专利名称：一种水泥混凝土道路面板接缝不扩缝复灌工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种水泥混凝土道路面板接缝不扩缝复灌工艺。
背景技术：
从目前我国的现状来看，凡是新建水泥混凝土道路的面板或其它大型水泥混凝土板块，为防止面板(或板块)热胀冷缩造成破坏，水泥板块建成后，都要在规定的时间内，根据板块的结构和应用功能的要求，设置各种接缝(用锯缝机械锯出一定的缝宽)。水泥混凝土道路面板接缝应包括横缝(亦称缩缝)、纵缝、施工缝(为施工间断时设置的横缝，常设于胀缝或缩缝处)、胀缝四种(见图1)。从而将成整体状的水泥混凝土板块分割成有规律的小块，小块之间留有一定的间隙。一般的横缝、纵缝及施工缝的间隙缝宽为4 5mm，而胀缝为20 25mm(见图2、，以使板块在气温变化下有足够的伸缩余地，而不致被挤压(或拉伸)造成板面挤碎、拱板(板面被挤压而拱起)或开裂(板块由于挤压使局部应力集中而造成无规则的裂缝)。接缝设置好后，为防止雨水从接缝中渗入路基，对路基造成破坏；为防止砂石等硬物嵌入缝中，造成接缝伸缩功能的失效。按照国家相关的养护规范，应当在接缝的间隙中填入相应的填料。对填料技术性能的要求是①要求填料能与接缝壁粘结牢固，在使用过程中不开裂、不脱落，能有效防止雨、雪等水分通过接缝渗入路基；②要求填料有较好的弹性，以防止砂石嵌入，使接缝调节伸缩的功能失效；③要求填料有较好的延展性(形变能力)，能适应接缝宽度在气温变化时所相应产生的变化，而不被拉断或与缝壁脱开；④要求填料有较好的耐久性，能保持较长的使用寿命。现在市场上常用的填料有原生态浙青类、改性浙青类、聚氨酯类、改性聚氨酯类、有机硅类、聚硫橡胶类。事实上，不管是低等级的原生态浙青类材料还是高等级的高分子聚合物类材料，经过一定的时间都会因功能失效而需要更换， 也就是说要对接缝定期进行养护。按照国家有关规范的规定，接缝填料一般是2 3年应更换一次。按照各级公路管理部门现行的养护模式，一条新建的水泥混凝土道路面板的接缝，第一次填缝后，以后每次更换填料时，都要进行以下两个必要的步骤①必须将原填充在接缝中的旧填料全部、干净地清除，以便填充新的填料；②必须将接缝两壁上的旧填料清除干净，以便新的填料能与缝壁粘结牢固。为了达到上述目的，一般的做法是用清缝机械， 对缝壁进行切割和打磨，这样一来，就会使接缝扩宽2 3mm。但在实际的操作过程中，由于机械施工的粗放性，不仅接缝扩宽的程度会远超过2 3mm，接缝的形状也会变得宽窄不一。本发明人曾观测过不少的水泥混凝土道路，在经过第二次灌缝后，接缝的宽度一般就已经达到IOmm以上了。当然，从理论上讲，水泥混凝土路面属典型的刚性路面。而刚性路面的徐变效应，随着时间的推移，也会使接缝逐渐变宽，但发明人认为人为的扩缝，应该是当前各级水泥混凝土道路面板接缝变宽的主要原因。接缝被扩宽后，会带来多方面的问题，它突出地表现在以下三个方面(1)接缝变宽后，公路面板病害的高发期会相对于设计要求提前出现，公路正常有效的使用寿命会大为缩短；(2)接缝变宽后，行车时跳车感严重，行车的舒适性会变差；(3)接缝变宽后，存在着严重的行车安全隐患问题(特别在高速公路和机场跑道上)。首先来讨论问题(1)接缝变宽后，雨水从接缝处渗入的机会大幅增加。水是水泥混凝土公路的大敌，从接缝处渗入路基，路基被水浸泡，使土基含水量加大，承载力下降，路基强度就会显著降低。轻则造成路面冒浆、唧泥，重则造成路面板块出现裂缝、错台、沉陷或板块断裂等结构性损坏。接缝变宽后，接缝边沿处很难经受住车轮长期反复冲击的破坏，容易造成啃边和边角断裂等病害。