王鳳絨

近年來(lái)，由于我國(guó)汽車工業(yè)發(fā)展得到長(zhǎng)足進(jìn)步，裝載汽車尺寸增加，載量也逐漸增大。在道路上出現(xiàn)了大量超載超限車，造成我國(guó)很大一批公路水泥路面出現(xiàn)破損情況，由于水泥路面在我國(guó)20世紀(jì)90年代初是用得最多的路面類型，現(xiàn)在仍占有很大比重，許多水泥路面相繼出現(xiàn)破損，為了及時(shí)發(fā)現(xiàn)路面破壞方式及破損具體位置，采用落錘式彎沉儀(Falling Weight Deflectometer，簡(jiǎn)稱FWD)對(duì)其進(jìn)行測(cè)定，并根據(jù)水泥路面破損情況制定相宜的養(yǎng)護(hù)維修辦法，提高路面使用品質(zhì)，增長(zhǎng)其使用年限。

1 水泥路面破損類型

破損嚴(yán)重程度可分為輕微，中度，嚴(yán)重三種不同情況，水泥混凝土路面損壞分類如下:

1)斷板類破損:包括板角斷裂，D形裂縫，縱向裂縫，橫向裂縫，斷坡等。

2)接縫類破損:包括接縫材料損壞，接縫脫開(kāi)，無(wú)接縫料，縫被砂石塵土填塞，邊角剝落，唧泥，錯(cuò)臺(tái)(臺(tái)階)，拱起(翹曲)等。

3)表面類破損:包括表面曲狀細(xì)裂縫，層狀剝落，起皮，露骨，集料磨光，坑洞等。

4)其他破損:如板塊沉陷、脫空等。

2 落錘彎沉儀的使用方法及測(cè)試原理

落錘彎沉儀屬于無(wú)破損類檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果可靠性高，檢測(cè)過(guò)程標(biāo)準(zhǔn)，是發(fā)現(xiàn)路面破壞方式及破損位置的最佳儀器，故采用落錘彎沉測(cè)定儀進(jìn)行板底脫空判斷，以確定合理的維修計(jì)劃。

2.1 使用方法

FWD是一種脈沖動(dòng)力彎沉儀，它模擬車輛荷載對(duì)路面或道床施加的瞬時(shí)沖擊作用，得到路面或道床瞬時(shí)變形情況，其測(cè)量結(jié)果比較精確，信息量大。一般可記錄三方面數(shù)據(jù):1)落錘點(diǎn)最大彎沉;2)以落錘點(diǎn)為中心的彎沉盆曲線;3)彎沉盆各點(diǎn)隨時(shí)間變化的時(shí)程曲線。落錘式彎沉儀議決盤(pán)算機(jī)體系控制下的液壓體系啟動(dòng)落錘裝置，使肯定質(zhì)量的落錘從肯定高度自由落下，打擊力作用于承載板上并轉(zhuǎn)達(dá)到路面，從而對(duì)路面施加脈沖荷載，導(dǎo)致路面外貌孕育發(fā)生瞬時(shí)變形，散布于距測(cè)點(diǎn)差異間隔的傳感器檢測(cè)結(jié)構(gòu)層外貌的變形，紀(jì)錄體系將信號(hào)傳輸至盤(pán)算機(jī)，即測(cè)定在動(dòng)態(tài)荷載作用下孕育發(fā)生的動(dòng)態(tài)彎沉及彎沉盆。落錘式彎沉儀能夠模擬行車荷載作用，檢測(cè)路面的動(dòng)態(tài)彎沉盆。

2.2 測(cè)試原理

FWD作為一種動(dòng)態(tài)檢測(cè)設(shè)備，同路面實(shí)際的工作狀態(tài)和材料的性質(zhì)是相符的，這對(duì)于研究路面的動(dòng)態(tài)特性是有潛力的。路面在動(dòng)力荷載和靜力荷載作用下的反應(yīng)是不同的，利用FWD實(shí)測(cè)彎沉盆來(lái)反算路面結(jié)構(gòu)各層的動(dòng)態(tài)模量，是研究、試驗(yàn)的重要手

3 混凝土板底脫空測(cè)試示例

3.1 路況資料

表1 路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)表

段和途徑。截距法目前認(rèn)為是一種比較理想的水泥路面破損檢測(cè)方法，利用FWD對(duì)水泥混凝土路面施加分級(jí)荷載，然后利用荷載板中心的彎沉與相應(yīng)的分級(jí)荷載畫(huà)出荷載彎沉圖，從而適應(yīng)道面結(jié)構(gòu)快速、非破損評(píng)定的需要。利用回歸分析做出荷載彎沉的線性回歸曲線，通過(guò)回歸直線的截距來(lái)判斷路面破損情況。

