割成 3 4块，或被轻微裂缝分割成 5块以上。 严重 板被严重裂缝分割成
8、4 5块，或被中等裂缝分割成 5块以上。 水泥混凝土面层竖向位移类病害 水泥混凝土面层的竖向位移，按产生原因的不同分为下列 2种病害。 沉陷。 胀起。 沉陷和胀起病害，按其对行车的影响可分为下列 3个轻重程度等级。 轻微 车辆以限速驶过时仅引起无不舒适感的轻微跳动。 中等 车辆驶过时有产生不舒适感的较大跳动。 严重 车辆驶过时产生过大的跳动，引起严重不舒适或不安全。 水泥混凝土面层接缝类病害 水泥混凝土路面板接缝处的损坏，按损坏的形态和影响范围可分为下列 6种病害。 接缝填缝料损坏。 纵向接缝张开。 唧泥和板底脱空。 错台。 接缝碎裂。 拱起。 接缝填缝料损坏，按填缝料出现老化、挤出、缺损的情
9、况，可分为 3个轻重程度等级。 轻微 整个路段接缝填缝料情况良好，仅有少量接缝出现上述损坏。 中等 整个路段接缝填缝料情况尚可， 1/3以下的接缝长度出现上述损坏，水和硬质材料易渗入或挤入。 严重 接缝填缝料情况很差， 1/3以上的接缝长度出现上述损坏，水和硬质材料能自由渗人或挤人，填缝料需立即更换。 纵向接缝张开病害，按接缝的张开量可分为 2个轻重程度等级。 轻微 接缝张开 10mm以下。 严重 接缝张开 10mm以上。 唧泥和板底脱空病害，可分为 2个轻重等级。 轻微 车辆驶过时，有水从板缝或边缘外唧出，或者在板接（裂）缝或边缘的邻近表面残留有少量唧出材料的沉淀物； 严重 在板接（裂）缝或
10、边缘的表面残留有大量唧出材料的沉淀物，车辆驶过时，板有明显的颤动和脱空感。 错台病害，按相邻板边缘的高差大小可分为 3个轻重程度等级。 轻微 错台量小于 5mm； 中等 错台量 5 10mm； 严重 错台量大于 10mm。 接缝碎裂病害，按碎裂范围和程度可分为 3个轻重程度等级。 轻微 碎裂仅出现在接缝或裂缝两侧 8cm范围内，尚未采取临时修补措施； 中等 碎裂范围大于 8cm， 部分碎块松动或散失，但不影响安全或危害轮胎； 2.3路面结构强度调查 路表弯沉 通过对试验路段全线采用落锤式弯沉仪（ FWD） 进行动态弯沉测定，可以测量路面的最大弯沉和弯沉盆。通过对路面各结构层模量的反算，应用理论
11、体系分析评定路面的结构承载力。 对于典型路段采用静态弯沉仪（贝克曼梁弯沉仪和承载板）进行测量。为此需要开挖试坑进行量测和取样试验，并与 FWD的测定结果进行对比分析。 接缝传荷能力 接缝结构的传荷能力测定，采用以上方法在接缝处分别测定接缝两侧的弯沉值，用来评定混凝土板的传荷能力。 严重 影响行车安全或危害轮胎。 拱起病害的轻重程度分级，与 2.2.1.条中沉陷和胀起病害相同。 板底脱空状况 混凝土板板底脱空测定，用 FWD和路面雷达进行，主要测定脱空程度和范围。 面层厚度和混凝土强度 钻孔取样主要是为了检测混凝土板本身的强度，以进一步分析损坏原因。根据不同混凝土板的使用状况，分别钻取芯样，测定
12、厚度并进行劈裂试验和抗压强度试验，检验其混凝土的强度。 2.4已承受的交通荷载及预计的交通需求 交通状况、轴载组成及增长率。 交通量调查可查阅各线路交调站的交通量调查资料。轴载调查采用道路动态称重仪进行连续检测；或采用移动式简易轴重仪进行 24h检测，并与同日的交调观测数据对比，得出该路段的 “ 车型交通量标准轴次 ” 转换系数。当采用移动式简易轴重仪进行调查时，前轴因贡献甚小可不进行称重检测。 2.5环境条件 调查沿线气候条件、地下水位以及路基和路面的排水状况等。 三、水泥砼路面状况调查评定 3.1路面破损状况评价指标 旧水泥路面的损坏状况采用断板率和平均错台量两项指标评定。 依据路段破损状