接缝变宽后，如果养护不及时，填料失效后未及时更换，接缝更容易被泥砂或碎石等硬物塞嵌。当板温升高时，会造成局部应力集中，导致板块拱起或挤碎。据本发明人多年调查的数据表明，水泥混凝土公路病害高发期提前，不仅给道路的管理和养护工作增加了难度和工作量，同时也会使水泥混凝土公路正常有效的使用寿命缩短10年以上。有不少地方修建时间不长的水泥混凝土公路，当病害严重不能正常使用时，就在上面加铺浙青变成浙青公路，虽不失为一种好的处置方法，但也属无可奈何之举。据了解，修建一条上等级的水泥混凝土公路的费用少则几亿，多则几十亿，设计寿命都会在30年以上。如果由于管养工作囿于习惯势力，受养护观念和认识误区的束缚，使公路的正常有效使用寿命缩短三分之一，不仅会在经济上造成极大地浪费，也会在社会上造成极大地负面影响。再讨论问题O)从我国修筑水泥混凝土道路的技术水平和设备条件来看，由于受经济条件的制约，除修建高等级公路能有摊铺机等进口专业筑路设备外，包括国道、省道在内的普通道路的修筑，大都只能用上三轴机等简单机械，不少地方还是人工摊铺为主。由于技术水平和设备条件的制约，一般来说，新建的水泥混凝土公路面板的平整度很难达标，行车时都有明显的跳车感觉，行车的舒适性差。如果再按旧的管理和养护模式，接缝复灌一、两次后，平均缝宽会由原来的4 5mm达到IOmm以上。接缝变宽后，行车时跳车感更严重，行车的舒适性会变得更差。再讨论问题(3)随着旧的接缝复灌模式的往复进行，道面接缝会越来越宽。啃边、边角缺损、错台、裂缝等病害也越来越严重。若养护不及时或不达标，道面的交通状况就不仅有行车舒适性的问题，还存在着行车的安全隐患问题。特别在高速公路和机场跑道上， 当时速超过一定限度后，安全性就成了一个十分严重的问题。综上所述，现行的接缝养护方式给水泥混凝土道路造成的危害已是有目共睹，但为什么各级公路管理部门仍要沿袭现行的接缝养护方式呢？本发明人分析有两方面的原因原因一对接缝填灌工程存在着认识上的误区。在接缝填灌后到第一次复灌时，接缝中的填料可能会出现下述三种情况中的某些现象①填料与缝壁脱粘，封水功能失效；②填料被车轮带走，出现填料缺失，而缺失部分又被砂石、泥土嵌填，使接缝调节伸缩的功能减弱；③填料表层出现颜色变深、弹性减弱、强度降低等老化现象。
这种情况下，人们普遍认为接缝中的填料已全部老化变质，复灌时必须全部清出旧料，再全部填灌新料，才能保证接缝的复灌质量。本发明人认为这是对接缝的使用功能， 对接缝中填料的物理、化学变化过程，对接缝填灌的工艺过程等认识上存在着误区。由于认识上存在着差异，各级管理部门至今仍囿于习惯思维，坚持按现有的复灌模式对接缝进行养护，随着复灌过程的往复，年复一年，接缝就变得越来越宽了。原因二 对接缝填灌工程，墨守成规，缺乏创新意识。长期以来，各级公路的管理部门，对接缝填灌工程墨守成规，坚持唯上、唯书、按规范按制度办事的原则。对接缝填灌工程的理念、材料、工艺缺乏创新意识，使我国水泥混凝土公路养护工作的认识水平和实践水平，停滞不前、缺乏创新，不能做到与时俱进。对于第一个原因本发明人认为填料灌入接缝后，造成它老化的因素是多方面的 雨水(湿)、温度(热)、阳光(紫外)、机械磨损(砂石嵌入)。在上述因素的反复作用下， 嵌填在接缝中的填料会逐渐老化，但老化进程最快的还是暴露在阳光和机械磨损作用下的缝表材料层。从本发明人多年来实地收集到的信息分析，经过2 3年的时间，只有填料上层二分之一处的表层，即填料上部8 12_厚的填料层老化现象明显，而8 12_以下的材料老化程度并不严重，都能保持较好的色泽、弹性和强度，与缝壁也能保持一定的粘结，这就为本发明人不扩缝复灌提供了基础。