水泥混凝土路面板底脱空检测主要方法与原理 摘 要：随着车流量的迅速增加以及重载车辆吨位的不断攀升，服务中的水泥混凝土路面，基础的局部脱空现象是客观存在的，采用路面雷达和FWD相结合的方式检测关键词：板底脱空 路面雷达检测 FWD检测一、脱空检测的必要性大量的试验和理论计算表明，服务中的水泥混凝土路面，基础的局部脱空现象是客观存在的，产生水泥混凝土路面板下基础脱空的因素主要有以下几种：（1）路基土的工后不均匀沉降变形；（2）交通荷载的累积作用；（3）环境温度的影响；（4）唧泥的影响；（5）工作环境的影响工程实践证明，脱空状态下水泥混凝土路面的受力状态是极为不利的如图1所示图1：水泥砼板脱空引起的开裂二、脱空检测原理及主要方法（一）路面雷达检测脱空原理雷达检测脱空是利用雷达波的折射—反射原理进行的，假如空洞中只有空气，那么在空间的上面边缘即雷达波是从介电常数大的介质向介电常数小的介质传播，形成波的异常反射（即出现负波），如图2所示图2：雷达测量脱空原理图根据国内外研究成果及国内有关专家的意见，通常情况下板底脱空深度为0.2cm(含0.2cm)以下为轻度脱空，0.2～0.5cm为中度脱空，0.5cm（含0.5cm）以上为重度脱空。
二）FWD检测脱空的主要方法目前检测板底脱空的主要方法有路面雷达和FWD检测两种方法，一般采取路面雷达和FWD相结合的方式进行利用FWD实测弯沉盆，用几种不同的方法来评定混凝土路面板的脱空状态1）实测弯沉盆曲线判断板角脱空状况，如图3所示图3：水泥混凝土板在FWD荷载作用下的变形规律（2）路表弯沉盆评定混凝土板下基础的刚度参数确定脱空状况将混凝土板下地基的脱空理解为地基刚度参数的衰弱，建立了一种简便实用的脱空评定方法—比较分析法：由FWD实测缝边板角弯沉，评定出水泥混凝土板下基础的刚度参数，再将这一刚度参数值与基础均匀支承时的标准值进行比较，可检测板下地基脱空的位置、预估脱空的尺寸经过大量的计算分析，得到混凝土路面板脱空状况评定的回归公式如下：（1） （2）（3）式中CW为接缝的传力杆系数，δc为板角荷载作用下的弯沉，kc为板角荷载作用下地基反应模量，Ew为传荷系数，Ki为板中荷载作用下地基反应模量，H为面板厚度（cm），δ0为板中荷载下的弯沉（cm）回归系数在98%以上，理论评定的误差小于1% 根据上述的δc、Ew及已知的面板厚度H，由回归公式计算出板角荷载作用下的地基反应模量Kc及接缝的传力杆系数CW，并计算出Kc/Ki之值，如Kc＜Ki，则说明混凝土板角下存在脱空。
3）截距法判断脱空通过落锤式弯沉仪进行水泥混凝土路面板角测试，按4吨、5吨、6吨的额定荷载进行单点三级加载，各级一次，通过三级加载的中央弯沉数据评定水泥混凝土板底脱空状况利用回归分析做出荷载～弯沉的线性回归曲线，通过回归曲线的截距来判断脱空情况，如图4虚线部分所示如果板下支撑情况较好，回归曲线将穿过坐标原点，或距离原点在50μm 以内，则认为板底不存在脱空；如果回归曲线在弯沉轴的截距b大于50μm，则认为路面板底存在脱空图4：截距法判断脱空的原理（4）板角弯沉判断脱空综合以上几种方法及我国水泥混凝土路面设计规范，《公路水泥混凝土路面养护技术规范》（JTJ073.1-2001）的规定，板底脱空的评价指标为板角弯沉大于0.2mm该指标是贝克曼梁的静态弯沉指标，在脱空检测时需要将FWD与贝克曼梁进行比对试验，建立动态弯沉与静态弯沉的相关关系以湖南省潭邵高速公路水泥混凝土路面为例，潭邵高速公路水泥混凝土路面的落锤式弯沉仪(FWD)与贝克曼梁（BB）的大量测试，求出其对应关系为：LBB=1.19LFWD+3.16 (R=0.91) （4）当LBB＝20，得LFWD＝14.1，两者成正比线性关系，因此当板角FWD弯沉值大于14（0.01mm）时判定水泥混凝土路面板底脱空。
三）FWD判断板底脱空的分级标准的确定目前对于利用FWD判断板底脱空的分级标准，国内外尚无形成统一的标准我国新版的《公路技术状况评定标准》（JTJ H20-2007）中规定，将脱空的程度按照外观调查分为轻微和严重两种在实际运用中，利用FWD进行脱空程度判定时借鉴此标准，对大量的判断为轻微脱空和严重脱空的板块进行FWD弯沉的的测试，以湖南省潭邵高速公路为例，判定为轻度脱空时FWD弯沉值大量分布在14～24之间，判定为重度脱空时FWD大量分布在22～40之间，因此在处于轻微脱空和严重脱空之间增设一个中度脱空的等级，得到基于板角弯沉δc的潭邵高速公路普通水泥砼路段板底脱空评定的经验标准如表1所示：表1：基于板角弯沉的潭邵高速公路水泥路面板底脱空分级标准(单位：0.01mm) 三、结论本文介绍了FWD检测水泥砼板脱空的4种主要方法及其分级标准的确定，为路面病危害的处理提供参考依据Reference：[1]JTJ073.1-2001,公路水泥混凝土路面养护技术规范.[2]JTJ H20-2007,公路技术状况评定标准.[3]张超.路基路面试验检测技术,人民交通出版社,2004.[4]邓学钧.路基路面工程,人民交通出版社,2005.[5]田波.水泥混凝土路面脱空的检测及对策,华东公路,2002.[6]肖兴强.水泥混凝土路面板底脱空和接缝传荷能力的关系.［D］.西南交通大学，,2007.（作者单位：湖南交通职业技术学院） -全文完-。