一種複合式路面面層結構及其施工方法
2023-05-16 21:37:46 2
專利名稱：一種複合式路面面層結構及其施工方法
技術領域：
本發明涉及建築材料及交通道路領域，具體涉及一種具有減振、防滑降噪功能
的複合式路面面層結構及其施工方法。
背景技術：
為追求良好的行車舒適性，當今世界道路建造的主流是採用瀝青混合料作為路面面層材料。但是隨著瀝青自然資源不斷減少，其價格不斷上漲，使得瀝青混凝土道路建造和維護費用越來越昂貴。我國瀝青含蠟量高，優質瀝青數量少，而水泥資源相對較為豐富，並且水泥混凝土路面具有強度高、擴散荷載能力強、耐久性好、養護費用少、經濟效益高、有利於夜間行車等優點，其整體使用壽命性價比超過瀝青混凝土路面。
當然，普通水泥混凝土作為路面材料也存在不少缺點由於混凝土剛度過大，嚴重影響行車的舒適性；普通水泥混凝土路面構造一定時間後容易磨損且修補困難，遇到雨雪天氣，車輛容易打滑，給行車安全帶來嚴重隱患；普通水泥混凝土路面與輪胎之間的噪聲很大，是城市噪聲的重要汙染源，嚴重影響道路附近居民的生活。
隨著我國汽車持有量的快速增長，我國輪胎的產量和廢舊輪胎的數量逐年增多。資料顯示，2006年，我國輪胎產量高達2.8億條，廢舊輪胎數量也多達1.4億多條，約360萬噸，居世界首位。廢舊輪胎屬於有害的固體廢棄物，它的分解需要長達數百年的時間。如果不採取有效措施進行回收利用，不但會造成資源浪費，而且會帶來嚴重的環境汙染。 將廢舊輪胎橡膠破碎後以合理的粒徑和配比加入到混凝土中，替代混凝土中的部分骨料(粗細集料)，可以配製出滿足公路施工要求的橡膠混凝土。中國專利CN100434387C公開了一種減振降噪橡膠混凝土，該專利以最大粒徑為15mm的橡膠塊代替部分粗骨料，其中橡膠塊的體積含量為粗骨料體積含量的13-17%。這種橡膠混凝土可以達到減振降噪的效果，但是，由於採用粒徑較大的橡膠塊取代普混凝土中的粗集料，粗大的橡膠塊會造成材料局部勻質性下降，將其作為路面材料，路面淺層處的橡膠塊易使其上部的砂漿在荷載下因應力集中而碎裂，長時間作用的結果是路面形成斑斑點點的凹坑，道路的使用壽命大大降低。 露石混凝土路面由於具有隨機凸起集料的表面，使聲波和壓力波在輪胎花紋下的空隙中自行消散，因此降低了噪聲。據調查，露石混凝土路面降低噪聲，大致相當於不改變道路表面特徵的情況下，車流量減少一半時的效果。另外，露石混凝土路面的抗滑性能以及夏天防止"白色路面"等方面較普通混凝土路面有優越性，平整度也能達到規定要求。
發明內容
本發明的目的是提供一種能應用於工程的具有減振、防滑和降噪功能的路面面層結構及其施工方法，該發明能同時解決廢舊橡膠汙染環境的問題。
3CN 本發明所述複合式路面面層結構由下層和上層兩部分組成，其中下層為橡膠混 凝土，上層為露石混凝土。 上述兩種混凝土的強度及板厚均應符合《公路水泥混凝土路面設計規範》(JTG D40-2002)中的技術要求。 上述橡膠混凝土由橡膠微粒按混凝土砂率等體積地取代普通混凝土中的部分 粗、細集料製備而成，前述橡膠微粒粒徑為0.5 2mm，在橡膠混凝土中的摻量為120 150kg/m3(體積摻量約合11.4% 14.3% )，並通過摻加消泡劑使橡膠混凝土的含氣量為 3 4%，本領域常用的消泡劑均可在本發明中使用。 橡膠微粒摻入混凝土後會降低混凝土強度，且摻量越大降低作用越明顯，故在 橡膠混凝土配合比設計時須考慮橡膠微粒對混凝土強度的降低作用，通過調整未摻橡膠 微粒的基準混凝土的水泥強度等級和水灰比等技術措施使配製的橡膠混凝土滿足施工要 求。 混凝土露石劑是本領域的常規外加劑，其主要成分是混凝土緩凝劑，其次是一 些輔劑，包括穩定劑、滲透劑和惰性水溶性顏料，可以通過商業途徑獲得，也可以根據 施工情況自行配製。