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【摘 要】 路面长期受雨水、超载重交通等影响，易产生唧泥、脱空等路面病害。本文提出采用纳米改性聚合物加固技术对其病害进行自治。
【关键词】 纳米改性聚合物加固技术；路面病害处理；养护
一、前言
路面长期在重交通荷载环境等外部条件的作用下，易产生唧泥、脱空等路面病害。如果不及时进行养护维修，其使用性能会迅速下降。但是，大规模地修复面板，养护费用非常高，养护周期长，交通压力大，也严重影响行车安全。为此，我们河南万里路桥集团有限公司研发出一种纳米改性聚合物加固技术。纳米改性聚合物加固技术不仅施工成本低，而且封闭交通时间大大缩短，在施工后三个小时即可开放交通。现将我公司纳米改性聚合物加固技术在国道209线三门峡段路面提升改造项目中的应用情况作以赘述。
二、工程背景
国道209线三门峡段水泥混凝土路面已通车超过15年时间。路面结构为C35水泥混凝土面板，厚度26cm，设计抗折强度为4.5Mpa；基层为5%水泥稳定碎石，厚度18cm；底基层为10%石灰稳定土，厚度为16cm。2013年，根据三门峡市路网规划及提升改造的设计要求，将其在混凝土路面的基础上加铺沥青混凝土，使之由刚性路面改造成柔性路面。
在改造提升施工的过程中，发现近年来由于超限超载车辆的日益增多，路面纵横填缝料老化严重，使雨水下渗，形成动水压力，浸泡和冲刷基层。在荷载的反复作用下，发生泵吸作用，使基层的细粒料以唧泥的形式唧出。久而久之，面板与基层之间形成空隙，从而降低了对混凝土面板的支撑作用，使混凝土面板在荷载的作用下，挠曲变形明显，竖向位移增大，极易形成断板、错台、沉陷等病害。较为严重的脱空现象可以明显地观察出来，但处于初期或者不太严重的脱空不易观察出来。我国交通部行业标准《公路水泥混凝土路面养护技术规范》（JTJ073.1-2001）中也明确规定水泥混凝土面板脱空位置的确定可采用弯沉测定法。我们在此项目中也采用了弯沉测定法判定。首先我们选取水泥混凝土面板荷载最不利的位置，采用两台5.4m长的弯沉仪及BZZ-100标准轴载（后轴轴载为10t）测定四个板角的弯沉值。如果超过某一限值时，即认为脱空。根据我国公路的修建现状和检测仪器的情况，有关专家推荐凡弯沉值大于0.2mm，视为脱空。在测定弯沉值后，建设单位、监理单位、施工单位通过共同研究分析达成一致意见：凡是弯沉值超过0.1mm的，均认为板底可能出现脱空现象。
三、纳米改性聚合物加固技术
纳米改性聚合物加固技术，是针对混凝土路面出现的板块脱空危害而提出的修复板底使其密实，确保板底均匀支撑的技术措施。通过对板底脱空的压浆处冶，由于压浆材料本身强高，稳定性好，在压力的作用下，有较强的渗透力，因而能够改善基层和路基的稳定性，延长路面的使用寿命。
1、应用范围
（1）、由于路基深陷造成的基层脱空；
（2）、路基及路面基层翻浆、唧泥；
（3）、由于路基原因造成的路基或基层的纵向裂缝；
2、纳米改性聚合物材料
纳米改性聚合物材料主要是由多种矿物质改性组分和高分子聚合物材料及外加剂组合而成，具有早期强度高、流动性好、微膨胀及耐久性好等特点。
3、施工工艺
（一）施工工艺流程
道路封闭→确定病害范围→施工放线→钻孔→安装注浆管与注浆帽→注浆料的加工→注浆→养生→开放交通
（二）具体施工方案
