旧水泥混凝土路面检测

CHANGSHA UNIVERSITY OF SCIENCE & TECHNOLOGY
2016 年 4 月
摘要
原有旧水泥混凝土路面大修、改建一般采用加铺沥青面层的方式，加铺层设计是在对
现有路面结构性能作出正确评定的基础上进行的。

为此，需要对原有混凝土路面的损坏状
况进行调查和评价，对路面的结构状况、承载能力进行检测和评定。

根据评定结果，可以
判断路面是否需要加铺或预估剩余使用寿命，分析路面损坏的原因及提出处理措施，由此
提出具体的改建方案和对策。

根据调查结果正确评定现有路面的使用状况是旧路面维修的关键。

一、旧水泥路面检测及意义
路面检测数据是路面使用性能评价和预测的前提，也是进行道路养护和改扩建的主要依
据。

准确详实的检测结果，是对原路面进行使用性能评价及制订沥青加铺层设计方案的前提条件。

通过对旧水泥路面的检测与评定，了解路面的结构现况，采取相应的修复措施，并为加铺层结构设计提供依据。

在沥青层加铺前，掌握原水泥混凝土路面实际破坏、病害类型、破坏程度等情况，并对破
损的水泥板进行处治，使水泥板处于稳定的状态，为道路改造设计提供依据，对保证沥青加铺层的稳定、耐久性具有十分重要的意义。

这也是解决反射裂缝和保证加铺成功至关重要的一环。

二、旧水泥路面检测内容
旧水泥路面检测分为路面损坏状况检测、原路面承载能力检测、平整度及抗滑性能调查。

在旧水泥混凝土路面改造之前，需对旧水泥混凝土路面进行调查，旧水泥混凝土路面
调查检测内容主要包括：
1）公路修建及养护技术资料：路面结构及材料组成、接缝构造及养护历史等；
（2）路面损坏状况：损坏类型、轻重程度、范围等；
（3）路面结构强度：路表弯沉、接缝传荷能力、板厚等；
对原水泥路面路况、路表弯沉、板厚、接缝传荷能力、构造深度进行检测，主要针对水泥混凝土路面破损状况、结构层状况等进行检测[1]。

检测指标检测内容调查方法
裂缝、短板纵向、横向裂缝、板
角断裂、交叉裂缝
（断裂板）
记录裂缝的位置、长
度、宽度、深度等
观测汽车通过时，板
竖向位移沉陷、拱胀是否活动，判断面板
滑移的方向、程度记
录接缝材料有无和
目测后用皮尺丈量
填缝料损坏
侧壁黏着情况，接缝
材料溢出情况和脱落
情况
接缝类
唧泥观测判断面板上是否
有泥土、记录所处位
目测置
错台测量错台高差、长度错台仪
接缝挤碎记录接缝两侧水泥板
破碎情况
路面处理后，旧水泥
目测
表面病害磨损、露骨、坑洞路面不作为表面层，目测后用皮尺丈量
可不调查
路面各种破损的损坏范围按实测损坏面积计，不规则形状的损坏面积按当量矩形面积估算。

对于各种单条裂缝，其损坏面积按裂缝长度乘以0．2换算系数计算。

同一板块内存
在多种病害或轻重等级时，以最显著的种类或最重要的程度计。

调查结果应按破损类型、破损范围及其严重程度。

三、路面结构承载能力的检测
路面结构承载能力检测指标为路面弯沉值。

通常采用无破损测试的方法，在路表面测定路面结构的最大弯沉值或弯沉盆，通过分析判断结构的承载能力。

弯沉和弯沉盆测定结果可以用于：
①检查旧水泥路面板的脱空情况；
②分析旧水泥路面接缝的传荷能力；
③估算路基和路面结构层的模量值；
④评定路面结构的承载能力或剩余寿命。

对于板块较完整的水泥路面，由于水泥路面板具有较高的回弹模量值，加铺沥青层时重点是分析水泥混凝土路面接缝的传荷能力和检查水泥路面板的脱空情况。

由于水泥路面板接缝两侧相邻板产生的竖向位移差，会造成沥青加铺层出现较大的剪应力，这是沥青加铺层产生荷载反射裂缝的最主要原因，因此采用贝克曼梁法检测相邻板的弯沉差来评价接缝传荷能力效果更佳[2]。

