顧玉輝

(石家莊市公路橋梁建設(shè)集團(tuán))

1 概述

(1)改變了傳統(tǒng)的水泥混凝土養(yǎng)護(hù)模式，回避了水泥混凝土強(qiáng)度增長(zhǎng)緩慢而同時(shí)要求施工結(jié)束后快速通車這一主要矛盾。實(shí)現(xiàn)了集中預(yù)制、分散安裝，節(jié)約了傳統(tǒng)工藝中的現(xiàn)場(chǎng)安裝拌和設(shè)備和運(yùn)輸攤鋪的費(fèi)用。

(2)與成本昂貴的快速修復(fù)材料(各種快硬水泥)相比，預(yù)制拼裝板所用的材料是傳統(tǒng)的普通硅酸鹽水泥和鋼筋，修復(fù)成本可大幅下降。

(3)使單板的修復(fù)時(shí)間和單方費(fèi)用大幅減少，現(xiàn)在普通的養(yǎng)護(hù)技術(shù)修復(fù)面積小的單板成本昂貴。預(yù)制拼裝技術(shù)在單板或幾塊板等少量修復(fù)中更顯優(yōu)勢(shì)。

(4)與現(xiàn)澆修復(fù)方式相比，預(yù)制拼裝修復(fù)在施工現(xiàn)場(chǎng)幾乎不排放任何廢水、廢渣，也沒有噪音污染，對(duì)環(huán)境沒有任何影響，因而是一種更環(huán)保的施工方法。

(5)預(yù)制拼裝快速修復(fù)的現(xiàn)場(chǎng)施工幾乎可以不受極端氣候條件的影響，如高低溫、大風(fēng)、小雨天氣的影響，

2 預(yù)制拼裝板平面尺寸與厚度的確定

(1)板塊尺寸與撓度、應(yīng)力的關(guān)系。

以比較常用的參數(shù)進(jìn)行計(jì)算:取面板厚h=24cm;板體混凝土彈性模量E=35 000MPa;泊松比υ=0.15;地基模量k=1 300MPa;荷載為標(biāo)準(zhǔn)軸載BZZ-100置于縱縫邊緣中部，接地壓力p=0.625MPa。計(jì)算結(jié)果見表1和圖1、圖2。

表1 板塊尺寸對(duì)撓度、應(yīng)力的影響

計(jì)算結(jié)果表明:隨著板體尺寸變小，面板撓度加速遞增，兩者呈良好的二次關(guān)系。相反，板體縱向最大應(yīng)力隨面板尺寸變小加速遞減，也滿足二次關(guān)系。說(shuō)明撓度和應(yīng)力都是板體尺寸的敏感因素，當(dāng)板體尺寸稍有變化，撓度和應(yīng)力變化劇烈。

圖1 板塊尺寸與應(yīng)力的關(guān)系

(2)面板厚度對(duì)撓度及應(yīng)力的影響關(guān)系。

計(jì)算參數(shù)取板體混凝土彈性模量E=35 000MPa;泊松比υ=0.15;基層頂面當(dāng)量回彈模量1 300MPa;荷載為標(biāo)準(zhǔn)軸載置于縱縫邊緣中部，接地壓力p=0.625MPa。為了說(shuō)明問(wèn)題，選用1.3m×1.0m 小板和0.6m×0.5m 小板進(jìn)行計(jì)算分析。

圖2 板塊尺寸與應(yīng)力的關(guān)系

①1.3m×1.0m 小板與整板(5.0m×4.0m)的分析比較計(jì)算結(jié)果見表2和圖3、圖4。

表2 面板厚度對(duì)撓度和應(yīng)力影響

圖3 1.3m×1.0m小板厚度與撓度的關(guān)系

圖4 1.3m×1.0m小板厚度與應(yīng)力的關(guān)系

②0.6m×0.5m 小板與整板(5.0m×4.0m)的分析比較

計(jì)算結(jié)果見表3、圖5和圖6。

表3 面板厚度對(duì)撓度和應(yīng)力影響

上述分析表明:板體厚度對(duì)撓度的影響并不顯著。但板體應(yīng)力對(duì)平面尺寸與厚度的變化很敏感，按應(yīng)力等效原則，當(dāng)采用1.3m×1.0m小板時(shí)，其厚度折減量不足2cm。當(dāng)采用0.6m×0.5m小板時(shí)，厚度可以折減7cm。也就是說(shuō)，在相同的條件下，24cm厚的5.0m×4.0m 板、22cm厚的1.3m×1.0m板和17cm厚的0.6m×0.5m 板產(chǎn)生相同的應(yīng)力。這說(shuō)明，在相同的基層頂面當(dāng)量回彈模量條件下，采用薄板可以達(dá)到同等的承載能力。這就從理論上說(shuō)明了即使預(yù)制拼裝板的厚度小于原路面厚度，拼裝板的承載能力也是足夠的。

