水泥混凝土路面采用真空灌漿技術(shù)施工分析
摘要:水泥混凝土路面在我國(guó)已有多年的使用歷史，近年來，我國(guó)現(xiàn)有的水泥混凝土路面有相當(dāng)一部分已接近或超過設(shè)計(jì)年限，隨著交通量的增加，尤其是汽車軸載日益重型化，在連續(xù)荷載作用下，出現(xiàn)路面損壞，使用品質(zhì)下降等情況，水泥混凝土路面最嚴(yán)重的病害路面板的斷板直至破碎，而這種情況往往是由于板下脫空所引起的。如果能解決板底脫空問題，那么水泥混凝土路面的使用年限將大大延長(zhǎng)，板下灌漿技術(shù)是很有效的解決辦法，它是通過對(duì)水泥混凝土路面板下灌注水泥漿液、水泥粉煤灰漿液、水泥砂漿，充實(shí)板底脫空空隙，達(dá)到穩(wěn)定水泥混凝土板塊的目的，改善路面通車狀況的方法。
關(guān)鍵詞:水泥混凝土路面 灌漿技術(shù) 應(yīng)用
水泥混凝土路面是我國(guó)公路路面主要形式之一，在我國(guó)公路網(wǎng)構(gòu)成中占有較大比重。它具有強(qiáng)度高、剛度大、受溫度影響小、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。但水泥混凝土路面接縫較多，對(duì)超載較為敏感，易發(fā)生脫空、唧泥、裂縫等先期病害，從而導(dǎo)致路面的破損。如何治理與預(yù)防脫空、唧泥等病害，搞好水泥混凝土路面的養(yǎng)護(hù)，延長(zhǎng)公路的使用壽命，改善其通行能力，具有十分重要的意義。
一、灌漿加固機(jī)理
灌漿法是指利用液壓、氣壓或電化學(xué)原理，通過注漿把漿液均勻地注入地層中，漿液以填充，滲透和擠密等方式，趕走土顆粒間或巖石裂隙中的水分和空氣后占據(jù)其位置，經(jīng)一定時(shí)間后，漿液將原來松散的土粒或裂隙膠結(jié)成一個(gè)整體，形成一個(gè)結(jié)構(gòu)新、強(qiáng)度高、防水性能好和化學(xué)穩(wěn)定性良好的“結(jié)石體。
二、真空灌漿技術(shù)需要注意的問題
1.真空灌漿技術(shù)是后張預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)施工中的一項(xiàng)新技術(shù)，在我國(guó)應(yīng)用比較少，缺乏相應(yīng)的技術(shù)依據(jù)，同時(shí)真空灌漿施工需要有較高水平的質(zhì)量控制。因此，需要結(jié)合現(xiàn)有的施工材料和設(shè)備，摸索能夠符合預(yù)應(yīng)力施工質(zhì)量要求而又切實(shí)可行的施工工藝。包括對(duì)真空灌漿實(shí)施的施工步驟和技術(shù)措施；預(yù)應(yīng)力孔道制作過程的質(zhì)量保證以及材料、機(jī)械設(shè)備選擇的要求等，從工藝設(shè)計(jì)-材料設(shè)備-施工措施進(jìn)行全面的試驗(yàn)分析和比較，這是實(shí)施真空灌漿技術(shù)的一個(gè)重要內(nèi)容。
2.真空灌漿技術(shù)同時(shí)需要合適的灌漿材料，這是完成真空灌漿技術(shù)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。因?yàn)樵谕ㄟ^施工工藝排除90%以上孔道空氣的同時(shí)，如何改善水泥漿的水灰比，減少由于水泥漿收縮而產(chǎn)生的孔道空隙就顯得尤為重要。因此，和易性好、空隙率低、滲透性小、具有較高強(qiáng)度和耐久性的灌漿材料，是我們研究的主要目標(biāo)之一。
3．編制相關(guān)的施工操作程序，以便于及時(shí)總結(jié)，規(guī)范施工方法，以達(dá)到推廣先進(jìn)的施工工藝，提高工程質(zhì)量的目的。
4.根據(jù)真空灌漿技術(shù)的基本原理，經(jīng)過反復(fù)的分析比較，確定總體的施工方法為：真空→真空+灌漿→灌漿三步法不間斷施工工藝。
三、真空灌漿技術(shù)的基本流程
