CN104294736B - 一种轻质复合路面 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种轻质复合路面。包括底部基层、骨架结构层和面层；其骨架结构层由金属板交错拼插而成。由大于一根的槽型折板焊接或拼接组成所需规格的盖板上下拼插复合而成，上、下盖板的槽顶部、底部的结构均称为撑板。骨架结构层的每条槽型折板由两个立边侧板和一个连接撑板构成槽型，在侧板的一端连接托板，与侧板的连接的相邻托板之间设置有插槽，侧板上设置有插台。所述的底部基层与骨架结构层之间、骨架结构层与面层之间通过焊接或粘接及机械密封等方式紧密结合成的轻质复合路面。本发明的轻质复合路面，不仅可以提高路面抗裂性能,延长其使用寿命,而且在相同的荷载作用下,能够减薄路面的厚度和重量，降低工程造价。

Description

一种轻质复合路面

技术领域

本发明涉及一种引入金属板交错拼插复合技术而制成的能移动、高强度轻质减震的复合路面，特别涉及建筑物安装部位中可移动的高强度轻质复合路面。

现有技术

道路路面是指采用筑路材料铺设在路基上供车辆行驶的层状构造物，承受车辆荷载、抵抗车轮摩擦力并保持道路连续。传统的路面按照材料的特点分为低级、中级、次高级和高级四种类型，一般采用材料分层铺筑，施工工期长，人财物消耗量大。常见的路面有土石路面、水泥混凝土路面、沥青混凝土路面等。路面由于直接受车辆荷载的重复作用及环境因素(如温度、湿度)的影响，因而要求具有较高的抗折强度、耐久性、耐磨性和抗滑性。其中抗折强度和抗压强度是路面的两项重要控制指标，其大小是否满足设计要求，将直接影响到路面的整体质量及使用寿命。路面在使用中易出现破坏变形、因温度、水文等不利因素造成的强度降低、扬尘、车轮对路面的水平摩擦力造成的路面不平整而造成降低行车舒适度及安全度等问题。所以，在工程上必须分析影响路面强度的因素，从而选择合格材料，科学设计，合理施工，以满足路面的各项指标要求。

伴随着经济的发展，道路交通在满足经济性的基本要求外，更节能、更环保、更便捷可靠也一并成为路面改进的主要方向。本发明提出了一种新型轻质路面结构、环境友好型路面，不仅提高了路面的排水防潮、减震性能，而且提高了路面的抗压强度，便于行人、普通车辆、重型工程车辆行驶，适用于高速公路、一级公路、建筑工地、临时展台等场合的道路。

公开号CN202644928U的专利提及了一种高强度实木地板，采用多层薄实木地板片间的纵横交错排列粘接复合方法使轻质复合路面强度增加，减少温湿度造成的应力不均变形。然而，这种交错粘接的方式不足以充份增强轻质复合路面，各板层间的粘合胶水也容易随着地板使用频率和环境温湿度的变化而失效。

公开号CN1088650A的专利提及了一种土壤或轻质复合路面增强处理方法，该方法将一种铝铁氧化物混合物的土壤或轻质复合路面增强材料和添有石灰的混合物加进碎石、天然土等土壤中，并将氧化钛混进土壤或轻质复合路面增强材料，从而实现轻质复合路面增强的效果。这种技术虽然能最大降低轻质复合路面的应力处应变10％，最大提高单轴强度50％，但是配方设计复杂，施工工艺复杂，且工期长，无法实现轻质复合路面的大幅增强和简便施工。

因此，开发生产低成本的可移动、高抗压抗折强度的轻质路面，具有易于铺设拆除、减震排水、增强耐久、适用不同地基条件和应用场合等功能。本发明通过满足路面工程应用中的安全性、经济性及时效性的需求，替代传统的土石结构的路面、混凝土砂石路面、金属板路面等。

发明内容

本发明的目标是提供一种能移动、高强度轻质减震、可自组装拆卸、可重复利用的复合路面，该轻质复合路面不需要与常规的轻质复合路面般进行相同程度的现场准备，承受机械冲击和化学腐蚀作用的性能优异，并可重复铺设拆除再利用，节能降耗。

本发明的技术方案如下：

一种轻质复合路面，包括底部基层3、骨架结构层2和面层1；其骨架结构层2由金属板交错拼插而成。

所述的能移动、高强度轻质复合路面，其特征是表面的面层1厚0.1～100毫米，采用胶粘、机械密封的方法与骨架结构层3复合。

所述的骨架结构层2中包含槽型折板，由大于一根的槽型折板焊接或拼接组成所需规格的盖板上下拼插复合而成，上、下盖板的槽顶部、底部的结构均称为撑板。槽型结构如图2、图3、图4所示，包括4-托板；5-插台；6-撑板；7-侧板；8-插槽，槽型折板间沿撑板6向托板4的方向相对十字交叉式相互拼插，成对的拼插后的槽型折板的撑板间彼此相贴复合。

