CN102561139B - 适用大吨位汽车的高强钢纤维混凝土路面结构及施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种适用大吨位汽车的高强钢纤维混凝土路面结构及施工方法。其特征在于自下而上包括风化岩路基、路基补强灌浆料、水泥稳定碎石连接层和钢纤维混凝土面层，其施工方法是a、对风化岩路基进行清理、夯实；b、采用路基补强灌浆料对风化岩石路基进行补强，厚度5-10cm，嵌入深度2-3cm；c、摊铺水泥稳定碎石连接层，厚度40-60cm，然后压实；d、摊铺钢纤维混凝土路面层，厚度为40-60cm；e、养护、成品。本发明采用钢纤维混凝土路面结构替代原泥结和级配碎石路面，有效地阻碍混凝土内部微裂缝的扩展及宏观裂缝的形成，显著地改善了混凝土的抗拉、抗弯、抗冲击及抗疲劳性能，具有较好的延性。
Description
技术领域
本发明属于公路水泥混凝土路面结构及施工方法技术领域，尤其涉及一种适用大吨位汽车的高强钢纤维混凝土路面结构及施工方法。
背景技术
在矿山露天开采中，为提高运输效率，提高产能，大吨位汽车运输普遍采用，特别是汽车荷载在300-360 吨范围应用较广。现在采场、排土场的固定公路均为一般泥结和级配碎石路面，路面标准较低，运输成本较大。目前交通部门普遍采用的水泥混凝土路面最大荷载为汽车55吨，结构为面层、连接层和基层三层，即：（1）面层为C30-40水泥混凝土，厚度20-30cm；（2）连接层为水泥稳定碎石，厚度15-20cm；（3）基层为当地材料，一般采用碎石、稳定土等材料，厚度15-20cm，该路面结构在300-360 吨汽车荷载作用下，将直接发生板面断裂、破损和路基沉降等现象，造成路面结构整体破坏。
在300吨汽车荷载作用下的公路目前只有在德兴铜矿南山1#废石隧道进行了试验，详见矿业快报2000年9月18期《矿用电动汽车刚性路面修复实践》和矿业快报2003年9月9期《复合刚性路面力学测试及破坏机理分析》，该路面结构如下：路面为复合刚性路面，分三层，(1)垫层：采用C20普通混凝土直接浇筑在基岩上，基岩上无浮渣，混凝土厚30cm，(2)基层：采用C40钢筋混凝土φ16螺纹钢，双向配筋，网度150×200，混凝土厚30cm。(3)面层：C40钢纤维混凝土浇筑，钢纤维规格为0．2mm×0．3mm×(25～35)mm，掺量体积比2% ，该层层厚20cm，该路面结构存在以下不足：（1）最大试验汽车荷载为300吨以下,不能满足360吨汽车荷载的行驶要求；（2）路面造价达1000元/m2，大规模推广困难；（3）路基为基岩，使用面窄；（4）面层混凝土为C40，抗弯拉强度仅为4.37Mpa,不是高标号混凝土。
发明内容
本发明的目的是提供一种路面结构抗弯拉强度高、耐磨性好和使用年限长的适用大吨位汽车的高强钢纤维混凝土路面结构。
本发明的再一个目的是提供一种适用大吨位汽车的高强钢纤维混凝土路面结构的施工方法。
本发明目的是是通过以下技术方案这样实现的。
本发明适用大吨位汽车的高强钢纤维混凝土路面结构，其特征在于自下而上包括风化岩路基、路基补强灌浆料、水泥稳定碎石连接层和钢纤维混凝土面层，所述的水泥稳定碎石连接层的摊铺厚度为40-60cm，所述的钢纤维混凝土面层厚度40-60cm。
所述的水泥稳定碎石连接层的原料以级配碎石作骨料，采用胶凝材料和灰浆搅拌而成。
所述的钢纤维混凝土面层所用的混凝土标号为C60-C80，其原料每立方米重量配比为：
水泥：52.5#水泥 380-480kg/m3
粉煤灰：40-60kg/m3
矿渣微粉：40-60 kg/m3
水：130-140 kg/m3
砂：30-36 kg/m3
碎石：1250-1160 kg/m3
减水剂2-2.3 kg/m3
钢纤维：62.4-93.6 kg/m3。
一种适用大吨位汽车的高强钢纤维混凝土路面结构的施工方法，其特征在于包括下列步骤：
a、对风化岩路基进行清理、夯实；
b、采用路基补强灌浆料对风化岩石路基进行补强，其灌浆料厚度5-10cm，嵌入深度2-3cm；
c、摊铺水泥稳定碎石连接层，制作水泥稳定碎石连接层的原料，以级配碎石作骨料与胶凝材料和灰浆搅拌而成，摊铺厚度40-60cm，然后压实；