1、道路封闭：根据养护作业安全施工操作规程的要求，制定切实可行的保通方案，进行道路封闭。
2、确定病害范围：根据前期弯沉检测的结果进行确定病害的范围；
3、施工放线：
在确定的病害范围内进行注浆孔的布置，孔间距1m，整块板脱空按梅花形面孔，板角脱空按十字形布置；
4、钻孔：钻孔前再仔细检查孔位，钻孔时使电锤钻杆垂直对准孔位，开钻匀速慢进的钻进，钻成时再反复回钻几次，保证钻孔上下贯通。钻孔直径2cm钻至路基顶面。钻孔必须保持路面清洁，不得污染路面，安装45cm钻头进行钻孔，保证孔深必须穿透水泥混凝土面板，钻孔完毕，为保持路面清洁，使用扫帚、吸尘器、吹风机及时对钻孔处进行清理。
5、下注浆管及安装注浆帽：经监理工程师验收孔深孔径后，下入注浆管及注浆头，根据高强聚合物注浆技术要求，使用切割工具把PVC管截取一定长度（不得超过混凝土厚度），把PVC管通过注浆孔下入，把注浆管置于基层中间。安装好注浆管后安装注射帽，首先要把注射帽凹型边缘使用专业工具清理干净，以便与注射枪更好的结合，使用铁锤把已清理的注射帽敲入注浆管内。
6、注浆料的加工：在拌制注浆料时，首先根据实际浆液的用量计算出用水量和高强注浆料的用量，把水先加入搅拌机中，然后开动搅拌机，再加入高强聚合物注浆料，搅拌2-3min后方可使用。纳米改性聚合物加固技术改变了传统的注浆材料。它是一种高强、快凝，且早期强度大的特种注浆材料，此种材料是一种水溶性的单组分材料。浆液具有良好的可泵性、和易性、保水性。浆液过稠，不利于均匀分布于板底的空隙位置。浆液过稀，干缩性大，且强度大大降低。在此工程中，我们采用的浆液的流动度为42S.在注浆过程中浆液要不停的搅拌，每次所加工的浆液要在1小时内用完，浆液初凝后停止使用，建议水灰比为0.3。
四、施工总结
纳米改性聚合物加固技术在国道209线段应用了近5000平方，取得了良好的效果。通过本次施工，总结出纳米改性聚合物加固技术有以下技术优势：
（1）早期强度高，无需养生，快速放行。
纳米改性聚合物材料施工后不需要养生，1小时能够初凝，2小时后强度达到15Mpa以上，达到放行通车的需要，克服了普通水泥注浆施工后长时间养生的缺点。
（2）终凝时间短，成型强度高。
纳米改性聚合物材料3小时能够终凝，终凝后强度能达到30-60Mpa（根据实际可调整），具有很好的强度。
（3）原材料具有輕微膨胀性，成型后不收缩；
纳米改性聚合物材料在反应时能够发生轻微膨胀，成型后不收缩，克服了普通水泥浆在反应时干缩的缺点，能够更好的填充基层及路基的空洞。
（4）具有良好的耐久性能。
纳米改性聚合物材料中含有多种矿物改性组份和高份子材料，具有良好的耐腐蚀性和抗酸碱性，使其寿命增长；
（5）、浆液流动性好、渗透性强
纳米改性聚合物注浆液流动性好，渗透性强，不但能够处理基层的脱空部分，并对结构层中的细小裂缝也有很好的填充功能。
五、纳米改性聚合物加固技术与其他注浆技术对比
目前市场上常用的注浆技术有水泥注浆技术及高聚物（聚氨酯）注浆技术，但这两项技术在一定的方面存在局限性，如水泥注浆技术养生时间长，强度低，高聚物注浆技术成本高、强度低等，施工质量远远不及纳米改性聚合物加固技术。
六、结束语
国道209线三门峡段经过纳米改性聚合物加固处治，有效解决了混凝土面板脱空、翻浆唧泥等严重病害，增加路面的整体稳定性，避免了对混凝土路面进行大面的开挖施工。得到监理和业主的一致认可。