所述的骨架结构层2的每条槽型折板由两个立边侧板7和一个连接撑板6构成槽型，在侧板7的一端连接托板4，与侧板7的连接的相邻托板4之间设置有插槽8，侧板上设置有插台5。

所述的骨架结构层2的总厚度大于0.1毫米，采用1～100层厚度大于0.1毫米具有表面波纹的槽型折板十字交叉通过插台5拼插复合构成；单层槽型折板厚0.1～100毫米，托板4宽大于0.5毫米，插台5呈倒U型、一字型、圆型、方型，多边型，插台5高度大于0.1毫米，不超过侧板高，插台5宽度大于0.1毫米；撑板6宽大于0.1毫米，插槽8深大于0.1毫米。

所述的骨架结构层2的插槽8呈梯型、三角型、三角锥型、梯型、长方型、多边型的一种或几种的组合结构，但不仅限于此。

所述的骨架结构层的托板4与插台5相平行，宽度均不超过撑板6的一半。

所述的骨架结构层的侧板7的高大于0.1毫米，宽大于1毫米，长大于10毫米。

所述的骨架结构层2的槽型折板可以为平板，也可以为表面全部或部分呈波纹状且打孔折板，开孔率为0～90％，单块槽型折板厚度不超过骨架结构层总厚度。

所述的骨架结构层2的材料为金属、高分子塑料或两者的混合物，优选碳钢、不锈钢，但不仅限于此。

所述的底部基层3的材料为形状记忆高分子材料、形状记忆合金或两种的混合物、散堆金属桩和/或碎石子与水泥砂浆或混凝土砂浆的混合物、镍钛合金、铜铝镍合金、铜锌铝合金、辐射交联聚乙烯、聚降冰片烯、反式聚异戊二烯、聚氨酯、聚酯中的一种或几种的组合体，底部基层总厚度大于0.1毫米。

所述的底部基层3与骨架结构层2之间、骨架结构层2与面层1之间通过焊接或粘接及机械密封等方式紧密结合成的轻质复合路面，如图5所示，本发明中的轻质复合路面由多版块集合而成，单版块的长度不低于撑板的长度，宽度不低于两条槽型折板的撑板宽度之和加上四个侧板壁厚的总和，优选长宽各自不低于100*100毫米的版块集合而成，各复合路面版块间通过自身错行拼插、异型连接框或两者结合的方式组装，所述连接框包括工字钢、L型框，但不仅限于此。

所述的骨架结构层2拼插后的折板间充填高分子弹性材料，充填的高分子弹性材料包括聚氨酯泡沫体、聚氯乙烯或聚酯。

各块轻质复合路面版块之间通过连接框或彼此拼插组装,但不仅限于此。

各复合路面版块间通过连接框拼接组装成更大张复合路面，也可随时撤离复合路面，移动到其它场合重复使用。

本发明的一种能移动、高强度轻质复合路面，骨架结构层2具有加筋隔离、扩散应力的作用,在水平方向上可承受较大的应力以阻碍裂缝的迅速扩展,并能够增加路面的整体刚度,减少路面表面弯沉。用金属板交错拼插强化骨架结构层2，折板间充填高分子弹性材料，不仅可以提高路面抗裂性能,延长其使用寿命,而且在相同的荷载作用下,能够减薄路面的厚度和重量，降低工程造价。面层1上的负载冲击波被均匀的分给了槽型折板拼插的格子结构，这种连续的格子骨架结构降低了复合路面的损害程度，提高了强度和能量的吸收，保证了面层1的平整度，同时网格状结构可以得到优秀的排水、排气效果；骨架结构层2内填充材料的充入加强了骨架的能量吸收缓冲效果，更好的承载了面层的冲击，也解决了温度和收缩形变可能引起的变形问题。各复合路面板块采用错行自身复合拼接、连接框固定拼接或两者结合的拼接方式，不仅解决了在较大复合路面冲击下的整块复合路面的损毁或弯曲变形后替换问题，而且各复合路面版块间可相互组装拆卸。本发明的复合路面，极大的降低了复合路面的重量，且可以随着施工的需要，移动到其它场地重复铺设，降低了成本，缩短了施工工期，复合路面可回收率大于95％，避免了传统混凝土复合路面施工现场的恶劣条件对人员和环境的危害。