d、铺设钢纤维混凝土面层，制作钢纤维混凝土，其钢纤维混凝土所用的混凝土标号为C60-C80，其原料每立方米重量配比为：
水泥：52.5#水泥 380-480kg/m3
粉煤灰：40-60kg/m3
矿渣微粉：40-60 kg/m3
水：130-140 kg/m3
砂：30-36 kg/m3
碎石：1250-1160 kg/m3
聚羧酸系高性能减水剂2-2.3 kg/m3
钢纤维：62.4-93.6 kg/m3
将上述原料搅拌后均匀摊铺成厚度为40-60cm的高强耐磨钢纤维混凝土路面层，压实；
e、进行养护，完成施工。
本发明的优点是：
由于本发明在路面施工过程中加厚了混铺碎石层、水泥稳定碎石连接层和高强混凝土面层各层的厚度，其厚度40-60cm，比一般混凝土路面20-30cm厚20-30cm以上；且面层采用特制的高强耐磨钢纤维混凝土，并在混凝土中掺入乱向分布的短钢纤维，形成的一种新型的多相复合材料，这些乱向分布的钢纤维能够有效地阻碍混凝土内部微裂缝的扩展及宏观裂缝的形成，显著地改善了混凝土的抗拉、抗弯、抗冲击及抗疲劳性能，具有较好的延性。与现有技术相比不仅路面结构强度高、耐磨性好，而且使用年限也长。
经检验。
（1）本发明的适用大吨位汽车的高强混凝土路面结构的面层采用特制的高强耐磨钢纤维混凝土，其混凝土路面抗弯拉强度由普通混凝土的5Mpa，提高到11-13Mpa以上，完全满足在300-360大吨位汽车荷载作用下的使用要求；
（2）基层采用水泥稳定碎石，其弹性模量可达3000Mpa，，满足在300-360大吨位汽车荷载作用下上下层力的专递和扩散的要求；
（3）灌浆料补强后的风化岩路基回弹模量达到550 Mpa以上。可以满足在300-360大吨位汽车荷载作用下力专递、扩散和沉降的要求。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式：
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1所示，本发明的适用大吨位汽车的高强钢纤维混凝土路面结构，其特征在于自下而上包括风化岩路基4、路基补强灌浆料3、水泥稳定碎石连接层2和钢纤维混凝土面层1，所述的水泥稳定碎石连接层2的摊铺厚度为40-60cm，所述的钢纤维混凝土面层1厚度40-60cm。
所述的水泥稳定碎石连接层2的原料以级配碎石作骨料，采用胶凝材料和灰浆搅拌而成。
所述的钢纤维混凝土面层1所用的原料为标号C60的混凝土，每立方米重量配比为：
水泥：52.5#水泥 380kg/m3
粉煤灰：50kg/m3
矿渣微粉：50 kg/m3
水：130 kg/m3
砂：30 kg/m3
碎石：1250 kg/m3
外加剂：聚羧酸系高性能减水剂2.2 kg/m3
钢纤维：62.4kg/m3
本发明适用大吨位汽车的高强钢纤维混凝土路面结构的施工方法，包括下列步骤：
a、对风化岩路基进行清理、夯实；本发明的风化岩路基：是指岩石在太阳辐射、大气、水和生物作用下出现破碎、疏松及矿物成分次生变化的现象。导致上述现象的作用称风化作用，将此风化岩石直接作为路基使用，统称为风化岩路基。
b、采用路基补强灌浆料对风化岩石路基进行补强，其灌浆料厚度5cm，嵌入深度2cm；其灌浆料为现有技术：是以高强度材料作为骨料，以水泥作为结合剂，辅以高流态、微膨胀、防离析等物质配制而成。它在施工现场加人一定量的水，搅拌均匀后即可使用。 灌浆料具有自流性好，快硬、早强、高强、无收缩、微膨胀；无毒、无害、不老化、对水质及周围环境无污染，自密性好、防锈等特点。
c、摊铺水泥稳定碎石连接层，制作水泥稳定碎石连接层的原料，以级配碎石作骨料与胶凝材料和灰浆搅拌而成，摊铺厚度40-60cm，然后压实；
本发明的水泥稳定碎石亦为常规技术：是以级配碎石作骨料，采用现有的胶凝材料和足够的灰浆体积填充骨料的空隙，按嵌挤原理摊铺压实。其压实度接近于密实度，强度主要靠碎石间的嵌挤锁结原理，同时有足够的灰浆体积来填充骨料的空隙。
d、铺设钢纤维混凝土面层，制作钢纤维混凝土，其钢纤维混凝土所用的混凝土标号为C60-C80，其原料每立方米重量配比为：
水泥：52.5#水泥 380-480kg/m3
粉煤灰：40-60kg/m3
矿渣微粉：40-60 kg/m3
水：130-140 kg/m3
