关键词
水泥路面 损坏机理 检测技术 修复机械
水泥混凝土路面(简称水泥路面，俗称白色路面)是公路，特 别是高等级公路的主要结构型式之一。它是以水泥与水拌和成水 泥浆为结合料，以碎(砾)石、砂为集料，加入适量的添加剂，搅 拌成水泥混凝土来铺筑的路面。
水泥路面具有如下优点:
1)强度高、刚度大，具有较高的承载能力和扩散载荷的能 力。
2)稳定性好，受气候条件等自然因素影响小，不易出现沥青 路面的某些因稳定性不足而产生的损坏如变软、痈包、车辙、波浪等，也不存在沥青路面的老 化、龟裂等损坏现象。
3)耐久性好，抗磨耗能力强，而且能通行包括履带式车辆 在内的各种运行机械。
4)水泥混凝土对油和大多数化学物质不敏感，有较强的抗侵 蚀能力。
5)表面较粗糙，抗滑性和附着性好，从而提高车辆行驶的稳 定性和车辆行驶性能的发挥。
6)水泥路面色泽鲜明，反光能力强，对夜间行车安全有利。
因此，在我国公路建设与发展中，水泥路面会占有越来越大 的比例。
1 水泥路面断裂损坏机理
水泥道路从断面上来看，自上而下分为4个层次。其中最 上面与车轮接触的是面层——水泥路面板块(简称水泥板块)， 它直接承受各种行车载荷。接下来是基层与垫层，其作用是 扩散面层传下来的集中载荷。最下面的是土基层，是整个公路的基础。
理论上水泥板块与路基紧贴在一起，车轮载荷均匀地传递到 土基层。水泥板块主要承受压应力，只要压应力不超过水泥混凝 土抗压强度，水泥板块便不会损坏。但是，由于用材不当，或施 工工艺不合理，或施工质量控制不严等原因会造成水泥板块与路 基之间出现先天性的或后天引起的贴合不良的现象，一旦两者之 间出现空隙——水泥板块悬空，在车轮载荷的作用下，悬空处的 水泥板块承受弯曲变形造成的拉应力，而且水泥板块承受的是脉 动载荷、其抗拉强度仅是抗压强度的1/5～1/10，因此水泥板块 很容易断裂。
2 水泥路面状态检测工艺
水泥板块一旦断裂，其维修 作业量大、费用高，而且要长时间影响交通。因此，对已投入使 用的水泥路面应加强日常监控，尽早发现面层与基层之间的空 隙，并及早采取补救措施，以保证公路畅通，并延长其使用寿 命。
基于不同的基础理论，水泥板块是否悬空可以用不同的方法 检测。最简单、最直接，也是目前我国常用的传统方法是钻孔取 样法，这是一种盲目的被动的方法。随着科学技术的发展，声波 法、雷达法、振动分析法等无损检测方法已开始应用于水泥路面 状态检测中。
2.1超声波检测技术
由于超声波具有激发容易、检测工艺简单、操作方便、价格 便宜等优点，因此在道路状态检测中，特别是高等级水泥路面路 基检测中的应用有着较广泛的前景。
超声波是一种频率高于人耳能听到的频率(20Hz～20KHz)的 声波。实践证明，频率愈高，检测分辨率愈高，则检测精度愈 高。因此实践中利用超声波检测水泥路面状态时，其上限频率为 100KHz、下限频率为20KHz。
超声波是一种波，因此它在传输过程中服从波的传输规律。 例如:超声波在材料中保持直线行进;在两种不同材料的界面处 发生反射;传播速度服从波的传输定理:ν＝λf(ν为波速，λ 为波长，f为波的频率)。资料证明，波速对于水泥路面路基检测 十分有用，因此一般也称超声波检测法为波速法。
波速法是超声波检测水泥路面路基状态的最基本的方法。研 究证明，波在介质材料中行进的速度愈大，则介质材料的坚硬性 愈大;反之，则介质材料愈松软。而介质材料的坚硬性实质上也反 映了该种材料强度的高低，因此材料强度愈高，波速应愈大;材 料强度愈低，则波速应愈小。这样，知道了波速，亦即知道了材 料强度。
在土工试块及某些岩体中利用波速法进行无损检测有比 较成熟的经验，用得也比较广泛。但水泥路面路基情况比较 特殊，作为无损检测的超声波探头无法生根或埋置，从而造 成检测工作的难度。因此，应该采用波速法与回弹法相组合的综合法。
2.2雷达检测技术
由于雷达检测技术具有无损、快速、简易、精度高等突出 优点，我国于20世纪90年代开始应用于公路工程施工和养护质 量的监控以及水泥路面路基状态检测中。
雷达检测技术实质上是一种高频电磁波发射与接收技术。 雷达波由自身激振产生，直接向路面路基发射射频电磁波， 通过波的反射与接收获得路面路基的采样信号，再经过硬件、 软件及图文显示系统得到检测结果。雷达所用的采样频率一 般为数兆赫(MHz)，而发射与接收的射频频率有的要达到吉赫 (GHz)以上。
射频电磁波的产生是依靠一种特制的固体共振腔获得。雷达 波虽然频率很高、波长很短，但同样遵守波的传播规律，即也有 入射、反射、折射与衰变等传播特点，人们正是利用这些特点， 为公路工程质量监控和状态检测服务，满足无损、快速、高精度 的检测要求。
用于水泥路面路基状态检测的探地雷达主要由天线、发 射机、接收机、信号处理和终端设备(计算机)等组成。探地雷 达检测是利用高频电磁波以宽频带短脉冲的形式，其工作过 程是由置于地面的发射天线发送入地下一高频电磁脉冲波， 地层系统的结构层可以根据其电磁特性如介电常数来区分， 当相邻的结构层材料的电磁特性不同时，就会在其界面间影响射频信号的传播，发生透射和反射。一部分电磁波能量被界面 反射回来，另一部分能量会继续穿透界面而进入下一层介质材 料。电磁波在地层系统内传播过程中，每遇到不同的结构层就会 在层间界面发生透射和反射。由于介质材料对电磁波信号有损耗 作用。所以透射的雷达信号会越来越弱。各界面反射电磁波由天 线中的接收器接收，并由主机记录，利用采样技术将其转化为数 字信号进行处理。从测试结果剖面图得到从发射经地下界面反射 回到接收天线的双程走时t，当地下介质材料的波速已知时，可 根据测到的精确t值求得目标体的位置和深度。这样，可对各测 点进行快速连续地探测，并根据反射波组的波形与强度特征，通 过数据处理得到探地雷达剖面图像。通过多条测线的探测，即可 知道场地目标体平面分布情况。通过对电磁波反射信号(即回波 信号)的时频特征、振幅特征、相位特征等进行分析，便能得知地 层的特征信息——介电常数、层厚、空洞等。
2.3振动检测技术
与声波法、雷达法比较，振动检测技术有其自身特点，理论 较为成熟，对测试设备和测试环境要求不高;利用计算机技术可 实时检测、快速处理数据。
振动检测技术是采用动力学方法，分析水泥板块在不同的支 撑条件下的固有振动特性及响应特性的变化，比较水泥板块在悬 空状态下振动响应特性的差异，从而找出水泥板块是否悬空的判 定依据。 [本文共有 2 页，当前是第 1 页] <<上一页 下一页>>
您的位置：