其使用方法如下澆注攤鋪混凝土，待混凝土表面水膜消失後，將 露石劑用噴霧器均勻噴灑於混凝土表面，覆蓋薄膜養生， 一定時間以後揭去薄膜，混凝 土表面用硬毛刷配合緩慢水流進行刷洗，使粗骨料裸露出來。為了使露石劑在混凝土表 面達到最佳滲透深度，需控制露石劑用量以保證混凝土表面達到所需的刻蝕深度。經申 請人反覆研究和實驗，發現露石高度控制為2 3mm時，既能保證混凝土表面集料的穩 定性又能取得良好的防滑和降噪效果，露石劑用量為225 250g/m2能取得較理想的露石 高度。為增加露石混凝土中集料與水泥石之間的粘結力，應選用標號較高的水泥；為取 得較好的露石效果，選用的粗集料由級配中值的最大公稱粒徑19mm的骨料及最大公稱 粒徑為16mm單一粒徑的骨料混合而成，後者佔兩者總重的10 20%，粗集料總重與普 通混凝土相同。露石混凝土組分除粗集料外其餘成分與普通混凝土無異，露石混凝土配 合比設計應參考《普通混凝土配合比設計規程》(JGJ 55-2000)。
本發明所述複合式路面面層結構的施工方法，包括如下步驟
l)在墊層和基層鋪築完成以後，先攤鋪橡膠混凝土，再鋪築露石混凝土；
2)露石混凝包裹在鋪橡膠混凝土周圍，形成"包心式"結構；
3)橡膠混凝土下層和露石混凝土上層採用"溼接溼"工藝相連接，即在攤鋪的 下面層橡膠混凝土還未凝結硬化時，即鋪築上面層露石混凝土。 其詳細施工方法是先鋪築下面層橡膠混凝土，按照普通混凝土正常的振搗工 藝進行，振搗後混凝土表面基本平整，無明顯的凹凸，攤鋪完畢後間隔5 8h後將路面 兩側靠近模板約20cm內鬆散料清除，使橡膠混凝土下面層的斷面形狀呈上窄下寬的梯 形。然後進行上面層鋪築，用露石混凝土將下面層去除鬆散料後留下的部分一併鋪齊， 邊緣部分輔之人工振搗，使其和上層成為一個整體，振搗用平板振搗器或振搗梁或者三 滾軸等振動工藝，隨後整平、飾面、噴灑露石劑、覆蓋塑料膜進行第一次養生，之後刷 洗、第二次養生等。 本發明上、下層之所以採用"溼接溼"工藝相連接，是為了保證兩層間完全粘 接，前述溼接溼工藝是本領域的常規技術，故不作贅述。
本發明採用橡膠混凝土作為下面層，露石混凝土作為上面層的形式不但能改善 抗衝擊性和抗震性能，提高行車舒適性，而且也能有效解決普通混凝土路面噪聲大、防 滑效果差的問題，此外還能解決大量廢舊橡膠的回收利用問題。 由於本發明所採用的橡膠顆粒是以0.5 2.0mm的微粒形式摻加到水泥混凝 土中，因此可以同時取代混凝土中的粗、細集料，所製備的橡膠混凝土具有更好的勻質 性，尤其適用於厚度較薄的複合式路面面板，這種混凝土彈性模量低，耗能效果好，能 夠減小車輛振動，提高行車舒適性。 經檢測，與普通混凝土路面相比，本發明可使路面剛度降低18.5% 26.5%， 抗滑能力提高50%，路面噪聲降低5dB以上。
圖l是本發明的斷面結構示意圖。A為露石混凝土上層面，B為橡膠混凝土下層面。
具體實施方式
實施例1 :
(1)設計指標 公路自然區劃III區新建一條高速公路，設計基準期為30年，單幅路寬11.75m。
設計車道使用初期標準軸載日作用次數為3800次，屬特重交通等級。安全等級為一級，
變異水平為低級。 (2)各面層厚度及接縫 路基土為黃土；墊層為0.15m低劑量無機結合料穩定土；底基層選用水泥穩定 粒料(水泥用量5%)，厚度0.18m;採用露石混凝土面層與橡膠混凝土基層組成結合式 複合路面露石混凝土厚度10cm，橡膠混凝土厚度20cm;露石混凝土上面層板長度為4 米，縱縫為設拉杆平縫，橫縫為設傳力杆的假縫；橡膠混凝土不設縱縫，橫縫設假縫， 間距4m。 (3)面層材料組成及性能 露石混凝土 水泥344kg/m3，水165kg/m3，砂635kg/m3，最大公稱粒徑19mm 級配中值的石子1040kg/m3，最大公稱粒徑16mm的石子115kg/m3，減水劑2.4kg/m3。水 泥強度等級P II 42.5R。 28d抗壓強度41.8MPa， 28d彎拉強度5.0MPa，彎拉彈性模量 31.0GPa。 露石劑噴灑量225g/m2。橡膠混凝土水泥374kg/m3，水164kg/m3，砂566kg/m3，石子1043kg/m3， 0.5 2.0mm的橡膠微粒150kg/m3，消泡劑2%。。水泥強度等級P II 42.5R。混凝土含 氣量4.0%。