1、漿體配比設(shè)計(jì) 這種高性能水泥漿與普通水泥漿相比，在原材料的配比方面主要差異為低水灰比和多成份，其目的是為了增加水泥漿的密實(shí)度，改善水泥漿性能，從而達(dá)到高強(qiáng)和耐久的目的。
水泥漿試塊采用70.7×70.7×70.7mm的鋼模型，在常溫下24h后拆模，進(jìn)行試驗(yàn)室養(yǎng)護(hù)。試驗(yàn)結(jié)果表明：水灰比琥小，強(qiáng)度越高，用525#普硅水泥7天強(qiáng)度最大達(dá)到78MPa，大大超過所要求的強(qiáng)度。改選用425#普硅水泥，7天強(qiáng)度最大達(dá)到55MPa以上，因此，選用425#普硅水泥即可達(dá)到要求。
2、真空灌漿施工工藝
(1)預(yù)應(yīng)力筋成孔管材 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件中有采用直束、彎曲和U型束等的布筋方式，金屬波紋管在預(yù)應(yīng)力筋管成孔方面不能滿足小半徑的彎曲及U型束的布筋要求，故采用新型成孔材料——塑料波紋管。與金屬波紋管相比，在強(qiáng)度和耐腐蝕方面，有更好的保護(hù)作用。
(2)．施工步驟 首先，準(zhǔn)備工作
①檢查確認(rèn)材料數(shù)量，種類是否齊備，品質(zhì)是否保證；②檢查機(jī)具是否齊備、完好；③檢查供水、供電是否齊全、方便；④按配方秤量漿體材料，減水劑首先溶于一部分水，待用；⑤按圖所示連接裝好各部件。
第二，試抽真空：將灌漿閥、排氣閥全都關(guān)閉，抽真空閥找開；啟動(dòng)真空泵抽真空，觀察真空壓力表讀數(shù)，即管內(nèi)的真空度，當(dāng)管內(nèi)的真空度維持在時(shí)（壓力盡量低為好），停泵約1分鐘時(shí)間，若壓力能保持不變即可認(rèn)為孔道能達(dá)到并維持真空。
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?。?）攪拌水泥漿 ①攪拌水泥漿之前要求，加水空轉(zhuǎn)數(shù)分鐘，將積水倒凈，使攪拌機(jī)內(nèi)壁充分濕潤(rùn)。攪拌好的灰漿要做至基本御盡。②裝料：首先將稱量好的水（扣除用于溶化減水劑的那部分水）、水泥、膨脹水泥、粉煤灰倒入攪拌機(jī)，攪拌2分鐘；將溶于水的減水劑倒入攪拌機(jī)中，攪拌3分鐘出料；水泥漿出料后應(yīng)盡量馬上進(jìn)行泵送，否則要不停地?cái)嚢?；必須?yán)格控制用水量，否則多加的水全部泌出，易造成管道頂端有空隙；對(duì)未及時(shí)使用而降低了流動(dòng)性的水泥漿，嚴(yán)禁采用增加水的辦法來增加灰漿的流動(dòng)性。
（4）灌漿 ①將灰漿加至灌漿泵中，在灌漿泵的高壓橡膠管出口打出漿體，待這些漿體濃度與灌漿泵中的濃度一樣時(shí)，關(guān)掉灌漿泵，將高壓橡膠管此端接至孔道的灌漿管上，扎牢。②關(guān)掉灌漿閥，啟動(dòng)真空泵，當(dāng)真空度達(dá)到度維持在-0.06～-0.09MPa值時(shí)，啟動(dòng)灌漿泵，打開灌漿閥，開始灌漿，當(dāng)漿體經(jīng)過空氣濾清器時(shí)，關(guān)掉真空泵及抽氣閥，打開排氣閥。③觀察排氣管的出漿情況，當(dāng)漿體稠度和灌入之稠度一樣時(shí)，關(guān)掉排氣閥，仍繼續(xù)灌漿2～分鐘，使管道內(nèi)有一定的壓力，最后關(guān)掉灌漿閥。
?。?）清洗 拆下抽真空管的兩個(gè)活接，卸下真空泵；拆下空氣濾清器和灌漿膠管，清洗灌漿泵、攪拌機(jī)、閥門、空氣濾清器以及粘有灰漿的工具。
四、質(zhì)量控制要點(diǎn)
(1)鉆孔定位。要根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，盡量把孔位設(shè)在脫空深度最大處，每塊水泥混凝土板應(yīng)鉆4～5個(gè)孔。
(2)灌漿。
①嚴(yán)格控制進(jìn)場(chǎng)材料的質(zhì)量，確保達(dá)到要求;