圖5 0.6m×0.5m小板厚度與撓度的關(guān)系

3 預(yù)制拼裝接縫處理方法

小板預(yù)制板最主要的問(wèn)題是如何防止小板錯(cuò)動(dòng)或翹動(dòng)，提高板塊的穩(wěn)固性，從而實(shí)現(xiàn)板塊間與舊混凝土塊的荷載傳遞。為了比較各種接縫處理的優(yōu)劣，采取了不同的措施。

圖6 0.6m×0.5m小板厚度與應(yīng)力的關(guān)系

方法一:接縫下部填塞大粒徑粗集料，填塞時(shí)盡可能選用單粒石子恰好能填滿縫隙，以充分利用集料的嵌鎖功能來(lái)實(shí)現(xiàn)板間的荷載傳遞。填塞高度不宜過(guò)高，縫隙上部應(yīng)留有2～3cm。接著將配置好的環(huán)氧液灌入填充密實(shí)的縫隙內(nèi)。最后用環(huán)氧砂漿將上部的縫隙密封。采用這種方法處理的縫隙，既能保證預(yù)制板間可靠的粘結(jié)，有效地實(shí)現(xiàn)荷載傳遞，又能防止表面流水浸入板底，使用效果很理想。

方法二:接縫均用環(huán)氧砂漿塞滿。該方法的主要優(yōu)點(diǎn)是板間粘結(jié)性能較方法一強(qiáng)。不足是環(huán)氧砂漿用量大，成本比方法一高，由于環(huán)氧砂漿粘度很大，不易拌和，故工效也比方法一要低得多;此外，由于縫隙底部的環(huán)氧砂漿不接觸空氣，凝結(jié)得很緩慢，若過(guò)早開放交通，則對(duì)其早期傳荷能力影響較大，拼裝整體性稍差。

方法三:縫隙下部(約12cm)填入大粒徑石子，做法同方法一，接著將熔融態(tài)的TST改性瀝青粘結(jié)料澆灌入接縫內(nèi)。用同樣的方法裝入第二層石子，距頂面約1～2cm，然后再澆入TST粘結(jié)料，使其與路面平齊。安裝完成后，大約2h后可開放交通。若需提前通車，可噴水加速冷卻，1h可以開放通行。這種剛?cè)峤Y(jié)合的接縫處理方法，既能達(dá)到良好的荷載傳遞功能，也能滿足縫隙的密封防水要求，使用效果相當(dāng)理想。

方法四:采用W型道橋快速修補(bǔ)材料配制的混凝土進(jìn)行接縫處理。

W型道橋快速修補(bǔ)材料是由80％～95％硫鋁酸鹽水泥、5％～20％硅酸鹽水泥、1.5％～3.0％高效減水劑、0.01％～0.035％鋰鹽和0.05％～0.25％緩凝劑復(fù)配而成的一種快硬早強(qiáng)水泥。其初凝時(shí)間15min，終凝時(shí)間25min。4h的抗折強(qiáng)度為5.4MPa，抗壓強(qiáng)度22.7MPa;1d的抗折強(qiáng)度為7.2MPa，抗壓強(qiáng)度達(dá) 49.8MPa，且具有微膨脹性。這些優(yōu)異性能，特別是早期強(qiáng)度高的特點(diǎn)，使其能在預(yù)制拼裝快速修復(fù)的接縫處理中得以應(yīng)用。

4 結(jié)論

通過(guò)對(duì)預(yù)制拼裝快速修復(fù)技術(shù)的研究，總結(jié)如下。

(1)采用2.5m×2.0m小塊預(yù)制拼裝板進(jìn)行混凝土路面的快速修復(fù)是所有快速修復(fù)技術(shù)中用時(shí)最短、占用道路面積最小、對(duì)交通影響最小的一項(xiàng)實(shí)用技術(shù)，是真正意義上的無(wú)阻礙交通快速修復(fù)。預(yù)制拼裝混凝土路面能夠達(dá)到新建路面使用功能。預(yù)制拼裝板應(yīng)采用與原路面板相同的厚度。

(2)為了保證混凝土板塊間傳遞荷載，接縫采用小石子灌環(huán)氧液保證傳遞荷載，用TST彈塑體作上層填塞，可以保證行車平穩(wěn)、舒適、耐久性好，預(yù)制拼裝路面的傳荷系數(shù)不小于原有路面的傳荷系數(shù)。

(3)水泥混凝土路面預(yù)制拼裝快速修補(bǔ)技術(shù)研究，對(duì)水泥混凝土路面、機(jī)場(chǎng)跑道的快速修復(fù)，以及由于自然災(zāi)害對(duì)路面造成破壞的快速搶修具有重要的實(shí)用價(jià)值，并具有良好經(jīng)濟(jì)效益。

[1] 公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范(JTG D40-2002)[S].