纳米改性聚合物加固技术作为一种新型的加固技术，以成本低、见效快、操作简便，对车辆通行影响小，受自然因素影响小等优点将被广泛地应用到公路养护施工中。
【关键词】 纳米改性聚合物加固技术；路面病害处理；养护
一、前言
路面长期在重交通荷载环境等外部条件的作用下，易产生唧泥、脱空等路面病害。如果不及时进行养护维修，其使用性能会迅速下降。但是，大规模地修复面板，养护费用非常高，养护周期长，交通压力大，也严重影响行车安全。为此，我们河南万里路桥集团有限公司研发出一种纳米改性聚合物加固技术。纳米改性聚合物加固技术不仅施工成本低，而且封闭交通时间大大缩短，在施工后三个小时即可开放交通。现将我公司纳米改性聚合物加固技术在国道209线三门峡段路面提升改造项目中的应用情况作以赘述。
二、工程背景
国道209线三门峡段水泥混凝土路面已通车超过15年时间。路面结构为C35水泥混凝土面板，厚度26cm，设计抗折强度为4.5Mpa；基层为5%水泥稳定碎石，厚度18cm；底基层为10%石灰稳定土，厚度为16cm。2013年，根据三门峡市路网规划及提升改造的设计要求，将其在混凝土路面的基础上加铺沥青混凝土，使之由刚性路面改造成柔性路面。
在改造提升施工的过程中，发现近年来由于超限超载车辆的日益增多，路面纵横填缝料老化严重，使雨水下渗，形成动水压力，浸泡和冲刷基层。在荷载的反复作用下，发生泵吸作用，使基层的细粒料以唧泥的形式唧出。久而久之，面板与基层之间形成空隙，从而降低了对混凝土面板的支撑作用，使混凝土面板在荷载的作用下，挠曲变形明显，竖向位移增大，极易形成断板、错台、沉陷等病害。较为严重的脱空现象可以明显地观察出来，但处于初期或者不太严重的脱空不易观察出来。我国交通部行业标准《公路水泥混凝土路面养护技术规范》（JTJ073.1-2001）中也明确规定水泥混凝土面板脱空位置的确定可采用弯沉测定法。我们在此项目中也采用了弯沉测定法判定。首先我们选取水泥混凝土面板荷载最不利的位置，采用两台5.4m长的弯沉仪及BZZ-100标准轴载（后轴轴载为10t）测定四个板角的弯沉值。如果超过某一限值时，即认为脱空。根据我国公路的修建现状和检测仪器的情况，有关专家推荐凡弯沉值大于0.2mm，视为脱空。在测定弯沉值后，建设单位、监理单位、施工单位通过共同研究分析达成一致意见：凡是弯沉值超过0.1mm的，均认为板底可能出现脱空现象。
三、纳米改性聚合物加固技术
纳米改性聚合物加固技术，是针对混凝土路面出现的板块脱空危害而提出的修复板底使其密实，确保板底均匀支撑的技术措施。通过对板底脱空的压浆处冶，由于压浆材料本身强高，稳定性好，在压力的作用下，有较强的渗透力，因而能够改善基层和路基的稳定性，延长路面的使用寿命。
1、应用范围
（1）、由于路基深陷造成的基层脱空；
（2）、路基及路面基层翻浆、唧泥；
（3）、由于路基原因造成的路基或基层的纵向裂缝；
2、纳米改性聚合物材料
纳米改性聚合物材料主要是由多种矿物质改性组分和高分子聚合物材料及外加剂组合而成，具有早期强度高、流动性好、微膨胀及耐久性好等特点。
3、施工工艺
（一）施工工艺流程
道路封闭→确定病害范围→施工放线→钻孔→安装注浆管与注浆帽→注浆料的加工→注浆→养生→开放交通
（二）具体施工方案
1、道路封闭：根据养护作业安全施工操作规程的要求，制定切实可行的保通方案，进行道路封闭。
2、确定病害范围：根据前期弯沉检测的结果进行确定病害的范围；
