脱空,是水泥混凝土路面常见的病害,危害大、修补难。在实践中,广泛采用的基本、经济且简单易行的加固修补方法就是注浆填充加固技术。即通过向路面板下面灌入浆体材料,待其硬化后,可以恢复路面板与基层的连续性,有效改善路面板体的受力状态。
在注浆填充加固施工过程中,脱空位置确定、范围确定和注浆材料选择是能否**较好修补效果的关键。目前,常用的注浆材料分为**和无机两大类,无机类注浆材料以其价格低廉、操作简单等特点已在越来越多的工程中广泛采用,并以**了一定得效果和认知。注浆材料需要满足如下物力和力学技术要求:
自流淌密实性:常用的注浆压力约在0.8-1.0Mpa左右,由于路面板下脱空面积大,并且高度小、粗糙、摩擦力大,因此需要注浆材料本身要具有低粘度特点和大流动能力,确保充分灌入、填充整个脱空空间。
早期强度高:为适应修补工作中的交通需求,及早通车,减少修补对交通的影响,避免汽车荷载将未硬化的注浆材料挤出,影响修补质量,JTJ 073.1-2001《公路水泥混凝土路面养护技术规范》中要求12h抗压强度达到3.5Mpa。
无离析、无泌水:为保证注浆材料与水泥混凝土路面板之间不出现清水夹层且粘结牢固,避免因大量的泌出水渗入到基层材料中,导致基层强度和稳定性降低,进而加剧脱空病害,要求注浆材料在保证足够流淌性的同时,必须还要保证用水量和配合比的合理,才能确保注浆材料浆体不出现离析、泌水和收缩。
无收缩或微膨胀:为了避免注浆结束后在粘结硬化过程中,注浆材料浆体出现收缩,在注浆材料加固层与水泥混凝土路面板之间产生空隙,造成注浆材料加固层与水泥混凝土路面板板体和基础层之间的粘结减弱,影响注浆修补加固的效果,要求所采用的注浆材料必须具有无收缩或者微膨胀性能。
常见的无机类注浆材料是水泥浆或水泥砂浆,因HQC华千水泥的物力和力学技术性能指标完全满足上述四点要求,故本文推荐并以HQC华千水泥为注浆材料,对注浆修补加固工艺加以详细说明。
表1中的砂子为细度模数为2.1、粒径小于0.6mm、含泥量小于1%的特细砂。
加入适量的砂子不仅可以提高注浆材料浆体的强度,减少注浆材料浆体的收缩,同时有助于降低HQC华千水泥用量,但是大颗粒砂子容易产生不均匀沉降,引起离析泌水。在实际施工中,根据空隙大小、宽窄不同,砂子选用标准一般为粒径小于3mm且含泥量小于2%,河砂、山砂、机制砂均可
3注浆工艺
3.1注浆施工主要是围绕制浆、搅浆、灌浆工序进行,其他工序相应的机械设备及操作则需做好配合工作。
3.1.1机械布置应紧凑有序,移动灵活方便,符合交通行驶要求。
3.1.2尽可能不占用主车,以充分发挥主车工闲时的运输作用,利用原有拖车改装,将制浆机、搅浆机、灌浆机依次固定在拖车上,搅浆机的出浆口标高宜**过注浆机(压浆机)进浆口标高20-50cm;将发电机安放在拖车前部,并隔离一个安全工作场地;拖车车厢不够长度时,可想办法接长,接长部分要紧固;车厢上设置棚架以保护机器,必要时可成为理想的临时雨棚;拖车应有气刹和手刹制动装置。
3.2注浆施工
3.2.1施工流程
①脱空位置检测——②制浆设备配置——③布置注浆钻孔施工——④制浆——⑤注浆(压浆)——⑥——⑦效果检测——⑧封孔清场。
3.2.2注浆顺序
水泥混凝土路面板底灌浆时,宜从沉降量大的地方所设置的灌浆孔开始注浆,逐步由大到小,注浆机(压浆机)压力控制在1.5Mpa左右。
3.2.3钻孔
(1)采用钻孔机按照实际要求钻孔,为使注浆作业连续进行,应提前连续钻孔。