?、趪?yán)格控制配合比，各種材料計(jì)量準(zhǔn)確，且拌和均勻，注重用水量;
?、酃酀{時(shí)若發(fā)現(xiàn)灰漿已從壓過或未壓過的孔溢出時(shí)，應(yīng)及時(shí)用木塞塞緊，10min后拔出木塞;
?、芄酀{機(jī)壓力達(dá)到015～110MPa或水泥灰漿從其它孔溢出或從邊縫、裂縫等處溢出時(shí)，將自動(dòng)停機(jī)或人工停機(jī)，視為壓滿;
?、萁煌刂?，灌漿完成后的板塊，禁止車輛通行，待灰漿強(qiáng)度大于3MPa以上時(shí)方可開放交通。
灌漿技術(shù)作為一種新型的加固技術(shù)，可廣泛地使用到公路施工其他方面，如：高速公路橋頭跳車、軟土地基處理、機(jī)場(chǎng)路加固等。而且由于其處治質(zhì)量主要控制指標(biāo)——彎沉與舊板加鋪瀝青混凝土面層的設(shè)計(jì)指標(biāo)相吻合，具有一定科學(xué)性，所以也適用于舊板加罩瀝青面層的加固處治。大多數(shù)破損板本身的質(zhì)量良好，病害原因主要是由于下承層造成的。有關(guān)資料建議灌漿鉆孔深度一般為混凝土板底3-5cm，根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)，鉆孔深度應(yīng)穿透基層達(dá)到墊層中。傳統(tǒng)的“換板”處治，在破碎時(shí)由于操作人員的失誤或連接桿的傳遞影響，可能造成相臨混凝土板塊不同程度的松動(dòng)或破損，處治一處病害又出現(xiàn)多處新的病害，且只能改善板本身狀態(tài)，正是所謂的“治標(biāo)不治本”，而混凝土板下灌漿通過灌漿壓力可把漿液滲透到相鄰混凝土板下，起到灌漿一塊板加固幾塊板的作用。
總之，由于真空灌漿施工工藝本身有較高水平的質(zhì)量控制，加上采用合理配比的混合材料，采用真空灌漿技術(shù)將能保證孔道灌漿的均勻性，能形成一個(gè)密實(shí)、不透水的保護(hù)層，并能消除孔隙。另外，塑料波紋管是絕緣體，與金屬波紋管相比，具有更強(qiáng)的耐腐蝕性，大大改善了構(gòu)件的防腐蝕性能。因此真空灌漿技術(shù)是確保高質(zhì)量灌漿的一個(gè)強(qiáng)有力的手段。
（中國(guó)混凝土與水泥制品網(wǎng) 轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處）
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水泥混凝土路面是我國(guó)公路路面主要形式之一，在我國(guó)公路網(wǎng)構(gòu)成中占有較大比重。它具有強(qiáng)度高、剛度大、受溫度影響小、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。但水泥混凝土路面接縫較多，對(duì)超載較為敏感，易發(fā)生脫空、唧泥、裂縫等先期病害，從而導(dǎo)致路面的破損。如何治理與預(yù)防脫空、唧泥等病害，搞好水泥混凝土路面的養(yǎng)護(hù)，延長(zhǎng)公路的使用壽命，改善其通行能力，具有十分重要的意義。
一、灌漿加固機(jī)理
灌漿法是指利用液壓、氣壓或電化學(xué)原理，通過注漿把漿液均勻地注入地層中，漿液以填充，滲透和擠密等方式，趕走土顆粒間或巖石裂隙中的水分和空氣后占據(jù)其位置，經(jīng)一定時(shí)間后，漿液將原來松散的土粒或裂隙膠結(jié)成一個(gè)整體，形成一個(gè)結(jié)構(gòu)新、強(qiáng)度高、防水性能好和化學(xué)穩(wěn)定性良好的“結(jié)石體。
二、真空灌漿技術(shù)需要注意的問題