本发明人在复灌清缝时，只须将接缝中的填料上部二分之一的已老化的填料清除掉，而不必全部清除旧填料。然后将新的填料灌入缝中，使新、旧材料成为一个整体。这样不但可以省工省时，还可以节约资源。但问题的关键是，这种新填入的材料必须具备以下三项关键的技术性能①它同各种旧有的填缝材料应具有极好的相容性及层间附着力(新、 旧材料之间)；②它必须具有极好的流动性，使新灌填的材料能自动渗入旧材料的缝隙和缺损中，并包容整个旧材料，使新旧材料形成一个整体；③它与混凝土的粘结强度、延伸率 (形变能力)、使用耐久性等性能都必须符合国家有关规定的指标。对于第二个原因按接缝复灌不扩缝工艺的要求，只须将原接缝中旧填料上部 8 12mm清除掉，这样就使清缝工艺变得简单得多了，市面上可买到的一般清缝设备或自制机械设备都能在不将缝扩宽的前提下将接缝中旧填料的上部(8 12mm)清除掉。结论综上所述，要改变水泥混凝土道路面板接缝现行的养护模式，必须做到以下两点， 才能使水泥混凝土道路面板接缝不扩缝复灌工艺具有可实施性。①必须设计一种新型的接缝清缝工艺过程，既能将接缝中填料上部的二分之一清除，又不将缝壁扩宽或造成损伤。②必须设计一种新型的能与市面上现有的各种类型的填料相容的填缝材料，能对接缝中剩余二分之一的旧填料实现渗透、粘结、包容，使新旧材料形成一个整体，又能满足接缝材料的技术要求，以保证接缝的正常功能。
发明内容
本发明提出的一种水泥混凝土道路面板接缝不扩缝复灌工艺是养护工作中一种全新的理念。
因此，本发明的目的是提供一种水泥混凝土道路面板接缝不扩缝复灌工艺。本发明提供的水泥混凝土道路面板接缝不扩缝复灌工艺，包括以下步骤(见图3)(1)清缝用清缝机械设备将接缝中的旧填料，从旧填料表面往下清除掉总厚度的二分之一。接缝填料灌填的厚度一般为15 20mm，因此，一般从旧填料表面往下清除掉约8 12mm即可。但在清除旧填料的过程中，不能将接缝两壁扩宽或造成损伤。所述清缝机械设备没有特别的限制，只要能够达到清缝的目的就可以使用，其可以商业获得或自制。(2)打磨用打磨机械设备对接缝进行打磨，将缝壁两壁上部及缝沿上的泥砂及污物清除干净，使其露出混凝土本色。所述的打磨机没有特别的限制，只要能够达到打磨的目的就可以使用。(3)冲洗用水将缝内的旧填料残留物、泥砂及污物冲洗干净。为了保证效果，可优选使用高压水枪。(4)吹净将缝内的积水吹干，保证接缝干净干燥。为了保证效果，可优选使用高压风枪。(5)灌料将用于道路面板接缝不扩缝复灌的新填料灌填到经过以上步骤处理的接缝内。在本发明的水泥混凝土道路面板接缝不扩缝复灌工艺中在步骤(1)中，清除原填料的过程中，不能将接缝的两壁扩宽或造成损伤。即不管用什么施工方法和施工设备，在清除原接缝中灌填的旧填料时，均不能将原接缝扩宽或造成损伤。在步骤(5)中，所述新填料与旧填料充分相容并粘结牢固。所述新填料具有能与当前国内外市场上常见的各类接缝填料(如改性浙青类、聚氨酯类、改性聚氨酯类、有机硅类、聚硫橡胶类等填料)有极好的相容性及层间粘结力。即，无论原接缝中灌填的是上述那一种填料，新填料灌入后，必须能与原灌填的填料充分相容并粘结牢固。在步骤(5)中，所述新填料稠度小，流动性好，能渗入到旧填料的缺损和缝隙中， 从而新、旧填料互相包容、粘结，形成一个整体。在步骤(5)中，所述新填料为湖南宇华交通工程材料有限公司自主研发、生产的 《HZ/ZD-4型缩缝修复材料》。有益效果本发明提供的一种水泥混凝土道路面板接缝不扩缝复灌工艺与现有的接缝复灌工艺相比较，有以下区别1、在水泥混凝土道路面板接缝复灌时(接缝第二次灌填填料时称作复灌)，不能将接缝两壁扩宽或造成损伤；2、复灌时，只用将接缝中原有旧填料，从表面往下清除掉二分之一的厚度，即清除 8 12mm的旧填料层(接缝中一般填料的厚度在15 20mm间)；3、复灌时，新灌入的填料可以渗入到接缝中剩余的旧填料的缺损和缝隙中，与旧的填料能相互包容、粘结成为一个整体，并在接缝上部形成一个与缝壁、缝沿粘结牢固、光滑平整，厚度为8 12mm的新填料覆盖层。(见图4)。
