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1 水泥混凝土材料特性分析

從組成成分角度分析，水泥混凝土屬于多相混合材料，是一系列物理化學(xué)反應(yīng)的結(jié)果，水泥等膠凝材料與水發(fā)生水化反應(yīng)后，放出熱量同時產(chǎn)生膠凝物質(zhì)，膠凝物質(zhì)均勻填充于粗細骨料之間，使其緊密結(jié)合成一個整體；待混合物凝結(jié)硬化后，形成一種強度、剛度及硬度均較高的人工石材。經(jīng)歸納，水泥混凝土具備以下幾個典型特點。

（1）良好的施工和易性，水泥遇水后，隨即發(fā)生水化反應(yīng)，在初凝前處于高流塑狀態(tài)，在具體施工過程中，能夠較容易地澆筑到各型的混凝土模板內(nèi)，經(jīng)人工振搗后，形成均勻致密的混凝土結(jié)構(gòu)。

（2）較高的穩(wěn)定性，在水泥混凝土水膠比合理的前提下，經(jīng)標(biāo)準的澆筑、振搗及養(yǎng)護后，水泥混凝土不會出現(xiàn)骨料離析及表面泌水等病害，工程穩(wěn)定性較高。

（3）較高的工程經(jīng)濟性，用于拌和混凝土的各類原材料取材方便、成本低廉，混凝土拌和工藝簡單，且拌和過程中無須特定的控制工藝，故工程經(jīng)濟性較高。

2 水泥混凝土路面試驗檢測技術(shù)

（1）為了確保水泥混凝土路面在運營階段的可靠性，在通車前，必須對路面的各項路用性能進行量化評價，將量化結(jié)果與規(guī)范對比，及時發(fā)現(xiàn)路面施工中的不足和安全隱患，以便于第一時間采取處治措施。

（2）路面試驗檢測是獲取路面路用性能的最佳途徑，能夠?qū)崿F(xiàn)路面通行能力的客觀、量化評價，且也是路面進行病害處治與定期養(yǎng)護的重要參照。

（3）目前，市政道路中常見的路面路用性能檢測技術(shù)主要包括：承載能力檢測、路面抗滑移性能檢測、路面平整度檢測及路面病害檢測。

2.1 路面破損情況試驗檢測

（1）針對水泥混凝土路面形式常用的檢測方案有以下兩大類，即：智能輔助檢測和人工檢測兩種，其中，人工檢測技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域最廣泛，也是路面檢測的基礎(chǔ)，人工檢測投入低、性價比高，但效率較低，誤差率較高；隨著控制技術(shù)和人工智能技術(shù)的發(fā)展，越來越多的智能設(shè)備被應(yīng)用到路面檢測領(lǐng)域，其中，以CCD圖像采集及數(shù)據(jù)終端智能處理為代表的路面檢測成套技術(shù)得到了廣泛推廣，具體檢測流程為：首先對水泥混凝土路面圖像進行實時采集，然后對圖像信息進行識別和信息存儲，最后利用數(shù)字化技術(shù)進行綜合處理得出相關(guān)結(jié)論。

（2）以某市政水泥混凝土路面為例，在水泥混凝土路面病害檢測過程中，應(yīng)全面分析路面的病害類型、病害程度，對可量化的病害指標(biāo)進行量化，經(jīng)試驗檢測后發(fā)現(xiàn)，該路段的病害類型主要有開裂、局部斷板、局部沉降變形及水泥混凝土面板接縫破壞等，具體病害程度詳見表1。

表1 水泥混凝土路面板病害類型統(tǒng)計

2.2 路面綜合承載能力檢測技術(shù)

（1）路面彎沉指標(biāo)是水泥混凝土路面承載能力的集中體現(xiàn)，在市政道路彎沉檢測工程中，基本使用貝克曼梁法檢測，貝克曼梁法的最大優(yōu)點是能夠?qū)崿F(xiàn)路面彎沉的無損檢測，非常適用于市政道路的交竣工檢測項目；通過路面彎沉檢測，還能間接得到水泥混凝土面板錯臺、水泥混凝土面板接縫傳力性能、路面板彈性模量等指標(biāo)，綜合分析彎沉及上述指標(biāo)能夠科學(xué)、客觀地評價水泥混凝土路面的承載性能及剩余服役年限。隨著工程檢測技術(shù)的發(fā)展，在路面彎沉檢測中，除了貝克曼梁法外，常用的彎沉檢測技術(shù)還包括：地質(zhì)雷達法、聲波法及FWD法，表2統(tǒng)計了不同彎沉檢測技術(shù)的優(yōu)缺點。