1.真空灌漿技術(shù)是后張預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)施工中的一項(xiàng)新技術(shù)，在我國(guó)應(yīng)用比較少，缺乏相應(yīng)的技術(shù)依據(jù)，同時(shí)真空灌漿施工需要有較高水平的質(zhì)量控制。因此，需要結(jié)合現(xiàn)有的施工材料和設(shè)備，摸索能夠符合預(yù)應(yīng)力施工質(zhì)量要求而又切實(shí)可行的施工工藝。包括對(duì)真空灌漿實(shí)施的施工步驟和技術(shù)措施；預(yù)應(yīng)力孔道制作過程的質(zhì)量保證以及材料、機(jī)械設(shè)備選擇的要求等，從工藝設(shè)計(jì)-材料設(shè)備-施工措施進(jìn)行全面的試驗(yàn)分析和比較，這是實(shí)施真空灌漿技術(shù)的一個(gè)重要內(nèi)容。
2.真空灌漿技術(shù)同時(shí)需要合適的灌漿材料，這是完成真空灌漿技術(shù)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。因?yàn)樵谕ㄟ^施工工藝排除90%以上孔道空氣的同時(shí)，如何改善水泥漿的水灰比，減少由于水泥漿收縮而產(chǎn)生的孔道空隙就顯得尤為重要。因此，和易性好、空隙率低、滲透性小、具有較高強(qiáng)度和耐久性的灌漿材料，是我們研究的主要目標(biāo)之一。
3．編制相關(guān)的施工操作程序，以便于及時(shí)總結(jié)，規(guī)范施工方法，以達(dá)到推廣先進(jìn)的施工工藝，提高工程質(zhì)量的目的。
4.根據(jù)真空灌漿技術(shù)的基本原理，經(jīng)過反復(fù)的分析比較，確定總體的施工方法為：真空→真空+灌漿→灌漿三步法不間斷施工工藝。
三、真空灌漿技術(shù)的基本流程
1、漿體配比設(shè)計(jì) 這種高性能水泥漿與普通水泥漿相比，在原材料的配比方面主要差異為低水灰比和多成份，其目的是為了增加水泥漿的密實(shí)度，改善水泥漿性能，從而達(dá)到高強(qiáng)和耐久的目的。
水泥漿試塊采用70.7×70.7×70.7mm的鋼模型，在常溫下24h后拆模，進(jìn)行試驗(yàn)室養(yǎng)護(hù)。試驗(yàn)結(jié)果表明：水灰比琥小，強(qiáng)度越高，用525#普硅水泥7天強(qiáng)度最大達(dá)到78MPa，大大超過所要求的強(qiáng)度。改選用425#普硅水泥，7天強(qiáng)度最大達(dá)到55MPa以上，因此，選用425#普硅水泥即可達(dá)到要求。
2、真空灌漿施工工藝
(1)預(yù)應(yīng)力筋成孔管材 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件中有采用直束、彎曲和U型束等的布筋方式，金屬波紋管在預(yù)應(yīng)力筋管成孔方面不能滿足小半徑的彎曲及U型束的布筋要求，故采用新型成孔材料——塑料波紋管。與金屬波紋管相比，在強(qiáng)度和耐腐蝕方面，有更好的保護(hù)作用。
(2)．施工步驟 首先，準(zhǔn)備工作
①檢查確認(rèn)材料數(shù)量，種類是否齊備，品質(zhì)是否保證；②檢查機(jī)具是否齊備、完好；③檢查供水、供電是否齊全、方便；④按配方秤量漿體材料，減水劑首先溶于一部分水，待用；⑤按圖所示連接裝好各部件。
第二，試抽真空：將灌漿閥、排氣閥全都關(guān)閉，抽真空閥找開；啟動(dòng)真空泵抽真空，觀察真空壓力表讀數(shù)，即管內(nèi)的真空度，當(dāng)管內(nèi)的真空度維持在時(shí)（壓力盡量低為好），停泵約1分鐘時(shí)間，若壓力能保持不變即可認(rèn)為孔道能達(dá)到并維持真空。
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?。?）攪拌水泥漿 ①攪拌水泥漿之前要求，加水空轉(zhuǎn)數(shù)分鐘，將積水倒凈，使攪拌機(jī)內(nèi)壁充分濕潤(rùn)。攪拌好的灰漿要做至基本御盡。②裝料：首先將稱量好的水（扣除用于溶化減水劑的那部分水）、水泥、膨脹水泥、粉煤灰倒入攪拌機(jī)，攪拌2分鐘；將溶于水的減水劑倒入攪拌機(jī)中，攪拌3分鐘出料；水泥漿出料后應(yīng)盡量馬上進(jìn)行泵送，否則要不停地?cái)嚢?；必須?yán)格控制用水量，否則多加的水全部泌出，易造成管道頂端有空隙；對(duì)未及時(shí)使用而降低了流動(dòng)性的水泥漿，嚴(yán)禁采用增加水的辦法來增加灰漿的流動(dòng)性。