本发明中提及的高强度涉及复合路面的抗压强度和抗折(即弯曲抗拉)强度，具体测试方式和计算公式如下：

$f_{\mathrm{cf}}=\frac{\mathrm{FL}}{b{h}^2}$

式中fc_f——抗折强度，Mpa；

F——试件被破坏荷载，N；

L——抗折夹具两支承圆柱的中心距离，mm；

b——试样截面宽度，mm；

h——试样截面高度，mm。

$R_c=\frac{P}{F}$

式中Rc——抗压强度，Mpa；

F——受压面积，m²；

P——作用于试体的破坏荷重，kN。

本发明基于可移动、高强度的轻质复合路面的设计，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也应属于本发明的范畴，所有基于本发明的精髓加以修改的设计也应属于本发明的范畴。

附图说明

图1是本发明中所述的轻质复合路面的平面图；

图2是本发明中这所述的骨架结构层中涉及的槽型折板的主视图；

图3是本发明中所述的骨架结构层中所涉及的槽型折板的左视图；

图4是本发明中所述的骨架结构层中所涉及的槽型折板的俯视图；

图5是本发明中提及的轻质复合路面骨架结构层槽型折板的单版块的示意图；

图6是本发明中实施例一所提及的一种复合路面的骨架结构层装配体的三维立体图；

其中，图1中，1-面层，2-骨架结构层，3-底部基层；

图2-4中，4-托板；5-插台；6-撑板；7-侧板；8-插槽；

图5、图6中，A-骨架结构层槽型折板式盖板一；B-骨架结构层槽型折板式盖板二；6A-盖板一撑板；6B-盖板二撑板。

具体实施方式

下面结合附图具体说明本发明：如图1所示，能移动、高强度轻质复合路面包括底部基层3、骨架结构层2和面层1。底部基层用可以保证地基面的平整，厚度取决于施工现场轻质复合路面的平整度；结构层由波纹结构的槽型折板交错拼插组成，功能性面层可以满足轻质复合路面的使用要求和根据经济条件加以选用。三层结构粘接或焊接复合成一体化的三明治结构轻质、高抗压强度的轻质复合路面。

底部基层厚度大于20毫米，其中包括管道、排水槽时，厚度不小于50毫米，材料为形状记忆高分子材料、形状记忆合金或两种的混合物，也包括上述一种或一种以上的记忆材料与散堆金属桩和/或碎石子与水泥砂浆或混凝土砂浆的混合物，涉及水泥砂浆、混凝土砂浆、合金、聚氨酯，交联聚乙烯、聚酯、反式1,4-聚异戊二烯、聚环氧乙烷共聚物、聚降冰片烯、苯乙烯-丁二烯共聚物、聚氯乙烯，但不仅限于此。

结构层总厚度大于0.1毫米，波纹板形式如图6所示，采用1-100层槽型折板交错搭筑复合而成，单层折板厚0.1-100毫米,且折板内充填脂肪族高分子聚合物，涉及聚氨酯泡沫体类、聚氯乙烯、聚酯，优选取聚氨酯泡沫体类变形填充物。槽型折板的材料包括不锈钢、合金钢、碳钢、高强度低合金热扎钢、冷扎钢，但不仅限于此，表面打孔率为0-80％，特征孔径为0.1-100毫米，孔型为圆形、长圆形、椭圆形、星形、多边形，优选长圆形孔，但不仅限于此。如图3所示，本发明中提及的槽型折板可以为平板，也可以全部或部分为波纹板，其中波纹板表面的波纹峰宽W为0.01-100毫米，峰高H为0.01-100毫米,峰高平台T为0-100毫米，峰高平台T不超过峰宽W。

表面的功能性面层厚0.1-100毫米，可以裁成小块片状进行铺贴，可以采用胶粘、机械密封等方法与结构层复合，材料包括碳钢、高分子聚合物材料、环氧自流平、混凝土、花岗岩，但不仅限于此。面层采用波纹钢板、压花板面等形式，但不仅限于此。

