水冲刷试验对水泥路面压浆材料性能影响分析

水冲刷试验对水泥路面压浆材料性能影响分析

周海伟1,  ,金梅2

西安元丰人力资源有限公司，陕西省西安市 710016

西安建筑科大工程技术有限公司，陕西省西安市 710054

摘  要：为研究在动水冲刷作用下压浆材料的性能影响，分别选取一种有机压浆材料和无机压浆材料，在材料配合比一定的情况下进行水冲刷试验，提出质量损失率和体积损失率，以此分析水冲刷作用对两种压浆材料性能弱化的影响。结果表明：处于多雨季节或多雨地区和少雨季节或少雨地区应分别选择有机压浆材料和无机压浆材料作为板底脱空处治材料。

关键词：道路工程；无机压浆材料；有机压浆材料；抗冲刷性能

0 绪论

随着公路交通的快速发展，水泥混凝土路面在车辆荷载的长期作用下，路面板下基层将产生累计塑性变形，使水泥混凝土路面板底与基层之间出现空隙，出现路面板底脱空现象。当大气降水通过路面接缝渗入基层与基层材料形成泥浆，加剧水泥路面板底脱空的损坏程度。目前我国压浆处治方法大多集中在通过灌浆技术将压浆材料利用压力打入基层，减少对面层的破坏保证路面的正常使用[1~3]。现有水泥混凝土路面板底脱空压浆处治研究主要集中在压浆技术等方面，而关于水泥混凝土路面板底脱空压浆处治的材料性能等方面的阐述甚少，亟需进行此方面的研究[5~6]。

鉴于此，本文分别选取一种有机类压浆材料和无机类压浆材料作为典型压浆材料，通过现场试验数据，根据水冲刷作用下处于不同养护龄期压浆材料的性能弱化指标分析，选用适宜的填补材料作为板底脱空的压浆处治材料。

1 水冲刷试验

利用室内水龙头水压力模拟道路实际动水压力，控制水压表的读数为50 kPa作为本次试验的压力值。采用70.7 mm×70.7 mm×70.7 mm的立方体试块，选择1 d、3 d、7 d、14 d及28 d共5种养生龄期时间段作为此次压浆材料弱化性能试验条件，其中28 d养生期作为压浆材料试件标准养生龄期，1 d和3 d分别作为试件短期养生龄期，而7 d和14 d分别作为试件短期养生龄期与标准养生龄期间的对比养生龄期。

分别将无机试件和有机试件随机分为两组，一组进行水冲刷性能试验作为试验组，另一组不进行水冲刷试验作为对比组，在相同环境下进行养生，并养生至5种养生龄期时间段。

为了讨论在不同养生龄期条件下，经过水冲刷作用后两种不同压浆材料试件的质量、体积和强度变化规律，故提出质量损失率Km、体积损失率Kv两大指标。

2质量损失率

式中：Km——质量损失率； m——未冲刷试件的质量； m0——经水冲刷后试件的质量。

质量损失率如图1、图2所示。

图1 无机试件质量损失率                    图2 有机试件质量损失率

由图1、图2可看出：

无机试件的质量损失率随着水冲刷次数的增加先减小后增大，当水冲刷次数达到10000~20000 次，不同养生龄期试件的质量损失率开始逐步增大，主要是因为在水冲刷前期，无机试件由于水化作用造成质量增加大于由于水冲刷作用造成质量的减少，故前期质量损失率在不断减小，而在水冲刷后期情况相反，故后期质量损失率逐渐增大；有机试件的质量损失率随着水冲刷次数的增加逐步增大，且增长速率平稳，说明在水冲刷的作用下，有机试件质量随着冲刷次数的增大而逐渐增大，不像无机试件会存在质量损失率拐点。

3体积损失率

式中：Kv-体积损失率； v-未冲刷试件的体积； v0-经水冲刷后试件的体积。

体积损失率如图3、图4所示：

图3 无机试件体积损失率                   图4 有机试件体积损失率

由图3、图4可看出：

无机试件和有机试件的体积损失率随着冲刷次数的增加均呈现出先减小后增大的趋势，当水冲刷次数处于20000 次以下时，无机试件的体积缓慢增大，体积损失率不断减小，主要是由于早期膨胀剂作用，试件发生水化反应造成试件体积略微增大，但随着早期膨胀剂反应完全后，试件在水冲刷作用下，试件开始剥落从而体积逐渐减小，体积损失率缓慢增大；在水冲刷次数达到15000 次左右时，有机试件的体积损失率首次达到谷点，是由于早期膨胀剂与水发生水化反应导致有机试件体积不断增加，而随着水冲刷作用的不断增加，试件表面的乳化沥青质地开始变软，而尚未发生水化反应的膨胀剂继续与试件内部反应再次到达体积损失率谷点。

2结语

随着龄期的逐渐增长，压浆材料膨胀性能逐渐减弱，无机压浆材料体积膨胀增长率大于同龄期有机压浆材料体积膨胀增长率，因此对于水泥路面板底脱空严重情况建议采用无机压浆材料作为填补材料。

针对于多雨地区或多雨季节的水泥路面板底压浆处治（水冲刷次数大于20000 次），建议选用有机压浆材料作为压浆处治材料，而对少雨地区或少雨季节水泥路面板底脱空压浆处治（水冲刷次数小于20000 次），宜采用无机压浆材料作为压浆处治材料。

参 考 文 献：

[1]邓兆涵.压浆技术在公路修复中的对策研究[D].沈阳工业大学硕士论文研究，2018.

[2]童申家，史志华，王乾，等.基于水冲刷有机压浆材料力学分析[J].中外公路，2018，38(02):258—263.

[3]吴鑫，王召祥.两种压浆材料在旧路处治中的应用研究[J].公路工程，2014，39(4):178—181.

[4]曾胜，赵建，邹金峰，等.水泥混凝土路面板底脱空注浆的有效性检验指标[J].中国公路学报，2010，23(6):7—15.

[5] 史才军，王德辉，贾煌飞，等.石灰石粉在水泥基材料中的作用及对其耐久性的影响[J].硅酸盐学报，2017，45(11):1582—1593.

[6] 廉向东，付其林，陈拴发，等.基于板底脱空的水泥混凝土路面动水压力试验研究[J].武汉理工大学学报，2011,5:100—103.

作者简介：姓名：周海伟 (1981.09--) 男，陕西省西安市人，本科，专业：土木工程

作者简介：姓名：金梅 (1982.10--) 女，陕西省西安市人，专科，专业：公路与桥梁