(2)每个孔钻完后,用空气压缩机或压浆泵通过装卡密封对其脱空板底压入空气,将孔中的混凝土碎屑、杂物清除干净,保持孔内干燥,并用泡沫等封堵,防止散落物掉入孔内,以利于注浆作业。
3.2.4配料制浆
在清孔完毕后,即可按照表1的配合比进行配料制浆。先将计量好的水加入搅拌筒内,然后开动搅拌机,并徐徐依次加入水泥和砂子,搅拌至均匀无结块的流淌砂浆状即可使用。
3.2.5注浆
(1)压浆泵从搅拌机汲取注浆浆液,经过泵压后进入高压胶管注入水泥混凝土路面板底,稳压一段时间,以利于注浆材料在压力作用下充分填实脱空部位,后卸压。
(2)如果发现浆液从已压过或没压过的注浆孔溢出时,应用木塞堵住此孔,待卸压后拔出木塞,且此孔不再注浆;如果浆液从纵横缝处溢出时,用麻丝堵住并稳压2min后卸压,并视为压满。
(3)为确保施工安全,在压力卸为零时方可卸掉膨胀卡口和密封装置,用高强砂浆封堵注浆孔,填满封严。
3.2.6
(1)注浆完毕后继续控制交通,禁止车辆通行,以利于注浆材料凝固硬化,视气温不同,1-3天后开放通车。
(2)如在低温环境浆施工,或需要较短的时间内开放通车,可采用快硬型HQC42.5K华千水泥进行制浆施工。
4质量控制
4.1材料质量控制
为了确保工程质量,一句要求,对注浆材料必须进行如下室内试验:配合比设计、稳定性、流动性、粘度、初凝时间、终凝时间、无侧限抗压强度、收缩性、密度。
4.2施工过程控制
(1)注浆(压浆)参数包括:压力、流量、注浆半径、单孔注浆量等,施工过程中必须严格控制,达到规范要求。
(2)浆体沉淀、跑浆是注浆施工过程中普遍存在的问题,也是严重影响注浆效果和施工质量的重要因素之一,因此必须采取预防措施和补救措施。
5结论
5.1从表2中的强度指标可以得知,灌浆料的12h抗压强度完全满足JTGF10-2006《公路路基施工技术规范》中,对高等级公路水泥稳定土基层材料7d的无侧限抗压强度的要求;24h抗压强度、抗折强度都已**过28d的50%,表明灌浆料具有非常好的早强、高强效果。因此,注浆后12h就可以满足一般通车的要求,这样完全可以在傍晚时施工,经一夜后,次日就可以正常通行,从而减少了对交通的影响。
5.2注浆技术是水泥混凝土路面板底脱空修补恢复性能的一种有效措施。但必须对施工的各个环节进行细致研究,板面脱空位置的确定、注浆材料的性能、注浆压力的大小、控压时间的长短等均需严格控制,才能**良好的修复效果,提高混凝土路面稳定性,延长路面使用寿命,从而实现良好的经济效益。
6受压构件灌浆料强度不足时的处理方法
一般的轴心受压构件承载能力随着灌浆料强度的不足几乎成正比下降。若灌浆料强度不足的幅度较小,以致受压构件的承载能力下降不**过5%,或者按实测强度等级对原结构进行承载能力复核仍能满足设计使用要求,可以不作结构加固处理。否则,应根据结构受力情况和使用环境,进行结构加固处理。主要采用截面法、外包钢法、预应力法、外粘钢板法、外粘玻璃钢法、碳纤维(CFRP)加固法等,共同的特点是:加固截面或构件的应变,滞后于原截面或构件的应变,形成二次受力。经加固的结构总体承载力不是原结构抗力与加固部分的简单叠加,不同的加固方法有不同的理论与方法。
7受弯构件灌浆料强度不足时的处理方法
对于灌浆料强度不足的受弯构件,通常可根据受弯构件在变形和裂缝方面的表现、灌浆料的设计强度等级、配筋情况、灌浆料强度不足的幅度(即前述的强度等级下降系数)及灌浆料结构设计和使用的要求确定处理方案:
⑴当灌浆料强度等级不足的幅度较小,构件控制截面的抗弯、抗剪承载能力下降的幅度均在5%以内时,可不进行结构加固处理。