13、况调查得到的断裂类病害的板块数，按断裂缝种类和严重程度的不同，采用不同的权系数进行修正后，由下式确定该路段的断板率（ DBL）， 以百分数表示。 （ 3-1） 式中： i种病害 j种轻重程度的板块数； i种病害 j种轻重程度的修正权系数，按下表 1定； BS 评定路段内的板块总数。 BSWDBD B L ijnimjiji /)(1 1 ijDBijW表 1 计算断板率的权系数 裂缝类型 交叉裂缝 角隅断裂 纵、横、斜向裂缝 轻重程度 轻 中 重 轻 中 重 轻 中 重 权系数 0.60 1.00 1.50 0.20 0.70 1.00 0.20 0.60 1.00 错台调查可采用错台仪或其它
14、方法量测接缝两侧板边的高程差，量测点的位置在错台严重车道右侧边缘内 300mm处，以调查路段内各条接缝高程差的平均值表示该路段的平均错台量。 3.2路面破损状况分级 路面破损状况分为四个等级，各个等级的断板率和平均错台量的分级标准见下表 2。 表 2 路面破坏状况等级评价标准 等 级 优 良 中 次 差 断板率 DBL（） 1 2 5 6 10 11 20 20 平均错台量（ mm） 5 5 6 10 11 15 15 路面状况指数 PCI 85 8470 69 55 54 40 40 3.3接缝传荷能力和板底脱空状况调查评定 3.3.1测定接缝传荷能力的试验荷载应接近于标准轴载的一侧轮载（
15、50KN）。 将荷载施加在邻近接缝的路面表面，实测接缝两侧边缘的弯沉值。按式（ 3-2）计算接缝的传荷系数。 （ 1-2） 式中： Kj 接缝传荷系数； Wu 未受荷板接缝边缘处的弯沉值； 受荷板接缝边缘处的弯沉值。 （）100luj wwklw3.3.2旧混凝土面层的传荷能力分为 4个等级，分级标准见下表 3。 表 3 接缝传荷能力分级标准 等 级 优 良 中 次 差 接缝传荷系数 Kj（） 80 56 80 31 55 31 3.3.3板底脱空可根据面板角隅处的多级荷载弯沉测试结果，并综合考虑唧泥和错台发展程度以及接缝传荷能力进行判别 采用 FWD实测弯沉盆，用几种不同的方法来评定砼路面板
16、的脱空状态。 根据实测弯沉盆曲线来判断板角脱空状况 P弯沉图 3.1 板在荷载 P作用下的变形规律正常脱空 均匀支承的砼路面板在荷载作用下的弯沉随离荷载作用点距离的增大而减小。如果离荷载作用点较远位置的弯沉值比较近位置的弯沉值大，则说明可能存在脱空现象。原理如图 3.1所示。 P 弯沉 图 3.1 板在荷载 P作用下的变形规律 正常 脱空 利用 FWD实测路表弯沉，可以检测出砼板下地基脱空的位置，初估脱空的尺寸，其具体步骤为： 对于所要评定的砼路面，首先进行外观调查，一般缝边唧泥、错台、角隅断裂处，很可能存在脱空，应做为脱空检测的重点； 进行板中 FWD弯沉测定，应用刚性路面结构刚度组成分析方