检测水泥混凝土板板底脱空采用的方法主要有：贝克曼梁法、FWD落（锤式弯沉仪）法、
路面雷达检测法和声振法。

注意事项：各种水泥混凝土板板底脱空检测方法主要优缺点，建议在有条件的情况下，可以考虑选用雷达检测的基础上另选一种方法（如FWD法）进行配合检测，可以达到测试精度高、可信度高的效果，这样就可以准确地对脱空部钻孔压浆进行补强，但是雷达检测法是目前世界上正在推广的先进技术，使用不广泛。

由于仪器方面的限制，本论文实体工程中的检测方法均采用贝克曼梁法检测板底脱空情况。

确定了检测设备为贝克曼梁，在检测工作中，水泥路面板块静回弹弯沉测定应采用5．4m长杆弯沉仪，BZZ一100标准轴载检测车。

根据我国公路修建状况和检测仪器的实际情况，专家们推荐凡弯沉值超过0．2mm的，应确
定为板底脱空。

承载能力检测主要是检查水泥路面板的脱空情况和分析水泥混凝土路面接缝的传荷能力，所以弯沉测量应分两批进行。

第一批分别对每块板的中部进行弯沉测量，第二批分别对每条接缝两侧的板边进行弯沉测量。

两批弯沉值计入不同的表格中。

板中的弯沉用以分析板下是否脱空和反算板的回弹模量；板边的两个弯沉值的平均值可用以分析板边的支承情况，两个弯沉值之比则用以评价接缝的传荷能力。

值得注意的是，水泥面板
内的温度梯度会使板产生翘曲变形。

正温度梯度大时，板中部可能拱起而出现同基层顶面
的脱空。

这时，在板中进行弯沉测定的数值明显大于正温度梯度较小时或负温度梯度时测定的结果。

而在负温度梯度大时，板角隅会卷起而出现与基层顶面的脱空，使板角的弯沉测定值明显大于正温度梯度时的测定结果。

因此，为了避免温度梯度引起的板底脱空的影响，板中弯沉测定应选在出现负温度梯度或者正温度梯度小的夜间到清晨时段进行。

而板边的测定情况正好相反，应选在白天进行。

四、路面行驶质量和抗滑能力的测定对于路面行驶质量的测定，宜采用车载式颠簸累计仪快速检测。

小范围的抽样调查，可采用连续式平整度仪或三米直尺检测。

各种方法的测定结果应建立其与国际平整度指数之间的关系。

路面抗滑能力的调查指标为轮胎与路面的摩擦因数。

调查设备可采用摆式摩擦因数(BPN)仪和横向力系数(SFC) 测定仪。

高速公路和一级公路，宜采用横向力系数测定仪。

摆式摩擦因数的调查应在每个评定路段选测5个测点，每个测点重复测定5次，取其均值作为该测点的测量值，5个测点的平均值作为该路段的测值[3]。

五、旧水泥路面状况技术评定在具体的道路状况评价中我国通常采用公路路面状况指数(PCI) 作为衡量道路的损坏状况的指标。

根据公路技术状况分为五个等级，
公路路面状况指数(PCI) 的计算公式为：
式中：PCI 一道路路面状况指数；一系数，水泥路面采用10．66；，一系数，水泥路面采用0．461；
DR-路面破损率。

脱空度(V) 和板中弯沉值是路面结构承载能力的评定指标，用来说明旧路面脱空的严重
程度。

脱空是水泥路面常有的病害，脱空处理不好，会导致旧水泥板在荷载作用下断裂、
沉陷等严重的结构性破坏，直接影响到旧水泥板上的沥青加铺层使用性能。

在对水泥路面状况进行评定时，必须对板下脱空给予高度重视。

检测板下脱空情况主要有四种方法：目测经验法、弯沉检测法、声振法检测法和探地雷达检测法。

弯沉检测法通过对混凝土板的实测弯沉值进行分析比较，结合路面实际破损状况判断板下是否存在脱空，这是一种近似的判断方法，很难准确估计出脱空的范围。

运用超声波和探地雷达法可以精确的检测出板下脱空的高度和范围[4]。

接缝传荷系数(Kj) 也是路面结构承载能力评定的一个重要指标。

在车轮荷载的作用下，水泥路面接缝处相邻板边往往会产生较大的竖向位移或竖向位移差，这是引起水泥路面上沥青加铺层出现反射裂缝的重要原因之一。

正确评价接缝的使用性能对选择合适的措施防止反射裂缝极为重要。

目前我们主要采用接缝传荷系数来评价接缝的使用性能。

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(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。