砂：30-36 kg/m3
碎石：1250-1160 kg/m3
聚羧酸系高性能减水剂2-2.3 kg/m3
钢纤维：62.4-93.6 kg/m3
将上述原料搅拌后均匀摊铺成厚度为40-60cm的钢纤维混凝土路面层，压实；
e、进行养护，完成施工。
本发明的钢纤维混凝土：强度等级为C60及以上的混凝土。一般把C10--C50称为普通强度等级混凝土，C60--C90强度等级为高强度混凝土，C100以上称超高强混凝土，
高强耐磨钢纤维混凝土，并在混凝土中掺入乱向分布的短钢纤维，形成的一种新型的多相复合材料，这些乱向分布的钢纤维能够有效地阻碍混凝土内部微裂缝的扩展及宏观裂缝的形成，显著地改善了混凝土的抗拉、抗弯、抗冲击及抗疲劳性能，具有较好的延性。与现有技术相比不仅路面结构强度高、耐磨性好，而且使用年限也长。
高强耐磨钢纤维混凝土抗弯拉强度由普通混凝土的5Mpa，提高到11-13Mpa以上，满足在300-360大吨位汽车荷载作用下的使用要求。
实施例
本发明所述的混凝土面层所用的原料每立方米标号C60的混凝土的重量配比为：
水泥：52.5#水泥 380kg/m3
粉煤灰：50kg/m3
矿渣微粉：50 kg/m3
水：130 kg/m3
砂：30 kg/m3
碎石：1250 kg/m3
外加剂：聚羧酸系高性能减水剂2.2 kg/m3
钢纤维：62.4kg/m3
其高强耐磨钢纤维混凝土抗弯拉强度由普通混凝土的5Mpa，提高到11.9Mpa以上。
本发明采用高强耐磨钢纤维混凝土路面结构替代原泥结和级配碎石路面，从而达到提高整个路面结构强度的目的，上述路面结构的采用，可以大大提高现有矿山大吨位汽车行驶的路面标准，从而达到降低运输成本和减少道路维修费用目的。
Claims (4)
1.一种适用大吨位汽车的高强钢纤维混凝土路面结构，其特征在于自下而上包括风化岩路基、路基补强灌浆料、水泥稳定碎石连接层和钢纤维混凝土面层，所述的水泥稳定碎石连接层的摊铺厚度为40-60cm，所述的钢纤维混凝土面层厚度40-60cm
所述的钢纤维混凝土面层所用的混凝土标号为C60-C80，其原料每立方米重量配比为：
水泥：52.5#水泥 380-480kg/m3
粉煤灰：40-60kg/m3
矿渣微粉：40-60 kg/m3
水：130-140 kg/m3
砂：30-36 kg/m3
碎石：1250-1160 kg/m3
减水剂2-2.3 kg/m3
钢纤维：62.4-93.6 kg/m3。
2.根据权利要求1所述的适用大吨位汽车的高强钢纤维混凝土路面结构，其特征在于所述的减水剂为聚羧酸系高性能减水剂。
3.根据权利要求1所述的适用大吨位汽车的高强钢纤维混凝土路面结构，其特征在于所述的钢纤维混凝土面层所用的混凝土标号为C60，其原料每立方米重量配比为：
水泥：52.5#水泥 380kg/m3
粉煤灰：50kg/m3
矿渣微粉：50 kg/m3
水：130 kg/m3
砂：30 kg/m3
碎石：1250 kg/m3
外加剂：聚羧酸系高性能减水剂2.2 kg/m3
钢纤维：62.4kg/m3。
4.一种权利要求1所述的适用大吨位汽车的高强钢纤维混凝土路面结构的施工方法，其特征在于包括下列步骤：
a、对风化岩路基进行清理、夯实；
b、采用路基补强灌浆料对风化岩石路基进行补强，其灌浆料厚度5-10cm，嵌入深度2-3cm；
c、摊铺水泥稳定碎石连接层，制作水泥稳定碎石连接层的原料，以级配碎石作骨料与胶凝材料和灰浆搅拌而成，摊铺厚度40-60cm，然后压实；
d、铺设钢纤维混凝土面层，制作钢纤维混凝土，其钢纤维混凝土所用的混凝土标号为C60-C80，其原料每立方米重量配比为：
水泥：52.5#水泥 380-480kg/m3
粉煤灰：40-60kg/m3
矿渣微粉：40-60 kg/m3
水：130-140 kg/m3
砂：30-36 kg/m3
碎石：1250-1160 kg/m3
聚羧酸系高性能减水剂2-2.3 kg/m3
钢纤维：62.4-93.6 kg/m3
将上述原料搅拌后均匀摊铺成厚度为40-60cm的钢纤维混凝土路面层，压实；
e、进行养护，完成施工。
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