水泥路面脱空检测仪与fwd对比测试

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1、水泥路面脱空检测仪与 FWD 对比测试水泥路面脱空检测仪与 FWD 对比测试 目 录 目 录 第 1 章 绪论. 1 1.1 工程概况 .1 1.2 预期目标 .3 1.3 主要研究内容.3 1.4 技术方法和路线.3 第 2 章 水泥混凝土板下脱空的检测. 5 2.1 水泥混凝土板底脱空检测方法的比选.5 2.1.1 FWD截距法.5 2.1.2 声振法 .7 2.1.3 路面声谱特征提取.7 2.1.4 路面脱空声音神经网络识别模型.10 2.1.5 几种检测方法的验证.11 2.2 小结 .22 结论. 23 I第第 1 章章 绪论绪论 1.1 工程概况工程概况 京珠国道主干线粤境高速公

2、路甘塘至太和段，全长 199.3 公里。是我国首都连接华中、华南的主骨架公路，是国家十大重点工程之一。自 2001 年建成通车以来，京珠高速公路对区域经济的快速发展起了极大的拉动作用，是广东省公路运输的大动脉。经济的快速发展促进了交通量快速增长，现有道路的通行能力和服务水平已无法满足日益增长的交通需求。为巩固京珠国道主干线的形象和地位，对京珠高速公路曲江至北兴段扩建迫在眉睫，大量重载车辆的增加，造成路面出现严重的破坏，罩面势在必行。 本标段起点京珠北 K109292，终点 K151000，全长 42.788km，为水泥砼路面，设计车速 100km/h，原路的路面结构设计如表 1.1 所示。 表

3、表 1.1 旧水泥混凝土路段结构层旧水泥混凝土路段结构层 路床干湿 类型 结构层次 路面结构层 材料组成 修建 年代 面层 26cm 水泥混凝土路面 基层 20cm 水泥稳定碎石 水泥： 碎石=6： 100 中湿/干燥 底基层 20cm 水泥稳定碎石 水泥： 碎石=4： 100 2001 面层 26cm 水泥混凝土路面 基层 20cm 水泥稳定碎石 水泥： 碎石=6： 100 底基层 20cm 水泥稳定碎石 水泥： 碎石=4： 100 潮湿 垫层 15cm 级配碎石 2001 沥青加铺之前对旧路的评价、处理至关重要。因为旧水泥混凝土路面处理的好坏，直接影响到加铺层的路面的使用性能和使用寿命。因

4、此，有必要对旧路进行准确的评价并给出合理的处理方案。由于每条公路所处的地形、地貌、地质、水文地质和水温状况等条件的不同，每条路都有自己的特点，处理之前应该选择具有代表性的典型路段作为试验路段，通过对试验路的研究来摸清整条道路的情况，总结规律指导大面积的施工。本段试验路的桩号为：K121900K121+400北行的一个主车道。 1加铺前对旧水泥混凝土板进行一个细致而全面的修补是一项十分关键的内容，目前我国公路水泥混凝土路面养护技术规范 （JTJ073-2001）全面涵盖了这方面内容，主要可概括为以下几点措施： 1） 对严重破碎的板块要进行换板处理。 用冲击锤将板打碎， 移开碎板， 用 C15素混

5、凝土对路面基层补强，再浇注标号不小于 C30 的混凝土板。 2）脱空板块，如果板块边角有唧泥现象，即认为该块脱空，或该板的弯沉0.2mm，也认为该块脱空。对脱空板实施灌浆法，灌浆后仍以弯沉作为控制指标。 3）裂缝处理，对宽度小于 3mm 的轻微裂缝，采用灌浆法；对贯穿整个板厚大于 3mm 小于 25mm 的中等裂缝，采用条带罩面进行补缝；对宽度大于 25mm 严重裂缝采用全深度补块。 4)板边板角处理： 当水泥混凝土板边、 板角轻度剥落时， 用灌缝材料修补平整；严重剥落时，用切割机将剥落部分切割成 5-7cm 槽，按中等裂缝的处理方法处理；全深度破碎时，按严重裂缝方式处理。 5）对于错台可采用

6、磨平或填补法处理。 6）对以上各种形式进行处理后，即可进行灌缝处理、灌缝必须在充分吹净松动及浮土、干燥时灌入。 （特别要避免雨后作业） 以上只是对旧混凝土路面病害处理的一般性总结，处理标准适用于路面养护。对于加铺层的前期旧路处理，有些处理方法应该适当调整。其中，板底脱空情况是众多病害中最难处理的一种病害，其病害的形成原因、自身特点是决定处理难的内在因素；科技发展水平、检测手段、处理技术是制约问题解决的外部因素。 目前常用的检测混凝土结构内部缺陷的方法很多，但是真正应用于工程上检测水泥混凝土路面的脱空的方法还很少。其中人工敲击混凝土路面听声法由于受到人的主观判断，且需要熟练的工人操作，准确性很难