28d抗壓強度29.7MPa， 28d彎拉強度4.0MPa，彎拉彈性模量23.5GPa。
(4)施工 橡膠混凝土與露石混凝土組成的複合式路面施工時，在路基層上完成布筋後開 始攤鋪橡膠混凝土，攤鋪包括澆築、振搗、收漿、抹面和拉毛。橡膠混凝土攤鋪完畢後 間隔5 6h，人工將兩邊鬆散料清除，在橡膠混凝土未凝結硬化時，開始進行上面層露 石混凝土的鋪築。用露石混凝土鋪齊兩邊因清除鬆散料後留下的溝壑，邊緣部分輔之人
5工振搗，振搗用平板振搗器，隨後整平、飾面。待面層表面水膜消失後噴灑露石劑，露 石劑用量225g/m2，然後覆蓋塑料膜進行第一次養生，6h之後進行刷洗和第二次養生。
實施例2 :
(1)設計指標 公路自然區劃II區新建一條二級公路，設計基準期為20年，路寬9m。設計車 道使用初期標準軸載日作用次數為2100次，屬重交通等級。安全等級為三級，變異水平 為中級。(2)各面層厚度及接縫 路基土為粘土質；墊層為0.15m低劑量無機結合料穩定土；底基層選用水泥穩 定粒料(水泥用量5% )，厚度0.18m ;採用露石混凝土面層與橡膠混凝土基層組成結合 式複合路面露石混凝土厚度8cm，橡膠混凝土厚度18cm;露石混凝土上面層板寬度為 4.5m，長度為5m，縱縫為設拉杆平縫，橫縫為設傳力杆的假縫；橡膠混凝土不設縱縫， 橫縫設假縫，間距5m。
(3)面層材料組成及性能 露石混凝土 水泥344kg/m3，水165kg/m3，砂635kg/m3，最大公稱粒徑19mm 級配中值的石子985kg/m3，最大公稱粒徑16mm的石子170kg/m3，減水劑2.4kg/m3。 水 泥強度等級P II 42.5R。 28d抗壓強度41.8MPa， 28d彎拉強度5.0MPa，彎拉彈性模量 31.0GPa。 露石劑噴灑量250g/m2。橡膠混凝土水泥374kg/m3，水164kg/m3，砂556kg/m3，石子1031kg/m3， 0.5 2.0mm的橡膠微粒120kg/m3，減水劑2.99kg/m3，消泡劑0.75kg/m3。水泥強度等級 P-II42.5R。
混凝土含氣量3%。
28d抗壓強度37.1MPa， 28d彎拉強度4.5MPa，彎拉彈 性模量30.0GPa。
(4)施工 橡膠混凝土與露石混凝土組成的複合式路面施工時，在路基層上完成布筋後開 始攤鋪橡膠混凝土，攤鋪包括澆築、振搗、收漿、抹面和拉毛。橡膠混凝土攤鋪完畢後 間隔6 7h，人工將兩邊鬆散料清除，在橡膠混凝土未凝結硬化時，開始進行上面層露 石混凝土的鋪築。用露石混凝土鋪齊兩邊因清除鬆散料後留下的溝壑，邊緣部分輔之人 工振搗，振搗用平板振搗器，隨後整平、飾面。待面層表面水膜消失後噴灑露石劑，露 石劑用量250g/m2，然後覆蓋塑料膜進行第一次養生，7h之後進行刷洗和第二次養生。
實施例3 :