图1为接缝种类示意图。图2为缩缝与胀缝示意图，其中图2A中的A为砼面板，B为缩缝(深50 60mm)， C为缝宽4 5mm ；图2B中的A为砼面板，B为胀缝(贯通砼体)，C为缝宽20 25mm。图3为本发明的接缝不扩缝复灌工艺流程框图。图4为本发明的接缝不扩缝复灌工艺流程示意图
具体实施例方式下面参照附图3和4，对本发明进行更加详细地说明。应当理解的是该实施例仅用于说明本发明，而不是对本发明的限制。总的来说，只要是用水泥混凝土铺设的各类面板，为防止因热胀冷缩规律而使混凝土板块受到破坏，都必须根据板块的结构和应用功能的要求设置各种接缝，因而都属于本发明的应用技术领域。具体又可分为以下几个大的方面1、各种等级的水泥混凝土道路①高等级道路含高速公路、专用公路、服务区等；②普通道路含国、省、市、县四级公路网络及桥隧；③城市道路含城市街道网络、桥隧及高架道路；④农村道路含县、乡(镇)、村(庄)、组(队)四级公路网络及桥隧。2、各种等级的军、民用机场的跑道、滑行道、联络道、停机坪及场内交通道路；3、各种等级公路的水泥混凝土桥梁、隧道、涵洞；4、各种等级水利、电力建设的坝区、电站、水库、防洪提坝等；5、地铁、高速铁路建设的水泥混凝土道面、站坪等。本发明的水泥混凝土道路面板接缝不扩缝复灌工艺与现有的接缝复灌工艺相比较，具有以下四大优势第一大优势不会将水泥混凝土道路面板的接缝扩宽。它最大的好处就是可以最大限度的减少水泥混凝土道路病害的发生；能有效推迟病害高发期的进程。从而可以延长水泥混凝土道路有效的使用寿命10年以上。从当前我国水泥混凝土道路的现状来看，水泥混凝土公路的总里程约400万公里。其中上等级的水泥道路就达150万公里，它包含城市道路网络约60万公里，农村道路网络约40万公里，高速公路及二级以上国、省干道约50万公里；另大、小军民用机场约1000多个(含跑道、滑行道、联络道、停机坪、站坪及机场场道等)。如果再将桥梁、隧道、涵洞、坝区、电站、水库、防洪提坝及地铁、高速铁路的道面、站坪计算在内，其水泥混凝土道路(面)的数量更是巨大。它们在接缝的养护上，如果都能推行不扩缝复灌这一新的理念和工艺，对国民经济将会产生巨大的经济效益和社会效益。第二大优势是各级公路管理部门在管养工作中一种思想观念上的创新。它不仅可以简化公路管养程序，减少人力、财力的消耗，还可以循环利用资源(旧填料)，做到事半功倍、物尽其用。第三大优势不会对水泥混凝土道路的面板造成损伤，就能长期有效地保持各级水泥公路的视觉美观、行车舒适和交通安全。第四大优势能有效地减少接缝复灌时的废弃物(旧填料)对环境的污染，也是接缝不扩缝复灌工艺最大的优势。按道路幅宽粗略估算，每公里水泥混凝土道路的接缝，少则有二、三千米，多则有万米以上。如果全国数百万公里的公路都仍按旧的复灌工艺过程，每次复灌时，都将旧填料全部清除出来，不仅浪费大量的资源，而且在自然状态下一部分不能降解的化学物质，也会给人类环境造成严重的污染，其后果的严重程度是无法估量的。事实上，如果按本发明所倡导的不扩缝复灌工艺流程，将会有二分之一以上的填料资源可以循环使用。不仅可节约资源、降低成本，也将会在环保事业中发挥巨大的作用。实施例例一 2009年9月，本发明人利用本发明的水泥混凝土道路面板接缝不扩缝复灌工艺对湖南省桃花源机场跑道和停机坪的水泥混凝土接缝进行了复灌，工程量约十万延米。