CN100999889A - 碾压柔性纤维水泥混凝土路面结构及施工方法 - Google Patents

Abstract

碾压柔性纤维水泥混凝土路面结构及施工方法，涉及道路结构及道路铺面工程施工方法。利用混合后的柔性纤维与水泥形成的浆体作为胶结料粘结碎石、砂、填料等，经碾压工艺形成碾压柔性纤维水泥混凝土路面面层1，铺筑于基层2上。掺入柔性纤维后，碾压柔性纤维水泥混凝土早期塑性收缩、干缩、温缩性能显著改善，抗裂、韧性、抗冲击性能、抗冻性能显著增强，抗疲劳性能成倍提高。碾压柔性纤维水泥混凝土路面结构采用碾压工艺，具有施工简单方便，速度快，养护期短，适应面广的特点，路面结构具有变形能力强、抗裂性好、疲劳性能好的特点。

Description

碾压柔性纤维水泥混凝土路面结构及施工方法

一、技术领域

本发明涉及道路工程等铺面工程及其施工方法，尤其是一种碾压柔性纤维水泥混凝土路面结构及施工方法。

二、背景技术

水泥混凝土材料及其施工方法方面的背景技术

1、(浇注)水泥混凝土

水泥混凝土材料是一种家喻户晓的建筑材料，混凝土的发展虽然只有100多年的历史，如今已成为世界范围内应用最广、用量最大、几乎随处可见的建筑材料。水泥混凝土以无机材料的水泥浆体作为胶粘材料，粘结碎石和砂。塑态的水泥混凝土具有一定的流动性，为了保证凝固后的混凝土内部密实，浇注塑态混凝土时一般采用振捣工艺进行施工，水泥浆凝固后形成坚硬如同石料的混凝土。它具有取材方便、施工简单、强度高、可以做成任意形状的特点。然而水泥混凝土材料有其自身不可克服的弱点：凝固初期收缩量大，内部易产生初始缺陷；水泥混凝土脆性大，适应变形能力差，易开裂，因此长期以来人们一直致力于水泥混凝土的阻裂、增韧方面的研究。

近年来，钢纤维水泥混凝土、有机柔性纤维水泥混凝土的出现，使混凝土这种材料走上了一个新的发展阶段。钢纤维水泥混凝土、柔性纤维水泥混凝土的抗拉、抗冲击强度、韧性均有大幅度提高，因而得到了较为广泛的应用，其中尤以钢纤维水泥混凝土的应用最为广泛。

目前纤维水泥混凝土在结构工程、路面和桥面工程中获得了一定的运用。纤维水泥混凝土的施工工艺采用和普通水泥混凝土施工相同的工艺：要求纤维水泥混凝土有较大的流动性，塌落度一般在3-5cm，浇注后振捣密实，一般铺筑厚度为5-25cm。

现行的纤维水泥混凝土材料在使用中存在以下主要问题：当纤维类型采用高弹模的钢纤维时，一方面由于钢纤维水泥混凝土中的纤维掺量较大(每立方米混凝土中约加入78kg的钢纤维)，致使钢纤维水泥混凝土的造价昂贵，大幅提高了工程建设成本。另一方面，由于钢纤维较硬，使得钢纤维水泥混凝土拌和及施工不方便。当纤维类型采用合成纤维时，由于纤维水泥混凝土水灰比大，混凝土塑性收缩、干缩较大，因此纤维混凝土面层必须每隔4～6米左右设置一道横向收缩缝，路面横缝较多不仅会影响行车舒适性，同时还会增加雨水从横缝渗入基层的几率，造成路面板底的基层冲刷脱空，从而导致断板破坏。

2、碾压水泥混凝土

碾压水泥混凝土是近三十年来发展起来的一种新型混凝土。它具有独特的性能，未凝固前碾压混凝土的性能完全不同于常规混凝土，未凝固的碾压混凝土稠度很干，比工民建的干硬混凝土还要干，是一种塌落度为零的超干硬混凝土，它可以使推土机、压路机在其上工作而不下陷，凝固后又与常规混凝土的性能非常接近。碾压混凝土通过压路机振动力的作用，使石子克服摩阻力占居空间形成骨架，孔隙被水泥砂浆填充并包裹，形成密实体。

碾压水泥混凝土具有施工机械容量大、速度快、大面积作业的特点。它具有强度高、耐久性好、节约水泥、干缩小的优点。

碾压水泥混凝土在水工坝体的修筑和高等级公路路面的修筑方面有较多的应用。碾压水泥混凝土路面从材料性质上看，仍然属于常规水泥混凝土的范畴，其变形适应性差、脆性大、抗裂性差。如果不设伸缩缝，路面中常会出现裂缝，因此目前在路面施工时，常常在路面中每隔10～15m设置一条伸缩缝。