(1)設計指標 公路自然區劃IV區新建一條三級公路，設計基準期為20年，路寬8m。設計車 道使用初期標準軸載日作用次數為1200次，屬重交通等級。安全等級為四級，變異水平 為中級。 (2)各面層厚度及接縫 路基土為粘土質；墊層為0.15m低劑量無機結合料穩定土；底基層選用水泥穩 定粒料(水泥用量5% )，厚度0.18m ;採用露石混凝土面層與橡膠混凝土基層組成結合 式複合路面露石混凝土厚度8cm，橡膠混凝土厚度16cm ;露石混凝土上面層板寬度為 4m，長度為5m，縱縫為設拉杆平縫，橫縫為設傳力杆的假縫；橡膠混凝土不設縱縫，橫縫設假縫，間距5m。 (3)面層材料組成及性能 露石混凝土 水泥320kg/m3，水165kg/m3，砂670kg/m3，最大公稱粒徑19mm級配中值的石子996kg/m3，最大公稱粒徑16mm的石子245kg/m3，減水劑1.6kg/m3，水泥強度等級P II 42.5R。 28d抗壓強度35.8MPa， 28d彎拉強度4.5MPa，彎拉彈性模量29.0GPa。 露石劑噴灑量225g/m2。橡膠混凝土水泥367kg/m3，水161kg/m3，砂521kg/m3，石子966kg/m3， 0.5 2.0mm的橡膠微粒150kg/m3，減水劑2.94kg/m3，消泡劑0.37kg/m3。
水泥強度等級P II42.5R。
混凝土含氣量3% 4%。
28d抗壓強度29.2MPa， 28d彎拉強度4.0MPa，彎拉彈性模量23.5GPa。
(4)施工 橡膠混凝土與露石混凝土組成的複合式路面施工時，在路基層上完成布筋後開始攤鋪橡膠混凝土，攤鋪包括澆築、振搗、收漿、抹面和拉毛。橡膠混凝土攤鋪完畢後間隔6 7h，人工將兩邊鬆散料清除，在橡膠混凝土未凝結硬化時，開始進行上面層露石混凝土的鋪築。用露石混凝土鋪齊兩邊因清除鬆散料後留下的溝壑，邊緣部分輔之人工振搗，振搗用平板振搗器，隨後整平、飾面。待面層表面水膜消失後噴灑露石劑，露石劑用量225g/m2，然後覆蓋塑料膜進行第一次養生，6h之後進行刷洗和第二次養生。
權利要求
一種複合式路面面層結構，其特徵在於該路面面層結構由橡膠混凝土下層和露石混凝土上層組成。
2. 根據權利要求1所述的複合式路面面層結構，其特徵在於橡膠混凝土由橡膠微 粒按混凝土砂率等體積地取代普通混凝土中的部分粗、細集料製備而成，前述橡膠微粒粒徑為0.5 2mm，在橡膠混凝土中的摻量為120 150kg/m3。
3. 根據權利要求1所述的複合式路面面層結構，其特徵在於通過摻加消泡劑使橡 膠混凝土的含氣量為3 4%。
4. 根據權利要求1所述的複合式路面面層結構，其特徵在於露石混凝土所用粗集 料由級配中值的最大公稱粒徑19mm的骨料及最大公稱粒徑為16mm單一粒徑的骨料混合 而成，後者佔兩者總重的10 20%，粗集料佔混凝土比重與普通混凝土相同；露石高度 為2 3mm，露石劑用量為225 250g/m2，其餘組分與普通混凝土相同。
5. 根據權利要求1至4任意一項所述複合式路面面層結構的施工方法，其特徵在於1) 在墊層和基層鋪築完成以後，先攤鋪橡膠混凝土，再鋪築露石混凝土；2) 露石混凝包裹在鋪橡膠混凝土周圍，形成"包心式"結構；3) 橡膠混凝土下層和露石混凝土上層採用"溼接溼"工藝相連接，即在攤鋪的下面 層橡膠混凝土還未凝結硬化時，即鋪築上面層露石混凝土。
全文摘要
本發明涉及一種複合式路面面層結構及其施工方法。該複合式路面面層結構由橡膠混凝土下層和露石混凝土上層組成，其施工方法包括如下步驟1)在墊層和基層鋪築完成以後，先攤鋪橡膠混凝土，再鋪築露石混凝土；2)露石混凝包裹在鋪橡膠混凝土周圍，形成「包心式」結構；3)橡膠混凝土下層和露石混凝土上層採用「溼接溼」工藝相連接，即在攤鋪的下面層橡膠混凝土還未凝結硬化時，即鋪築上面層露石混凝土。本發明適用於各級公路，具有良好的減振防滑和降噪性能。
文檔編號E01C7/14GK101691730SQ20091003548
公開日2010年4月7日 申請日期2009年10月9日 優先權日2009年10月9日
發明者萬贇, 劉加平, 徐靜, 朱曉斌, 洪錦祥, 王文峰, 繆昌文 申請人:江蘇博特新材料有限公司;江蘇省建築科學研究院有限公司