3、施工放线：
在确定的病害范围内进行注浆孔的布置，孔间距1m，整块板脱空按梅花形面孔，板角脱空按十字形布置；
4、钻孔：钻孔前再仔细检查孔位，钻孔时使电锤钻杆垂直对准孔位，开钻匀速慢进的钻进，钻成时再反复回钻几次，保证钻孔上下贯通。钻孔直径2cm钻至路基顶面。钻孔必须保持路面清洁，不得污染路面，安装45cm钻头进行钻孔，保证孔深必须穿透水泥混凝土面板，钻孔完毕，为保持路面清洁，使用扫帚、吸尘器、吹风机及时对钻孔处进行清理。
5、下注浆管及安装注浆帽：经监理工程师验收孔深孔径后，下入注浆管及注浆头，根据高强聚合物注浆技术要求，使用切割工具把PVC管截取一定长度（不得超过混凝土厚度），把PVC管通过注浆孔下入，把注浆管置于基层中间。安装好注浆管后安装注射帽，首先要把注射帽凹型边缘使用专业工具清理干净，以便与注射枪更好的结合，使用铁锤把已清理的注射帽敲入注浆管内。
6、注浆料的加工：在拌制注浆料时，首先根据实际浆液的用量计算出用水量和高强注浆料的用量，把水先加入搅拌机中，然后开动搅拌机，再加入高强聚合物注浆料，搅拌2-3min后方可使用。纳米改性聚合物加固技术改变了传统的注浆材料。它是一种高强、快凝，且早期强度大的特种注浆材料，此种材料是一种水溶性的单组分材料。浆液具有良好的可泵性、和易性、保水性。浆液过稠，不利于均匀分布于板底的空隙位置。浆液过稀，干缩性大，且强度大大降低。在此工程中，我们采用的浆液的流动度为42S.在注浆过程中浆液要不停的搅拌，每次所加工的浆液要在1小时内用完，浆液初凝后停止使用，建议水灰比为0.3。
四、施工总结
纳米改性聚合物加固技术在国道209线段应用了近5000平方，取得了良好的效果。通过本次施工，总结出纳米改性聚合物加固技术有以下技术优势：
（1）早期强度高，无需养生，快速放行。
纳米改性聚合物材料施工后不需要养生，1小时能够初凝，2小时后强度达到15Mpa以上，达到放行通车的需要，克服了普通水泥注浆施工后长时间养生的缺点。
（2）终凝时间短，成型强度高。
纳米改性聚合物材料3小时能够终凝，终凝后强度能达到30-60Mpa（根据实际可调整），具有很好的强度。
（3）原材料具有輕微膨胀性，成型后不收缩；
纳米改性聚合物材料在反应时能够发生轻微膨胀，成型后不收缩，克服了普通水泥浆在反应时干缩的缺点，能够更好的填充基层及路基的空洞。
（4）具有良好的耐久性能。
纳米改性聚合物材料中含有多种矿物改性组份和高份子材料，具有良好的耐腐蚀性和抗酸碱性，使其寿命增长；
（5）、浆液流动性好、渗透性强
纳米改性聚合物注浆液流动性好，渗透性强，不但能够处理基层的脱空部分，并对结构层中的细小裂缝也有很好的填充功能。
五、纳米改性聚合物加固技术与其他注浆技术对比
目前市场上常用的注浆技术有水泥注浆技术及高聚物（聚氨酯）注浆技术，但这两项技术在一定的方面存在局限性，如水泥注浆技术养生时间长，强度低，高聚物注浆技术成本高、强度低等，施工质量远远不及纳米改性聚合物加固技术。
六、结束语
国道209线三门峡段经过纳米改性聚合物加固处治，有效解决了混凝土面板脱空、翻浆唧泥等严重病害，增加路面的整体稳定性，避免了对混凝土路面进行大面的开挖施工。得到监理和业主的一致认可。
纳米改性聚合物加固技术作为一种新型的加固技术，以成本低、见效快、操作简便，对车辆通行影响小，受自然因素影响小等优点将被广泛地应用到公路养护施工中。