17、法，评定出地基反应模量 Ki； 进行缝边板角处的 FWD弯沉测定，以获取板角弯沉 Wu,WL接缝传荷系数 Kj； 根据上述的 Wu、 WL,Kj及已知的面板厚度 h， 由回归公式计算出板角荷载作用下的地基反应模量 Kc及接缝的传力杆系数，并计算出 Kc/Ki之值，如 KcKi， 则说明砼板角下存在脱空。因为当砼板均匀支承时，应有 Kc接近 Ki。 四、旧混凝土路面结构参数调查 4.1旧混凝土路面的面板厚度 钻孔取样主要是为了检测混凝土板本身的强度，以进一步分析损坏原因。根据不同混凝土板的使用状况，分别钻取芯样，测定厚度并进行劈裂试验和抗压强度试验，检验其混凝土的强度。 旧混凝土面层厚度的标准值
18、可根据钻孔芯样的量测高度按式（ 4-1）计算确定。 （ 4-1） 式中： 旧混凝土面层量测厚度的标准值（ mm）； 旧混凝土面层量测厚度的均值（ mm）； 旧混凝土面层厚度量测值的标准差（ mm）。 ehhee shh 04.1ehhs4.2旧混凝土面层弯拉强度和弯拉弹性模量 旧混凝土弯拉强度的标准值可采用钻孔芯样的劈裂试验测定结果按式（ 4-2）和式（ 4-3）计算确定。 （ 4-2） （ 4-3） 式中： 旧混凝土弯拉强度标准值（ MPa）； 旧混凝土劈裂强度标准值（ MPa）； 旧混凝土劈裂强度测定值的均值（ MPa）； 旧混凝土劈裂强度测定值的标准差（ MPa）。 64.2621.0
19、spr ffspspsp sff 04.1rfspfspfsps旧混凝土弯拉弹性模量标准值可按式（ 4-4）计算确定。 （ 4-4） 式中： 旧混凝土的弯拉弹性模量标准值（ MPa）； 旧混凝土的弯拉强度标准值（ MPa）。 4.3旧混凝土路面基层顶面的当量回弹模量 旧混凝土路面基层顶面的当量回弹模量标准值，宜采用落锤式弯沉仪（标准荷载 100KN、 承载板半径 150mm， 量测板中荷载作用下的弯沉曲线，按式（ 4-5）和式（ 4-6）确定。 （ 4-5） rfrcfE 9634.00915.010 4cE)63.1503.2460.3( 222.0057.00100 SIwt eE （ 4
20、-6） 式中： 基层顶面的当量回弹模量标准值（ MPa）； 路面结构的荷载扩散系数； 荷载中心处的弯沉值 （ mm）； 距离荷载中心 300mm、 600mm和 900mm处的弯沉值 （ ）。 当采用落锤式弯沉仪的条件受到限制时，也可选择在清除断裂混凝土板后的基层顶面进行梁式弯沉测量后按式（ 4-7）反算或根据基层钻芯的材料组成及性能情况依经验确定。 （ 4-7） 式中： 以后轴重 100KN的车辆进行弯沉测定，经统计整理后得到的原路面计算回弹弯沉值（ 0.01mm） 09006003000wwwwwSI tEEI0w900600300 www 、m04.10137 39 wEt0w五、旧水泥
21、混凝土路面破损处理 5.1裂缝维修 5.1.1对于宽度在 0.5mm以下的非扩展性的表面裂缝采用低粘性胶乳或低粘性环氧树脂等灌注。 5.1.2对宽度小于 3mm的轻微裂缝，可采取扩缝灌浆。 顺着裂缝用冲击电钻扩宽成 1.5 2.0cm的沟槽，槽深可根据裂缝深度确定，最大深度不得超过 2/3板厚。 清除混凝土碎屑，吹净灰尘后，填入粒径 0.3 0.6cm的清洁石屑。 灌入选定的裂缝灌浆材料，可采用聚硫橡胶 :环氧树脂 16:（ 216），配成聚硫环氧树脂灌缝料，拌和均匀并倒入灌浆器中，灌入扩缝内。 用红外灯或装有 60 100W灯泡的长条形灯罩，在已灌缝上加温，温度控制在 50 60 ，加热 1