实施例一：

本发明的轻质复合路面规格为宽1.2米，长4米，可回收轻质复合路面的面层采用耐磨型环氧树脂自流坪，骨架结构层总层高41毫米，设计成如图6所示的316L不锈钢板结构，A与B相互拼插，即骨架结构层槽型折板式盖板一与-骨架结构层槽型折板式盖板二，6A与6B分别为骨架结构层的上下表面，即-盖板一撑板和盖板二撑板分别组成的表面。折板板厚1毫米，其中托板4宽3毫米，插台7宽2毫米，且距托板6的垂直距离为10毫米，撑板6宽30毫米,撑板长1米，侧板7高40毫米；插槽8呈倒梯锥型，槽宽2.5毫米，槽深距撑板6的垂直距离为20毫米，采用两层槽型折板交错搭筑，第二层304不锈钢槽型折板内部填充物采用高弹聚氨酯泡沫浇铸。底部基层采用共混NI-TI合金颗粒的交联聚乙烯形状记忆材料，其中掺入80％体积比的砂石，砂石的特征直径小于20毫米的。单版块长宽尺寸为1000*600毫米，4*2块版块通过拼插结构将模块化多块的轻质复合路面版块彼此联接，固定在基层轻质复合路面上。环氧自流平与槽型折板间、折板与底部基层间通过焊接密封。经过液压万能实验机WE-300B型测试，以该种方式制备的轻质复合路面每平米可承受的抗压强度为49.66Mpa，抗折强度3.5Mpa，单版块轻质复合路面的人工拆除时间为5秒。与密度是2500kg/m3的同体积的普通混凝土地面相比，轻质复合路面减重率为33％，回收率为99％。

实施例二：

本发明的轻质复合路面规格为宽2米，长2米，可回收轻质复合路面的面层采用环氧树脂自流平，骨架结构层层高75毫米，设计成的波纹热轧碳钢网板结构，板厚3毫米，其中托板4宽30毫米，距离托板4的垂直距离为20毫米，撑板6宽94毫米，长0.5米；侧板7高72毫米,长0.5米；插槽8呈长方型，槽宽7毫米，槽深距撑板20毫米，采用槽型折板交错搭筑，第二层316L不锈钢波纹板开孔率均为60％，孔形为三角形，特征孔径为2毫米，瓦楞内部填充物采用高弹聚氨酯泡沫浇铸。底部基层采用聚氨酯形状记忆材料，单版块长宽尺寸为500*500毫米，2*2块版块通过联接框架结构将模块化的轻质复合路面拼接固定在基层轻质复合路面上。环氧树脂自流平表层与波纹板间、波纹板与底部基层间通过硅胶粘接密封。经过测试，以该种方式制备的轻质复合路面每平米可承受的抗压强度为61.75Mpa，抗折强度2.3Mpa，单版块轻质复合路面人工拆除时间为6秒。与密度是2500kg/m3的同体积的普通混凝土地面相比，轻质复合路面减重率为30％，轻质复合路面回收率为99％。

实施例三：

本发明的单版块轻质复合路面规格为宽1.5米，长3米，可回收轻质复合路面的面层采用环氧树脂自流平，结构层总高38毫米，设计成如图6的波纹镀锌高碳钢网板结构，网板厚2毫米，其中托板4宽10毫米，插台5宽5毫米，与托板4的垂直距离为15毫米，撑板6宽50毫米，长3米；侧板7高35毫米,长3米；插槽8呈长方型，槽宽5毫米，槽深距撑板6的距离为20毫米，采用两层相向的槽型折板交错搭筑复合，第二层316L不锈钢波纹板开孔率均为60％，孔形为三角形，特征孔径为2毫米，瓦楞内部填充物采用高弹聚氨酯泡沫浇铸。底部基层采用钛合金形状记忆材料，单版块长宽尺寸为750*3米，1*2块版块通过自向交错拼接结构将模块化的轻质复合路面拼接固定在基层轻质复合路面上。环氧树脂自流平表层与波纹板间、波纹板与底部基层间通过双组份无溶剂型室温固化聚氨酯胶粘密封。经过测试，以该种方式制备的轻质复合路面每平米可承受的抗压强度为70.33Mpa，抗折强度3.95Mpa，单版块轻质复合路面拆除时间为8秒。与密度是2500kg/m3的同体积的普通混凝土地面相比，轻质复合路面减重率为31％，轻质复合路面回收率为98.5％。

实施例四：

本发明的单板块轻质复合路面规格为宽1.2米，长8米，可回收轻质复合路面的面层采用水泥砂浆，结构层总高10毫米，设计成波纹热轧碳钢网板结构，板厚0.5毫米，网板厚2毫米，其中托板4宽20毫米，插台5宽5毫米，距离托板4的距离为30毫米，撑板6宽100毫米，长1.2米；侧板7高9.5毫米；插槽8呈长方型，槽宽5毫米，槽深距撑板20毫米，表面均无开孔，瓦楞内部填充物采用高弹聚氨酯泡沫浇铸。底部基层采用镍钛合金形状记忆材料，单版块长宽尺寸为1200*1000毫米，1*4块版块通过联接框架结构将模块化的轻质复合路面拼接固定在基层轻质复合路面上。水泥砂浆表层与波纹板间、波纹板与底部基层间通过单组份无溶剂型室温固化聚氨酯胶粘密封。经过测试，以该种方式制备的轻质复合路面每平米可承受的抗压强度为75.50Mpa，抗折强度4.05Mpa，单版块轻质复合路面拆除时间为36秒。与密度是2500kg/m3的同体积的普通混凝土地面相比，轻质复合路面减重率为26％，轻质复合路面回收率为96.5％。