7、得到保证。因此为了探索准确、造价低、速度快、实用且可操作性强的检测方法，本段试验路采用了几种方法联合检测。目的是希望通过各方法之间相互验证、每块板的灌浆量、雨后观察钻孔内积水状况、板缝的唧泥情况、重车经过后板的松动情况等多种验证手段，来验证各种板底脱空检测方法的准确性，最终探寻准确、造价低、速度快、实用2且可操作性强的检测方法。 本次采用的检测手段为落锤式弯沉仪(FWD)、 声振检测两种手段。 其中落锤式弯沉仪(FWD)检测得到的数据，通过两种算法进行板底脱空判断。 1.2 预期目标预期目标 通过本课题研究，重点解决广韶高速公路旧水泥路面脱空检测方法和定量判别标准的确定以及灌浆材料设计和施工工

8、艺探索等方面的难题。即尝试采用目前国际最先进的路面弯沉检测设备 FWD、声振法等设备，获取旧水泥混凝土板的脱空位置和脱空程度的大量实测数据，进而获得水泥板各位置是否需要进行脱空破坏处理的判定标准。 通过多种原材料的组成设计，获得针对水泥板不同破坏情况的不同性能灌浆材料，并将提供适宜的施工工艺。 1.3 主要研究内容主要研究内容 明确板下脱空的检测方法和判定标准，总结浅层与深层压浆的检测方法及控制指标；确定深层压浆、浅层压浆以及不宜压浆处理的检测判断指标范围；确定浅层与深层压浆处理的材料、配比及浆体等相关质量控制指标；明确压浆施工工艺、设备及质量控制要求；对整个压浆处理进行全面系统地总结集体出合

9、理化建议，为以后的施工提供依据和经验。 1.4 技术方法和路线技术方法和路线 通过目前国际最先进的路面弯沉检测设备 FWD，并辅以声振仪等仪器，选择对板中、板边、板角多种检测方案，获取旧水泥混凝土板的脱空位置和脱空程度的大量实测数据，经数据处理及与实际路况的对照分析，获得是否需要进行处理脱空的判定标准。通过每块板的灌浆量、雨后观察钻孔内积水状况、板缝的唧泥情况、重车经过后板的松动情况等多种验证手段，来验证各种板底脱空检测方法的准确性，来改进目前的脱空检测方法，提高脱空判断的准确率。 同时，开展灌浆材料设计以及施工工艺的相关研究，重点开展对灌浆材料的流动性、稳定性及其固化后的强度、膨胀性等性能的

10、研究，结合上述检测结果，总结研发成果，推广到试验段以外水泥路段应用，研究框图见图 1。 3路况调查 脱空检测 材料配合比设计 FWD 弯沉检测 浆体流动性控制声振法脱空检测浆体强度控制图图 1.1 研究技术路线图研究技术路线图 试验路压浆 记录每孔压浆量 记录每孔压力情况压满判断标准 施工方法和工艺验 证 脱 空 检 测 结论 4第第 2 章章 水泥混凝土板下脱空的检测水泥混凝土板下脱空的检测 2.1 水泥混凝土板底脱空检测方法的比选水泥混凝土板底脱空检测方法的比选 水泥混凝土路面在使用过程中，由于车辆荷载的重复作用，其板下结构层将逐渐产生塑性变形累积而出现基层与面层板脱空的现象，地面水沿接缝

11、下渗积聚在脱空的空隙内，在车轮荷载作用下形成有压力动水，与基层内浸湿的细集料混搅成泥浆，在车辆经过时沿接缝缝隙喷溅出来，形成唧泥。唧泥一方面使面板边缘部分失去支撑，更进一步加剧板的脱空；另一方面唧泥病害还将污染路面和经过的车辆。另外，由于受温度和湿度的影响，混凝土板将产生翘曲，致使板在局部范围内不再与基层保持连续接触，或因土基压实不均匀，路面板下局部将出现脱空。水泥混凝土路面板下脱空，对于板角而言，在荷载作用下，路面板的工作状态近似于悬臂梁，板角或板边因产生过量的应力而弯沉，在重复荷载作用下，最终导致路面板的横向疲劳开裂。水泥混凝土路面在使用期间出现的裂缝、破碎板几乎都与板底脱空有关；即使一些当时看来既没有破碎又没有裂缝的板块，其板底仍可能存在脱空，这种病害较隐蔽，但危害性却非常大。目前常用的检测混凝土结构内部缺陷的方法很多，但是真正应用于工程上检测水泥混凝土路面的脱空的方法还很少。其中人工敲击混凝土路面听声法由于受到人