⑵按实测灌浆料强度等级对原结构进行承载能力和变形验算,若能满足设计及使用要求时,除了进行结构裂缝密封修补处理外,可以不作结构加固处理。
⑶若实测的灌浆料强度等到级使得受弯构件的承载能力不满足上述1、2条的要求,则应进行相应的结构加固处理。常用的加固方法有:加大截面加固法、外包钢加固法、预应力加固法、改变结构传力途径法、粘贴片材材料(钢板、碳纤维等)加固法等。
2.6粘贴纤维复合材料加固法
纤维复合材料是由基体材料(环氧树脂)和增强材料(纤维)所组成复合材料。这种复合材料既可以保持原有材料的特性,又发挥组合后的新特性,它可以根据需要进行加固设计,从而合理地达到使用要求的性能。工程中常见的纤维复合材料有:玻璃纤维、碳纤维和芳纶纤维等。其中以碳纤维的抗拉强度和弹性模量,其价格较贵,碳纤维片材加固的构件在较高温度、湿度、化学腐蚀条件下能够保持良好的工作性能。玻璃纤维极限抗拉强度较低,其弹性模量一般为1.7×104MPa,与灌浆料的弹性模量2.55×104MPa(C20)较接近,若能保证粘贴牢固,玻璃纤维复合材料在加固过程中能保证与灌浆料的变形一致。
纤维复合材料加固法可广泛适用于梁、板、柱及墙体的加固。其操作简单,施工方便,加固效率高,是一种很有发展潜力的加固方法。
3间接加固法
间接加固法是通过各种途径减少作用效应,达到提高结构安全度。其主要方法有:
3.1改变用途法
将重负荷楼面改为轻负荷楼面。例如将楼面使用荷载4~8kN/m2,改为一般用房的2kN/m2,使用荷载降低至原有的0.5~0.25,结构安全度大大提高。
3.2隔震法
利用隔震技术来阻止和减少地震作用对结构的影响,从而保证结构的可靠度。如在高烈度大地震中,很难用提高结构抗力R的方法抵御巨大的地震力作用。如果采取在上部结构与基础间设置隔震层,当地面运动强度**过规定值,上部结构与基础之间将产生滑移,即地面运动不能或不能全部地传递至上部结构,这样就有效减少了上部结构所受到的地震作用,从而确保了建筑物在强烈地震作用下的可靠性。
还可采用改变结构动力特性的方法以降低结构动力反应,有如改变结构刚度分布,达到间接加固的目的。
使用说明
一、基础处理
清洁基础表面,不得有碎石、浮浆、浮灰、油污和脱模剂等杂物,灌浆前,基础表面应充分湿润,灌浆前1小时,清除积水。
二、支模
按灌浆施工图支设模板。模板与基础、模板与模板间的接缝处用水泥浆、胶带等封缝,达到整体模板不漏水的程度。灌浆中如出现跑浆现象,应及时处理。
三、配制及方法
1、一般通用流动型按13%-15%的标准加水搅拌,豆石加固型按9%-11%的标准加水搅拌。
2、推荐采用低速机械搅拌方式,搅拌时间一般为1-2min(严禁用手电钻式搅拌器)。采用人工搅拌时,应先加入2/3的用水量拌和2min,其后加入剩余水量搅拌至均匀。
检验项目 标准要求
截锥流动度 初始值 ≥290mm
30min ≥260mm
竖向膨胀率 3h 0.1%~3.5%
抗压强度 1d ≥20Mpa
3d ≥40Mpa
28d ≥60Mpa
执行标准:GB/T 50448-2015《水泥基灌浆材料应用技术规范》
3、每次搅拌量应视使用量多少而定,以保证40min以内将料用完。
4、现场使用时,严禁在材料中掺入任何外加剂、外掺料。
5、较长设备或轨道基础,应采用分段施工。
6、灌浆开始后,必须连续进行了,不能间断,并尽可能缩短灌浆时间。
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