实施例五：

本发明的单板块轻质复合路面规格为宽1.2米，长1.2米，可回收轻质复合路面的面层采用金刚砂混凝土，结构层总高55毫米，设计成波纹低碳钢网板结构，板厚1毫米，其中托板4宽15毫米，插台5宽12毫米，距离托板4的距离为45毫米，撑板6宽50毫米,长600毫米；侧板7高20毫米,长600毫米；插槽8呈倒三角型，槽宽2.5毫米，槽深距撑板6的距离为20毫米，采用四层槽型折板相对交错搭筑复合，第二、三、四层316L不锈钢波纹板,开孔率均为50％，开孔为星形，特征孔径为15毫米，瓦楞内部填充物采用高弹聚氨酯泡沫浇铸。底部基层采用反式1,4-聚异戊二烯形状记忆材料，通过联接框架结构将4块600*600毫米的2*2版块的轻质复合路面拼接固定在基层轻质复合路面上。金刚砂混凝土表层与波纹板间、波纹板与底部基层间通过硅胶胶粘密封。经过测试，以该种方式制备的轻质复合路面每平米可承受的抗压强度为105.35Mpa，抗折强度6.85Mpa，单版块轻质复合路面拆除时间为36秒。与密度是2500kg/m3的同体积的普通混凝土地面相比，轻质复合路面减重率为29％，轻质复合路面回收率为99.9％。

Claims (9)

1.一种轻质复合路面，包括底部基层(3)、骨架结构层(2)和面层(1)；其特征是骨架结构层(2)由金属板交错拼插而成的网格状结构，骨架结构层(2)由大于一根的槽型折板构成的上、下盖板相互拼插，拼插后的槽型折板的撑板间相贴复合而成，且每条槽型折板由两个立边侧板(7)和一个连接撑板(6)构成槽型，在侧板(7)的一端连接托板(4)，与侧板(7)连接的相邻托板(4)之间设置有插槽(8)，侧板上设置有插台(5)。

2.如权利要求1所述的路面轻质复合路面，其特征是所述的骨架结构层(2)总厚度大于0.1毫米，采用1～100层厚度大于0.1毫米具有表面波纹的槽型折板十字交叉通过插台(5)拼插复合构成；单层槽型折板厚0.1～100毫米，托板(4)宽大于0.5毫米；插台(5)高度大于0.1毫米，不超过侧板高，插台(5)宽度大于0.1毫米，不超过撑板宽度的一半；撑板(6)宽大于0.1毫米，插槽(8)深大于0.1毫米，不超过侧板的高；托板(4)与插台(5)相平行，宽度不超过撑板(6)的一半；侧板(7)的高大于0.1毫米，宽大于1毫米，长大于10毫米。

3.如权利要求1所述的路面轻质复合路面，其特征是插台(5)呈倒U型、一字型、圆型或多边型；插槽(8)呈三角锥型或多边型的一种或几种的组合结构。

4.如权利要求3所述的路面轻质复合路面，其特征是所述的多边型为三角型、梯型、长方型。

5.如权利要求1所述的路面轻质复合路面，其特征是所述的骨架结构层(2)的槽型折板为平板或为表面全部或部分呈波纹状且打孔折板，开孔率为0～90％，单块槽型折板厚度不超过骨架结构层总厚度。

6.如权利要求1所述的路面轻质复合路面，其特征是所述的底部基层(3)的材料为形状记忆高分子材料、形状记忆合金或两种的混合物、散堆金属桩和/或碎石子与水泥砂浆的混合物、辐射交联聚乙烯、聚降冰片烯、反式聚异戊二烯、聚氨酯、聚酯中的一种或几种的组合体，底部基层总厚度大于0.1毫米。

7.如权利要求6所述的路面轻质复合路面，其特征是所述的形状记忆合金为镍钛合金、铜铝镍合金或铜锌铝合金。

8.如权利要求1所述的路面轻质复合路面，其特征是拼插后的槽型折板间充填的高分子弹性材料包括聚氨酯泡沫体、聚氯乙烯或聚酯。

9.如权利要求1所述的路面轻质复合路面，其特征是所述的骨架结构层(2)的材料为金属、高分子塑料或两者的混合物。