黃文強(qiáng)，張定邦*，簡嘉俊，曹志國，張 禮，齊 港

(1.湖北理工學(xué)院 土木建筑工程學(xué)院，湖北 黃石 435003；2.重慶交通大學(xué) 土木工程學(xué)院，重慶 400074)

0 引言

湖北理工學(xué)院校內(nèi)主干道路有2條，分別為臨磁湖的外側(cè)A線和靠青龍山的內(nèi)側(cè)B線，路面為水泥混凝土結(jié)構(gòu)。受自然環(huán)境、車輛荷載等影響，其表層出現(xiàn)了不同程度的磨損，部分路段甚至出現(xiàn)了沉陷、斷板、開裂、角隅破碎、龜裂等不同程度的破損。此外，路面使用性能出現(xiàn)了不同程度的下降，且缺乏必要的評測數(shù)據(jù)，直接影響了道路使用和日常維護(hù)效率。因此，對湖北理工學(xué)院A線、B線道路路面混凝土進(jìn)行性能檢測與評價是非常必要的。

一般情況下，可采用回彈法測量水泥混凝土路面的強(qiáng)度，并進(jìn)行性能評價。目前，針對回彈法的研究主要集中在回彈法與其他路面強(qiáng)度檢測方法的對比、碳化深度對回彈法測強(qiáng)的影響以及回彈法在檢測混凝土強(qiáng)度方面的應(yīng)用等方面[1-4]。王林杰等[1]分析了回彈法、鉆芯法、手持落錘式回彈儀法測強(qiáng)以及超聲回彈綜合法的優(yōu)缺點，對各種測強(qiáng)方法的步驟、原理及經(jīng)濟(jì)實用等進(jìn)行了比較。孟軍濤[2]通過碳化試驗研究了碳化反應(yīng)的重要性及其對回彈法測強(qiáng)的影響。目前，關(guān)于回彈法測強(qiáng)的應(yīng)用研究主要集中在公路與城市道路，而用于檢測校園道路的混凝土性能的相關(guān)報道較為少見。鑒于此，本文以湖北理工學(xué)院A線、B線道路為研究對象，檢測路面混凝土的強(qiáng)度，評價和揭示其性能分布規(guī)律，旨在為校園道路日常維護(hù)和改擴(kuò)建提供理論依據(jù)。

1 路線平面圖測繪和測點布置

1.1 路線平面圖測繪

路線平面圖測繪的目的是更加直觀地體現(xiàn)道路地形、車流量以及人群荷載等信息，并將此作為確定路面混凝土性能的測試點的依據(jù)[5]。此次路線平面圖的測繪采用南方測繪公司生產(chǎn)的SOUTH NTS310系列全站儀NTS-312L。

使用全站儀測繪路線平面圖的主要任務(wù)包括全站儀的檢驗與校正、踏勘測區(qū)、擬定布網(wǎng)方案、定向、測量、外業(yè)手簿的檢查和整理、繪制控制網(wǎng)略圖、導(dǎo)線網(wǎng)平差計算、坐標(biāo)輸出、編制平面控制成果表以及展繪平面圖[6]。

繪制完成的道路平面圖如圖1所示。圖1中紅色線為道路邊線，藍(lán)色線為建筑物輪廓線，黑色線為典型樣本所在區(qū)域。

圖1 道路平面圖

1.2 測點布置

湖北理工學(xué)院校內(nèi)道路路面由水泥混凝土板塊構(gòu)成，各板塊尺寸為長×寬=5.1 m×4.2 m。A線道路為外側(cè)道路，靠近桂林北路，起點為碧桂園教工生活小區(qū)東側(cè)門，終點為騰龍學(xué)生公寓前門，經(jīng)過東門轉(zhuǎn)盤、中門廣場以及西門，共462個水泥混凝土板塊。B線為內(nèi)側(cè)道路，靠近青龍山，起點為碧桂園教工生活小區(qū)后門，終點為騰龍學(xué)生公寓后門，經(jīng)過中心花壇、T2圖書館、化工學(xué)院大門，共440個水泥混凝土板塊。

根據(jù)A線、B線道路的實際情況，選取40個典型樣本。樣本布置見表1。

表1 樣本布置

2 實驗檢測

檢測項目主要包括水泥混凝土路面的回彈值與碳化深度。

2.1 回彈值檢測

根據(jù)《回彈法檢測混凝土抗壓強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程》(JGJ/T 23-2011)，每個樣本為1塊混凝土板，在每個樣本上選取5個測區(qū)，測區(qū)間距為20 cm，測區(qū)與板塊邊緣的間距為20 cm。每個測區(qū)布設(shè)16個測點，各測點的實驗數(shù)值平均值即為檢測數(shù)據(jù)。采用的回彈值檢測設(shè)備為HT225型回彈儀，其測強(qiáng)范圍是10～60 MPa。