（4）灌漿 ①將灰漿加至灌漿泵中，在灌漿泵的高壓橡膠管出口打出漿體，待這些漿體濃度與灌漿泵中的濃度一樣時(shí)，關(guān)掉灌漿泵，將高壓橡膠管此端接至孔道的灌漿管上，扎牢。②關(guān)掉灌漿閥，啟動(dòng)真空泵，當(dāng)真空度達(dá)到度維持在-0.06～-0.09MPa值時(shí)，啟動(dòng)灌漿泵，打開灌漿閥，開始灌漿，當(dāng)漿體經(jīng)過空氣濾清器時(shí)，關(guān)掉真空泵及抽氣閥，打開排氣閥。③觀察排氣管的出漿情況，當(dāng)漿體稠度和灌入之稠度一樣時(shí)，關(guān)掉排氣閥，仍繼續(xù)灌漿2～分鐘，使管道內(nèi)有一定的壓力，最后關(guān)掉灌漿閥。
?。?）清洗 拆下抽真空管的兩個(gè)活接，卸下真空泵；拆下空氣濾清器和灌漿膠管，清洗灌漿泵、攪拌機(jī)、閥門、空氣濾清器以及粘有灰漿的工具。
四、質(zhì)量控制要點(diǎn)
(1)鉆孔定位。要根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，盡量把孔位設(shè)在脫空深度最大處，每塊水泥混凝土板應(yīng)鉆4～5個(gè)孔。
(2)灌漿。
①嚴(yán)格控制進(jìn)場(chǎng)材料的質(zhì)量，確保達(dá)到要求;
?、趪?yán)格控制配合比，各種材料計(jì)量準(zhǔn)確，且拌和均勻，注重用水量;
?、酃酀{時(shí)若發(fā)現(xiàn)灰漿已從壓過或未壓過的孔溢出時(shí)，應(yīng)及時(shí)用木塞塞緊，10min后拔出木塞;
?、芄酀{機(jī)壓力達(dá)到015～110MPa或水泥灰漿從其它孔溢出或從邊縫、裂縫等處溢出時(shí)，將自動(dòng)停機(jī)或人工停機(jī)，視為壓滿;
?、萁煌刂?，灌漿完成后的板塊，禁止車輛通行，待灰漿強(qiáng)度大于3MPa以上時(shí)方可開放交通。
灌漿技術(shù)作為一種新型的加固技術(shù)，可廣泛地使用到公路施工其他方面，如：高速公路橋頭跳車、軟土地基處理、機(jī)場(chǎng)路加固等。而且由于其處治質(zhì)量主要控制指標(biāo)——彎沉與舊板加鋪瀝青混凝土面層的設(shè)計(jì)指標(biāo)相吻合，具有一定科學(xué)性，所以也適用于舊板加罩瀝青面層的加固處治。大多數(shù)破損板本身的質(zhì)量良好，病害原因主要是由于下承層造成的。有關(guān)資料建議灌漿鉆孔深度一般為混凝土板底3-5cm，根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)，鉆孔深度應(yīng)穿透基層達(dá)到墊層中。傳統(tǒng)的“換板”處治，在破碎時(shí)由于操作人員的失誤或連接桿的傳遞影響，可能造成相臨混凝土板塊不同程度的松動(dòng)或破損，處治一處病害又出現(xiàn)多處新的病害，且只能改善板本身狀態(tài)，正是所謂的“治標(biāo)不治本”，而混凝土板下灌漿通過灌漿壓力可把漿液滲透到相鄰混凝土板下，起到灌漿一塊板加固幾塊板的作用。
總之，由于真空灌漿施工工藝本身有較高水平的質(zhì)量控制，加上采用合理配比的混合材料，采用真空灌漿技術(shù)將能保證孔道灌漿的均勻性，能形成一個(gè)密實(shí)、不透水的保護(hù)層，并能消除孔隙。另外，塑料波紋管是絕緣體，與金屬波紋管相比，具有更強(qiáng)的耐腐蝕性，大大改善了構(gòu)件的防腐蝕性能。因此真空灌漿技術(shù)是確保高質(zhì)量灌漿的一個(gè)強(qiáng)有力的手段。
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