近年来，为提高碾压水泥混凝土路面的抗裂性能，出现了掺入钢纤维的碾压水泥混凝土路面，其在国内外的研究刚刚起步。国外钢纤维碾压水泥混凝土路面结构的工程应用情况表明，路面的使用性能和耐久性得到了改善和提高，但由于钢纤维的掺量较高(每立方米混凝土中一般掺入30kg～40kg，甚至更高)，造价昂贵，且在含水量较少的碾压混凝土中掺入刚性的钢纤维，纤维不易分散，拌和较困难，施工不太方便，因此，钢纤维碾压水泥混凝上的大面积推广应用受到了一定的限制。

三、发明内容

本发明的目的为：通过往普通水泥混凝土中掺入柔性纤维，提高水泥混凝土材料的抗收缩、抗裂、抗冲击、抗变形、抗冻、抗疲劳性能，并通过混合料配合比的调整，使其能够碾压成型作为路面面层修筑于路面基层之上，一起构成碾压柔性纤维水泥混凝土路面结构。

本发明目的所采取的技术方案如下：

本发明路面结构，包括有碾压柔性纤维水泥混凝土路面面层、基层，在基层表面铺筑有碾压柔性纤维水泥混凝土路面面层。

本发明，基层可以是适宜于在其上修筑现行水泥混凝土路面或沥青混凝土路面的各种型式的基层，也可以是旧道路的原有路面：如水泥混凝土路面，或者沥青路面。

本发明，碾压柔性纤维水泥混凝土路面面层由柔性纤维、水泥、碎石、砂、水、填料和外加剂等组成并经拌合后互相粘结构成，每立方米柔性纤维水泥混凝土中上述材料按重量各含有0.2～3kg、160～400kg、1100～2000kg、100～800kg、80～160kg、0～500kg、0～4kg，经碾压形成碾压柔性纤维水泥混凝土路面面层。

本发明，柔性纤维是指相对于刚性纤维(高弹模纤维，如钢纤维)而言，弹性模量小于水泥混凝土弹模的低弹模有机合成纤维，如聚丙烯纤维、聚丙烯腈纤维、聚酰胺(尼龙)纤维等。柔性纤维的掺入，提高了水泥混凝土材料的抗收缩、抗裂、抗冲击、抗变形、抗冻、抗疲劳等性能。

本发明，柔性纤维可以是单丝纤维，也可以为网状纤维，也可以为单丝纤维与网状纤维的混合纤维。

本发明，填料可以是粉煤灰、石屑、硅粉、氧化镁等。

本发明，外加剂可以是减水剂、增塑剂、缓凝剂、早强剂、分散剂等。

本发明施工方法，每立方米柔性纤维水泥混凝土中按重量比将柔性纤维与水泥、碎石、砂、填料或外加剂等放入搅拌机干拌均匀，然后再加入水进行湿拌至混合料拌和均匀，形成维勃稠度为10s～80s、适宜碾压施工的柔性纤维水泥混凝土混合料，将柔性纤维水泥混凝土混合料运抵现场后采用机械或者人工摊铺的方法按厚度为15cm～30cm均匀摊铺在基层上，不采用传统水泥混凝土的振捣方法施工，而是用压路机碾压，碾压至要求的压实度(≥95％)后形成碾压柔性纤维水泥混凝土路面面层。

本发明是一种新的路面结构型式，它具有如下的优点：

(1)和现行水泥混凝土相比，碾压柔性纤维水泥混凝土中的水泥掺量减少，具有经济性强的优点。

(2)和现行普通水泥混凝土相比，碾压柔性纤维水泥混凝土中的用水量少，混凝土的干缩率、塑性收缩变形小，另外，乱向分布的柔性纤维也有利于减小混凝土的塑性收缩，增强混凝土抵抗收缩开裂的能力，因此可以大幅延长面层横向收缩缝的间距。

(3)和现行普通水泥混凝土相比，碾压柔性纤维水泥混凝上改善了而层混凝土的内部结构组成，形成骨架密实型结构，减少了内部微细裂纹的产生，因此有利于提高混凝土的综合性能。

(4)和现行普通水泥混凝土相比，碾压柔性纤维水泥混凝土初期强度高，养护期短，开放交通早。

(5)和现行碾压水泥混凝土路面结构相比，碾压柔性纤维水泥混凝土路面结构中的面层混凝土具有抗裂性能强，韧性好，强度高，抗疲劳性能好、抗冲击性能强、抗冻性能好的优点，因此可以适当减薄路面的厚度，具有良好的经济效益。