陜西某二級(jí)公路設(shè)計(jì)速度60 km/h，地處干旱少雨地區(qū)。公路自通車以來(lái)，由于當(dāng)?shù)孛禾抠Y源豐富，大量超載運(yùn)煤車造成路面破壞，為了及時(shí)發(fā)現(xiàn)路面破壞方式及破碎具體位置，采取落錘式彎沉儀測(cè)定路面破壞位置。路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)見(jiàn)表1。

3.2 測(cè)試過(guò)程

1)對(duì)水泥路面塊板編號(hào)并通過(guò)水泥路面外觀觀測(cè)初步判斷水泥路面破損位置，對(duì)路面破損可疑點(diǎn)通過(guò)落錘彎沉儀測(cè)試確定。

2)對(duì)路線水泥混凝土塊板路面施加分級(jí)荷載見(jiàn)表2，利用荷載板中心的彎沉與相應(yīng)的分級(jí)荷載畫(huà)出荷載彎沉圖，通過(guò)回歸分析做出荷載彎沉的線性回歸曲線，見(jiàn)圖1。

表2 分級(jí)加載荷載及數(shù)據(jù)

圖1 線性回歸曲線

以彎沉為橫坐標(biāo)x，荷載為縱坐標(biāo)y，將相應(yīng)的數(shù)據(jù)繪制成散布圖。由于彎沉與荷載符合線性關(guān)系，線性回歸分析的表達(dá)式為y=a+bx，其中，a為常數(shù)項(xiàng);b為回歸系數(shù)。a與b的計(jì)算如下:

將彎沉、荷載代入公式計(jì)算得到:

y=6.93+1.289x。

3)通過(guò)回歸直線的截距來(lái)判斷脫空情況，如果線性回歸曲線在彎沉軸的截距小于50 μm，則認(rèn)為板底不脫空，否則認(rèn)為板底存在脫空。

其中，a=6.93 μm＜50 μm，故該測(cè)點(diǎn)板底不脫空。

4 養(yǎng)護(hù)維修

1)輕微破壞維修辦法。a.超薄層修補(bǔ)。先將光滑的路面露骨或龜裂表面處鑿毛，然后在涂刷過(guò)同一成分的水泥砂漿的區(qū)域內(nèi)，攤鋪拌和好的快速修補(bǔ)水泥砂漿;當(dāng)水泥混凝土存在水氣、低洼、不密實(shí)時(shí)應(yīng)用原漿補(bǔ)齊壓實(shí)，直到表面全部密實(shí)、整平為止。b.裂縫修補(bǔ)。對(duì)于寬度小于3 mm的輕微裂縫，采用灌漿法;對(duì)于貫穿整個(gè)板厚大于3 mm小于25 mm的中等裂縫，采用條帶罩面進(jìn)行補(bǔ)縫;對(duì)寬度大于25 mm的嚴(yán)重裂縫采用全深度補(bǔ)塊。

2)嚴(yán)重破壞維修辦法。a.嚴(yán)重破碎處理。用沖擊錘將板打碎，移開(kāi)碎板，用C15素混凝土對(duì)路面基層補(bǔ)強(qiáng)，再澆筑標(biāo)號(hào)不小于C30的混凝土板。b.脫空處理。如果板塊邊角有唧泥現(xiàn)象，即認(rèn)為該板塊脫空，或該板塊的彎沉大于0.2 mm，也認(rèn)為該塊脫空。對(duì)脫空板實(shí)施灌漿法，灌漿后仍以彎沉作為控制指標(biāo)。要保證新老混凝土的良好結(jié)合及修補(bǔ)混凝土的耐久性，在施工時(shí)必須做到:修補(bǔ)地段清潔，沒(méi)有粉粒、油污等降低粘結(jié)力的介質(zhì);處理面要干燥、找底，即在凹凸不平的舊水泥混凝土路面上先涂刷一層同一水灰比的砂漿，能保證新老混凝土的完好結(jié)合;拌料均勻，否則會(huì)出現(xiàn)局部收縮或膨脹，提高修補(bǔ)質(zhì)量。

5 結(jié)語(yǔ)

落錘彎沉儀測(cè)試水泥混凝土破損是比較理想的檢測(cè)路面破損的儀器，適應(yīng)道面結(jié)構(gòu)快速、非破損評(píng)定的需要，檢測(cè)結(jié)果可靠性高，檢測(cè)過(guò)程標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范，是發(fā)現(xiàn)路面破壞方式及破損具體位置的最佳儀器。板底脫空作為最難發(fā)現(xiàn)的水泥路面破損類型，用該方法不但能快速發(fā)現(xiàn)且可靠性高，為合理制定水泥路面維修措施提供可靠依據(jù)，是值得推廣的非破損檢測(cè)方法。

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