水泥混凝土路面几种常用修复方法

水泥混凝土路面几种常用修复方法

作者：姜艺李硕

摘要：在车辆荷载、气温、雨雪等多种因素的共同作用下，水泥混凝土路面将不可避免地出现不同程度的损毁，该文介绍几种在美国常用的修复水泥混凝土路面的方法，这些方法包括混凝土路面惨复(Concrete Pavement Restoration)、砸裂和固定(Cracking and Seating)(常译为破碎和固定)、混凝土破碎(Rubblizing)以及锯缝和填缝(Sawing and Sealing)。这些方法和技术的应用，取决于设计者和决策者对多种因素的综合考虑。这些因素包括路况、交通量、费用和施工力量等，尤其需要强调的是，施工质量是保证任何路面修复方法效果的关键，应该予以高度重视

至20世纪60年代末，美国基本上完成了庞大的国家公路系统建设。美国现有约130万km的州管公路和4 700万km的地方公路，现在很少建造新公路，但是每年却需要花费大量的资金用以维修现有公路。与美国不同的是，中国的公路建设正方兴未艾，尤其是高速公路的建设，可谓是突飞猛进。随着时间的推移，这些公路的路面迟早会由于老化和损毁而需要修复。由于美国在公路维修方面积累了较丰富的经验，本文主要介绍几种在美国常用的修复水泥混凝土路面的方法，以期对中国的公路维修有所借鉴和帮助。

在车辆荷载、气温、雨雪等多种因素的共同作用下，随着公路的使用年限增长，水泥混凝土路面将不可避免地出现不同程度的损毁。如何修复被损毁的水泥路面，取决于路况、损毁原因、交通量、经费以及设计者对路面各方面的综合考虑。最常用的修复方法有以下几种：

(1)混凝土路面修复(Concrete Pavement Restoration)。此技术主要用于对水泥混凝土路面的局部维修。原路面的整体结构应基本完好，但有局部路面板裂缝，伸缩缝损坏，或路面摩擦系数偏低等损毁。

(2)砸裂和固定(Cracking and Seating)。亦被译成“破碎和固定”，此方法用于在旧水泥混凝土路面上加铺一层沥青混凝土面层。其步骤是先将水泥路面板横向等距离砸裂并压实，然后加铺沥青路面。砸裂和固定法的目的是避免或减少沥青路面的反射裂缝。

(3)混凝土破碎(Rubblizing)。此方法将旧水泥混凝土路面板击碎成一定尺寸的混凝土块，以形成类似于砾石基层的水泥块基层。在此基层上加铺水泥或沥青混凝土面层。此方法可根除沥青混凝土面层的反射裂缝。

(4)锯缝和填缝(Sawing and Sealing)。此方法先在旧水泥混凝土面层上加铺沥青混凝土面层，然后沿水泥板接缝处将沥青面层锯缝并填缝。这是为了将反射裂缝固定在锯缝下面。由于锯缝已被填充，可防止水分沿缝进入路面结构引起路面受损。

1 混凝土路面修复

水泥混凝土由于施工不当、重复荷载、气候影响及材料老化等诸方面原因，导致路面局部破损，此时应该进行及时修补，以防破损的进一步蔓延，从而起到延长路面寿命的作用。混凝土路面修复包括多种混凝土路面的局部修复方法。本文仅简单介绍其中3种。这类维修方法适宜用于整体结构尚好但有局部损毁的混凝土路面。

(1)灌浆加固(Slab Stabilization或Underseal)。将氧化沥青或水泥浆注入基层以填充混凝土板下空隙并重建路面板的均匀整体强度。加固前首先要确定基层的空隙所在位置，然后钻孔和灌浆。路面基层的空隙通常位于路面的伸缩缝及边角附近。对混凝土路面的弯沉测试是常用的确定面层下面是否有空隙的方法。混凝土板的错台和边角破损也常意味着板下有空隙。另外，伸缩缝附近路面上若常有水迹和泥痕，也表明水泥板下有缝隙而需灌浆加固。

灌浆加固钻孔时必须掌握钻头对水泥路面板的压力，压力过大将会导致水泥板底部破损。灌浆时也需掌握压力泵的压力以控制灌浆速度。灌浆速度一般在5．5L／min左右为宜。灌浆加固的位置通常在接缝两边对称处。图1显示一常用的车道上灌浆位置尺寸图。

(2)碎裂修补(Patch)。碎裂修补包括板体全深度修补(Full Depth Patch)和部分深度修补(PartialDepth Patch)。全深度碎裂修补用于修补比较严重的板体破损，而部分深度破碎修补则用于修补较浅的板体表层损坏。全深度碎裂修补的板体和现有混凝土板体之间装有传力杆。研究(Jiang and McDaniel 1993)发现全深度碎裂修补能比较有效和持久地改善路况。而部分深度修补的路面只能维持一年左右，许多修补处就出现损毁。其原因应归于修补处混凝土与旧板体的不连续性而引起的应力集中。因此研究者建议慎用或不用部分深度修补，而均以全深度修补取而代之。

Jiang和McDaniel(1993)还采用和评估了如图2所示的倒T形全深度碎裂修补。这种方法除了将损毁的板体及其下面的基层清除外，还将邻接板体下的一部分基层清除。然后在被清除的地方灌注水泥混凝土。这种修补不需传力杆。实际使用表明这种修补效果甚佳，具有很好的持久性和板体间的传载性。

(3)金刚石研磨(Diamond Grinding)。金刚石研磨用于修复路面平整度、消除错台、增加摩擦系数及修正路拱横向坡度。图3是运行中的金刚石研磨机的照片。这种技术应用于结构状况较好但平整度和摩擦系数较差的路面。它的效果好坏很大程度上取决于研磨机的设备质量及对设备的操作。适当的操作及对运行的严格监控对路面修整后的质量至关重要。Jiang和McDaniel(1993)所做的观测表明金刚石研磨后的路面的平整度和摩擦系数都得到了显著的改善。他们还发现改善后的路面平整度能保持很多年。但是，摩擦系数的改善却只能保持6～7年。

2砸裂和固定

如前所注，Cracking and seating可被译成“破碎和固定”，但本文作者认为其中的“破碎”译意不尽贴切，应译为“砸裂和固定”为好。当水泥混凝土路况破损到一定程度时，局部修复就不再有效。为此，有必要在水泥混凝土路面上加铺一层沥青混凝土面层。然而，若不对原面层做适当处理，新面层就不可避免地要出现反射裂缝。破碎和固定是一种既能有效地控制罩面层反射裂缝，又能利用被覆盖的混凝土板体承载能力的一种方法。它是先将混凝土路面板隔一定距离沿横向砸裂，再将砸裂的混凝土板压实，然后在这样处理后的路面上加铺沥青混凝土面层。砸裂和固定的目的是将混凝土板的纵向长度大大缩小，以大幅度地减少由温度变化所引起的板体的水平位移，从而达到削弱和减少加铺层的反射裂缝。图4是用以将路面板砸裂的机械锤。每次所砸横向裂纹应该贯穿于整个车道宽度。裂纹和裂纹之间的距离一般是30～45 cm。水泥板砸裂的要领是板体裂而不分。裂是为了保证每小块板体有独立的温度水平位移。不分是指被砸裂处不能有明显