(6)和现行碾压水泥混凝土路面结构相比，在相同面层厚度情况下，碾压柔性纤维水泥混凝土路面结构具有更加优良的路用性能和耐久性，间接经济效益和社会效益显著。

(7)碾压柔性纤维水泥混凝土路面结构采用碾压工艺，不需模板，因此施工简单、方便、速度快。

综上所述，本发明是一种既不同于现行纤维水泥混凝土路面结构又不同于现行碾压水泥混凝土路面结构的新型路面结构。

本发明可以在与现行水泥混凝土路面或现行碾压水泥混凝土相同面层厚度的条件下，提高混凝土的抗裂性能、韧性、抗疲劳等性能，大幅提高道路的路用性能和耐久性；可在保证优良路用性能、耐久性的前提下降低路面面层的厚度，带来显著的经济效益；碾压柔性纤维水泥混凝土路面取材方便，施工简单、快捷。

四、附图说明

下面结合附图进一步说明本发明。

附图是路面结构横断面示意图。

图中，1——碾压柔性纤维水泥混凝土路面面层    2——基层

五、具体实施方式

如附图所示，在基层2表面铺筑碾压柔性纤维水泥混凝土路面面层1。

本发明的具体施工方法：

将一种典型的实施例配比为(一立方米碾压柔性纤维水泥混凝土)：聚丙稀单丝纤维1kg、普通硅酸盐42.5^#水泥300kg、最大粒径不超过31.5mm的碎石1330kg、河砂730kg、粉煤灰70kg、减水剂3kg放入搅拌机干拌至均匀，然后再加入130kg的水进行湿拌至混合料拌和均匀，将柔性纤维水泥混凝土混合料运抵现场后采用机械摊铺的方法，按厚度为20cm均匀摊铺在基层2上，不采用传统水泥混凝土的振捣方法施工，而是用压路机碾压，碾压至要求的压实度(≥95％)后形成碾压柔性纤维水泥混凝土路面面层1。碾压柔性纤维水泥混凝土路面面层1和其下的基层2一起形成碾压柔性纤维水泥混凝土路面结构。

Claims (8)

1、一种碾压柔性纤维水泥混凝土路面结构，包括有碾压柔性纤维水泥混凝土路面面层(1)、基层(2)，其特征是在基层(2)表面铺筑有碾压柔性纤维水泥混凝土路面面层(1)。

2、根据权利要求1所述的一种碾压柔性纤维水泥混凝土路面结构，其特征是基层(2)可以是适宜于在其上修筑现行水泥混凝土路面或沥青混凝土路面的各种型式的基层，也可以是旧道路的原有路面：如水泥混凝土路面，或者沥青路面。

3、根据权利要求1所述的一种碾压柔性纤维水泥混凝土路面结构，其特征是碾压柔性纤维水泥混凝土路面面层(1)由柔性纤维、水泥、碎石、砂、水、填料和外加剂等组成并经拌合后互相粘结构成，每立方米柔性纤维水泥混凝土中上述材料按重量各含有0.2～3kg、160～400kg、1100～2000kg、100～800kg、80～160kg、0～500kg、0～4kg，经碾压形成碾压柔性纤维水泥混凝土路面面层(1)。

4、根据权利要求3所述的一种碾压柔性纤维水泥混凝土路面结构，其特征是其中的柔性纤维是指相对于刚性纤维(高弹模纤维，如钢纤维)而言，弹性模量小于水泥混凝土弹模的低弹模有机合成纤维，如聚丙烯纤维、聚丙烯腈纤维、聚酰胺(尼龙)纤维等。

5、根据权利要求3所述的一种碾压柔性纤维水泥混凝土路面结构，其特征是其中的柔性纤维可以是单丝纤维，也可以为网状纤维，也可以为单丝纤维与网状纤维的混合纤维。

6、根据权利要求3所述的一种碾压柔性纤维水泥混凝土路面结构，其特征是其中的填料可以是粉煤灰、石屑、硅粉、氧化镁等。

7、据权利要求3所述的一种碾压柔性纤维水泥混凝土路面结构，其特征是其中的外加剂可以是减水剂、增塑剂、缓凝剂、早强剂、分散剂等。

8、一种碾压柔性纤维水泥混凝土路面结构施工方法，其特征是每立方米柔性纤维水泥混凝土中按重量比将柔性纤维与水泥、碎石、砂、填料或外加剂等放入搅拌机干拌均匀，然后再加入水进行湿拌至混合料拌和均匀，形成维勃稠度为10s～80s、适宜碾压施工的柔性纤维水泥混凝土混合料，将柔性纤维水泥混凝土混合料运抵现场后采用机械或者人工摊铺的方法按厚度为15cm～30cm均匀摊铺在基层(2)上，不采用传统水泥混凝土的振捣方法施工，而是用压路机碾压，碾压至要求的压实度(≥95％)后形成碾压柔性纤维水泥混凝土路面面层(1)。

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