用清缝机械设备将接缝中的旧填料改性聚氨酯，从旧填料表面向下清除掉总厚度的约二分之一(12mm)，原接缝填料灌填的厚度为25mm。用电动打磨机对接缝进行打磨，将缝壁上部及缝沿上的泥砂及污物清除干净，使其露出混凝土本色。在此过程中，不能将接缝的两壁扩宽和损伤。使用高压水枪泵，用水将缝内的旧填料残留物、泥砂及污物冲洗干净。使用高压风枪将缝内的积水吹干，保证接缝干净干燥。将用于道路面板接缝不扩缝复灌的新填料-湖南宇华交通工程材料有限公司自主研发、生产的《HZ/ZD-4型缩缝修复材料》灌填到经过以上步骤处理的接缝内，使新填料渗入到旧填料的缺损和缝隙中，使新、旧填料包容、粘结形成一个整体，并且与经过打磨清理后的混凝土两壁及缝沿粘结牢固，形成一个厚度为10mm、光滑平整、覆盖整个接缝的新填料层。将上述复灌后的水泥混凝土道路，养护2-3小时后，随即开放交通。例二 2009年11月，本发明人用本发明的水泥混凝土道路面板接缝不扩缝复灌工艺对广西区桂柳高速公路管理处所辖柳州至桂林段A标接缝进行了复灌，工程量约十二万延米。其工艺步骤与例一相同。
权利要求
1.一种水泥混凝土道路面板接缝不扩缝复灌工艺，其特征是包括以下步骤(1)清缝用清缝机械设备将接缝中的旧填料，从填料表面往下清除掉总厚度的二分之一；(2)打磨用打磨机械设备对接缝进行打磨，将缝壁上部及缝沿上的泥砂及污物清除干净，使其露出混凝土本色；(3)冲洗用水将缝内的旧填料残留物、泥砂及污物冲洗干净；(4)吹净将缝内的积水吹干，保证接缝干净干燥；(5)灌料将用于道路面板接缝不扩缝复灌的新填料灌填到经过以上步骤处理的接缝内。
2.根据权利要求1所述的水泥混凝土道路面板接缝不扩缝复灌工艺，其特征是在步骤(1)中，从旧填料表面向下清除掉总厚度的二分之一为从旧填料表面向下清除掉8 12mm。
3.根据权利要求1所述的水泥混凝土道路面板接缝不扩缝复灌工艺，其特征是在步骤(1)中，清除旧填料的过程中，不能将接缝的两壁扩宽或造成损伤。
4.根据权利要求1所述的水泥混凝土道路面板接缝不扩缝复灌工艺，其特征是在步骤(5)中，所述新填料与旧填料必须充分相容并粘结牢固。
5.根据权利要求1所述的水泥混凝土道路面板接缝不扩缝复灌工艺，其特征是在步骤(5)中，所述新填料必须稠度小，流动性好，能自动渗入到旧填料的缺损和缝隙中，使新、 旧填料互相包容、粘结，形成一个整体。
6.根据权利要求1所述的水泥混凝土道路面板接缝不扩缝复灌工艺，其特征是在步骤(5)中，所述新填料为湖南宇华交通工程材料有限公司自主研发、生产的《HZ/ZD-4型缩缝修复材料》。
7.根据权利要求1所述的水泥混凝土道路面板接缝不扩缝复灌工艺，其特征是所述旧填料为改性浙青类、聚氨酯类、改性聚氨酯类、有机硅类或聚硫橡胶类填料。
全文摘要
本发明涉及一种水泥混凝土道路面板接缝不扩缝复灌工艺。具体来说，本发明水泥混凝土道路面板接缝不扩缝复灌工艺包括清缝、打磨、冲洗、吹净和灌料五个步骤。使用本发明的不扩缝复灌工艺时，不会将接缝扩宽，且只需清除掉旧填料从表面向下总厚度的二分之一(8～12mm)。本发明的最大优势是每次复灌时，不会人为地将接缝扩宽，同时还能使接缝中二分之一的旧填料循环使用。这样不仅可以有效延长道路面板的使用寿命，还可以降低道路的管理和养护成本，节约资源，减少对环境的污染。
文档编号E01C11/06GK102330401SQ201010229589
公开日2012年1月25日 申请日期2010年7月13日 优先权日2010年7月13日
发明者罗正宇 申请人:湖南宇华交通工程材料有限公司