六、旧水泥路面使用性能及承载能力的检测评价
构造深度检测评定路面构造深度，是指一定面积的路表面凹凸不平的开口孔隙的平均深度。

试验方法：将已知体积的砂，摊铺在所要测试路表的测点上，量取摊平覆盖的面积。

砂的体积与所覆盖平均面积的比值，即为构造深度。

主要用于评定路面表面的宏观粗糙度、排水性能及抗滑性。

路面损坏状况是路面结构的物理状况和承载能力的反映表现。

路面主要的损害形式为：面层断裂、变形、接缝损坏、表层损坏和修补损坏5大类。

面层断裂损坏主要指纵向、横向、斜向裂缝，也包括交叉裂缝和破碎板，以及板角断裂；变形类损坏主要包括卿泥、错台、沉陷、
隆起和拱起等破坏；接缝损坏主要包括接缝碎裂和填缝材料损坏；表层损坏主要包
括纹裂或网裂和起皮、坑洞等[5]
路况调查主要采用人工沿全线徒步行走的方式进行，同时采用卷尺、钢尺等工具进行测定。

通过实际调查，列出各种破坏类型、破坏程度以及破坏范围，将这些数据填入表中，按照调查的
路段来汇总。

不同等级的道路其路段长度不同。

二级公路及以下等级的公路，一般选取一公里为
一个路段；在具体调查时路段选取应参考行政区划、公路里程桩等以便调查。

路面结构的承载能力采用板中代表弯沉值来评价。

路表面在荷载作用下的回弹弯沉值，可以反映路面的结构承载能力。

本工程中采用贝克曼梁测定静弯沉，根据国内外已有的工程实践及专家经验总结出，在实际评定时，以弯沉值>20(O．Olmm)为标准判定是否存在板底脱空，同时结合雨后观察唧泥现象、边缘和角隅处锤击听音等经验方法加以综合判断。

本次弯沉测量分机动车道、非机动车道两部分进行。

对全线机动车道按20米的间距，每车道测2个点进行弯沉检测；对非机动车道抽取具有代表性的8公里按20米的间距，单侧非机
动车道测2个点进行弯沉检测[6]。

七、总结
对旧水泥路面的检测，应重视对路面路况进行全面的调查、评价，通过对旧水泥路面常用的检测方法进行研究，总结出旧水泥路面检测主要分为路面损坏状况检测、原路面承载能力检测、
平整度及抗滑性能调查。

检测工作完成后，要对检测数据进行整理分析，来评价旧水泥路面的状况。

旧水泥路面的状况评价指标有断板率(DBL)和路面状况指数(PCI) 、板下脱空度(V) 和板中弯沉值、接缝传
荷系数(K{) 、平整度(o) 。

最后根据路面损坏程度，以及参考未来路面的通过能力和预测的交通量和交通荷载等各方面，采取不同的改善措施，从而保证路面在设计年限内不出现结构型破坏。

参考文献
[1]蔡舒岚. 旧水泥路面检测评价及加铺沥青面层技术研究[D]. 西安：长安大学，
2007
[2]姚祖康. 水泥混凝土路面设计[M]. 合肥：安徽科学技术出版社，1999
[3]胡凡. 湘西怀化改扩建旧水泥路面检测评价与加铺沥青层数数值模拟分析
[D]. 长沙：长沙理工大学，2013
[4]聂友芳. 路面检测评价方法的研究[J]. 公路与汽运，2003（4）
[5]张志伟. 水泥混凝土路面脱空板压浆工艺[J]. 山西建筑，2004（3）
[6]吕振国. 水泥混凝土路面使用状况评定及破损分析[J]. 公路交通科技，2011,7（12）。