表2 水泥混凝土路面板彎沉檢測技術(shù)統(tǒng)計

（2）測定水泥混凝土面板的承載指標(biāo)，能夠直接獲取面板錯臺及面板接縫位置的傳力機制，故需連續(xù)開展兩次路面彎沉檢測，第一次測定面板跨中彎沉指標(biāo)，第二次測定面板接縫位置的彎沉指標(biāo)；現(xiàn)場應(yīng)準確統(tǒng)計試驗檢測原始數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)分析，以評價面板之間的錯動程度；通過分析面板接縫位置的彎沉指標(biāo)，以評價面板邊緣的支撐工況，將前后兩次彎沉試驗指標(biāo)求差，以判定接縫位置的傳力水平。由于溫度變化會在混凝土面板截面產(chǎn)生明顯的溫度應(yīng)力，一旦溫度應(yīng)力導(dǎo)致的面板變形超過限值，必然會加劇錯臺，為了避免溫度變化帶來的影響，建議選擇合理的試驗時間窗口，降低溫度因素對試驗的影響。

2.3 路面平整度及抗滑能力檢測技術(shù)

除了做好承載能力與路面病害的檢測外，還應(yīng)加強對路面抗滑移指標(biāo)和平整度指標(biāo)的檢測能力；平整度檢測采用車載顛簸儀，根據(jù)檢測里程，劃定檢測單位，統(tǒng)計每個檢測單位對應(yīng)的顛簸累積值，通過分析累積值以判定路面平整程度，如果檢測標(biāo)段內(nèi)的里程過長，為了提高檢測效率，可采用抽檢的方式，抽檢過程應(yīng)按照規(guī)范要求進行；路面抗滑移檢測可通過車輪摩擦試驗完成，試驗設(shè)備選用BPN摩擦系數(shù)檢測儀和SFC橫向力系數(shù)檢測儀，高等級路面檢測以橫向力系數(shù)檢測儀為主，可配合使用摩擦系數(shù)檢測儀，低等級路面可直接使用摩擦系數(shù)檢測儀，為了抵消試驗誤差影響，摩擦系數(shù)檢測應(yīng)選擇多個位置進行無差別試驗，剔除試驗離散值，并對可靠值求均值后，得到最終的試驗結(jié)果。

3 水泥混凝土路面性能指標(biāo)評價

綜上，為了全面、客觀地評價水泥混凝土路面的路用性能，擬選用以下4個指標(biāo)對其進行全面評判，即：面板斷板比例（DBL）、路況指數(shù)（PCI）、面板彎沉指標(biāo)（V）、面板間接縫傳力系數(shù)（Kj）。本文擬選擇路況指數(shù)和面板斷板比例兩個指標(biāo)對該市政道路路用性能進行全面評判。

3.1 混凝土板斷裂率指標(biāo)分析

（1）綜合斷板比例和路況指數(shù)兩大指標(biāo)，能夠總體評判水泥混凝土路面的路用性能，下式給出了水泥混凝土面板斷板比例的計算公式。

式中：

DBij——水泥混凝土面板中i類裂縫對應(yīng)j條件下的板數(shù)；

——水泥混凝土面板中i類裂縫對應(yīng)j條件下的權(quán)重指標(biāo)；

BS——檢測標(biāo)段內(nèi)的水泥混凝土面板數(shù)量。

（2）根據(jù)試驗檢測結(jié)果，可將路面病害程度劃分為4個等級，表3統(tǒng)計了路面病害程度分級情況。

表3 路面破壞情況等級劃分

3.2 混凝土路面綜合狀況指標(biāo)分析

水泥混凝土路面路況指標(biāo)（PCI）計算公式如下式。

式中：

i、j——路面病害形式及程度；

n——病害類型；

mi——i型病害對應(yīng)j病害程度減分值，屬Dij的函數(shù)；

Dij——i類型病害對應(yīng)j病害程度在檢測范圍內(nèi)的面板開裂數(shù)量比重（%）；

Wij——i類型病害對應(yīng)j病害程度的修正系數(shù)。檢測路段內(nèi)的路況指標(biāo)（PCI）值詳見表4所示。

表4 混凝土路面綜合指標(biāo)（PCI）標(biāo)準

4 結(jié)語

綜上，為了確保水泥混凝土路面在未來運營過程中的可靠性和安全性，在通車前必須開展必要的路面路用性能檢測工作；針對路面開展病害程度、承載能力、平整度及抗滑移性試驗檢測，得到路面路用性能的量化評價指標(biāo)，通過綜合分析，給出翔實全面的評價結(jié)果，為水泥混凝土路面的長期、可持續(xù)運營奠定基礎(chǔ)。