22、 2小时即可。 5.1.3裂缝大于 3mm， 且无碎裂的裂缝。且修补工艺： 将缝内泥土、杂物清除干净，并确保内无水、干燥。 在缝两边约 30cm的路面上及缝内涂刷一层聚氨脂底胶层，厚度为0.3 0.1mm， 底胶用量为 0.15kg/m2。 将环氧树脂（胶结剂）、二甲苯（稀释剂）、邻苯二甲酸二丁脂（增稠剂）、乙二胺（固化剂）、水泥或滑石粉（填料）组成。采用配合比为胶结剂 :稀释剂 :增稠剂 :固化剂 :填料 100:40:10:8:填料（ 200 400）视缝宽度掺加，按比例配制好，并搅拌均匀后直接灌入缝内。 5.1.4对贯穿全厚的大于 3rnm小于 15mm的中等裂缝，其条带罩面补缝工艺：
23、顺裂缝两侧各约 15cm， 且平行于缩缝切 7cm深的两条横缝，见图 5.1a。 在两条横缝内侧用风镐凿除混凝土，深度以 7cm为宜。 沿裂缝两侧 15cm， 每间隔 50cm打一对钯钉孔，钯钉孔的大小应略大于钯钉直径 2 4mm。 并在二钯钉孔之间打一对与钯钉孔直径相一致的钯钉槽。 用压缩空气吹除孔内混凝土碎屑，将孔内填灌快凝砂浆，把除过锈的钯钉（宜采用 16 螺纹钢筋，长度不小于 20cm） 弯钩长 7cm， 插入钯钉孔内。 将切割的缝内壁凿毛，并清除松动的混凝土碎块及表面尘土、裸石。 应浇筑快凝混凝土，并及时振捣密实，磨光和喷洒养护剂，其喷洒面应延伸到相邻老混凝土面板 20cm以上。 修
24、补块面板两侧，应加深缩缝，并灌注填缝料，见图 5.1b 图 5.1 条带补缝（单位： cm） 1-钯钉； 2-新浇混凝土 5.1.5对宽度大于 15mm的严重裂缝需设置传力杆。 基层强度如果符合规范要求，应整平基层，若低于规范要求应予补强，并严格整平；若基层全部损坏或松软，应按原设计基层材料重新作基层。 处理基层后，应修复、安设传力杆和拉杆，见下图 5.2。 图 5.2 设置传力杆法（单位： cm） 1-保留板； 2-全深度补块； 3-缩缝； 4-施工缝 原混凝土面板没有传力杆或拉杆折断时，应用与原规格相同的钢筋焊接或重新安设。钻具应安装在硬框架上以确保切槽在水平方向和垂直方向都能对齐，安装时
25、应在板厚 1/2处钻出比传力杆直径大约 2 4mm的孔，孔中心距 30cm， 其误差不应超过 3mm。 横向施工缝传力杆直径为 25mm 的光圆钢筋，长度为 45cm， 嵌人相邻保留板内深 22.5cm。 拉杆孔直径宜比拉杆直径大 2 4mm， 并应沿相邻板块间的纵向接缝板厚1/2处钻孔，中心距 80cm。 拉杆采用 16 螺纹钢筋，长 80cm， 40cm嵌人相邻车道的板内。 传力杆和拉杆宜用环氧砂浆牢牢地固定在规定位置，摊铺混凝土前，光圆传力杆的伸出端应涂少许润滑油。 传力杆若安装倾斜或松动失效，应予以更换。 5.2接缝、板边与板角修补 水泥混凝土路面接缝包括纵向施工缝、横向施工缝、横向缩缝等。接缝是水泥混凝土路面的薄弱环节，经常出现接缝填料损坏、纵向接缝张开、接缝板边和板角碎裂等病害，由于这些病害的产生，地面水从接缝渗入，使路面基层强度降低，在行车荷载作用下，导致唧泥、脱空、断板、沉陷等病害的产生。 5.2.1接缝的修补 1.接缝填缝料损坏维修，应符合下列规定 : 清缝。 接缝在作胀缝修理时，应先将热沥青涂刷缝壁，再将接缝板压入缝内。