2.2 碳化深度檢測

水泥混凝土的碳化過程實質(zhì)上是其內(nèi)部的Ca(OH)2與空氣中的CO2反應(yīng)生成CaCO3從而失去堿性的過程。混凝土本身呈堿性，碳化后變成酸性，而酚酞試劑具有遇酸不變色遇堿變紅的特點，故可采用酚酞試劑檢測混凝土碳化深度[7]。

測定前，將待檢測的混凝土表面清理干凈，用記號筆繪出檢測網(wǎng)格。測定時，用鐵錘與鏨子在檢測網(wǎng)格中點處鑿1個直徑為15 mm、深度為10 mm左右的洞，用橡皮吹清理粉末及碎屑，使用酚酞試劑對洞口噴灑，用碳化深度尺測量不變色區(qū)域的深度，即為碳化深度值。

2014年，山東將堅持開源與節(jié)流并重、城鄉(xiāng)保障與生態(tài)保護(hù)并行、興利與除害統(tǒng)籌、公益化支撐與市場化運作結(jié)合、改革創(chuàng)新與夯實基礎(chǔ)并舉，增強(qiáng)水利發(fā)展的內(nèi)在活力。

2.3 混凝土強(qiáng)度的計算

將測得的16個回彈值中最大的3個回彈值和最小的3個回彈值舍棄，取中間的10個回彈值作為計算數(shù)據(jù)，按式(1)計算。

(1)

式(1)中，Rm為測區(qū)平均回彈值(MPa)；Ri為第i個測點的回彈值(MPa)。

3 數(shù)據(jù)分析與評價

3.1 碳化深度

A線、B線道路樣本的碳化深度分布如圖2所示。由圖2(a)可知，A線道路的碳化深度變化范圍為0.7～2.3 mm，最大碳化深度出現(xiàn)在東門轉(zhuǎn)盤范圍的15號樣本處。此外，13～17號樣本的平均碳化深度大于1～5號樣本的平均碳化深度，1～5號樣本的平均碳化深度大于6～12號樣本的平均碳化深度，即在1～17號樣本中，東門附近道路的碳化深度最大，西門其次，中門最小。這是因為A線道路的車流量較大，車輪荷載對路面混凝土的影響較大，因而碳化深度較大。

由圖2(b)可知，B線道路的碳化深度比A線道路的小，其變化范圍為0.14～0.6 mm。這是因為，B線道路的樣本都位于車流量較小路段，車輪荷載對路面混凝土的影響較小。此外，B線道路34～40號樣本的平均碳化深度大于26～33號樣本的平均碳化深度，26～33號樣本的平均碳化深度大于18～25號樣本的平均碳化深度。由于人流量和車流量較大，因此中門廣場南側(cè)路段碳化深度最大；由于人流量和車流量非常小，因此西體育場西側(cè)路段碳化深度最小。

(a) A線道路

(b) B線道路

3.2 混凝土強(qiáng)度

A線、B線道路樣本的混凝土強(qiáng)度分布如圖3所示。由圖3可知，A線、B線道路樣本的混凝土強(qiáng)度均大于20 MPa，說明A線、B線道路路面混凝土的強(qiáng)度滿足行業(yè)規(guī)范和日常使用要求。

由圖3(a)可知，A線道路路面的混凝土強(qiáng)度變化范圍為24.4～33.9 MPa，但由于車輛荷載作用造成的碳化影響程度不同，混凝土強(qiáng)度出現(xiàn)不均勻現(xiàn)象，即在A線道路的1～17號樣本中，東門路面(1～5號樣本)的混凝土強(qiáng)度最小，西門其次，中門最大。同時，受路面局部修補(bǔ)、路面磨耗造成的骨料外露等因素的影響，A線道路路面的混凝土強(qiáng)度曲線呈現(xiàn)上下波動現(xiàn)象。由圖3(b)可知，B線道路路面的混凝土強(qiáng)度變化范圍為32.1～35.9 MPa。因受車輛荷載作用造成的碳化對路面混凝土強(qiáng)度影響程度較小，故在B線道路的18～40號樣本中，西體育場路面(18～26號樣本)的混凝土強(qiáng)度略大于中門廣場南側(cè)路段(35～40號樣本)。同時，由于車流量小，路面完整性較好， B線道路路面的混凝土強(qiáng)度分布曲線較均勻。

(a) A線道路

(b) B線道路

4 結(jié)論

1)A線道路的車流量較大，車輪荷載對路面混凝土的影響較明顯，因此其碳化深度較大，變化范圍為0.7～ 2.3 mm，最大碳化深度出現(xiàn)在東門轉(zhuǎn)盤范圍內(nèi)的15號樣本處。

2)由于車輛荷載作用造成的碳化影響程度不同，混凝土強(qiáng)度出現(xiàn)不均勻分布現(xiàn)象，A線道路路面的混凝土強(qiáng)度變化范圍為24.4～33.9 MPa， B線道路路面的混凝土強(qiáng)度變化范圍為32.1～35.9 MPa。

3)A線、B線道路實驗樣本混凝土強(qiáng)度均大于20 MPa, 因此可以認(rèn)為A線、B線道路路面混凝土的強(qiáng)度性能滿足行業(yè)規(guī)范和日常使用要求。