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Abstract

本发明公开了一种适用于城市道路的双层玻璃纤维筋混凝土路面结构，该路面结构包括基层，基层分为上基层和下基层，上基层采用贫混凝土，下基层采用水泥稳定碎石，基层上铺设有水泥混凝土面层，基层下铺设有级配碎石垫层；水泥混凝土面层设有双层连续玻璃纤维筋及支座，双层连续玻璃纤维筋为上层连续的纵向玻璃纤维筋和下层连续的横向玻璃纤维筋和纵向玻璃纤维筋；在面层上每隔150m设一条横向接缝，在面层上的井盖处设有横穿井盖的预切缝；上基层与下基层之间设有由丁苯橡胶胶乳改性的乳化沥青稀浆封层；基层与面层设2%～3%的路拱横坡。本发明的路面结构可以有效解决城市道路中因水系丰富或排水不畅路面结构早期损坏严重的问题。

Description

一种适用于城市道路的双层玻璃纤维筋混凝土路面结构
技术领域
本发明属于道路工程技术领域，涉及一种适用于城市道路的双层玻璃纤维筋混凝土路面结构。
背景技术
目前城市道路普遍存在排水不畅、路表与路面结构内部积水严重的问题，加之由城市热岛效应等因素引发的特大暴雨等极端气候事件频现，大中城市经常出现内涝现象，水的存在和行车作用使路面结构受到严重冲刷，极大的影响路面结构的整体强度和稳定性，使城市道路早期损坏严重，经常因为道路的维修造成交通中断或拥堵，甚至引发交通事故，迫切需要提高城市道路的耐久性。此外，很多大中城市都布局有重型机械或加工制造企业，这些企业周边重载车辆较多，或因城市建设大型渣土车、材料运输车等也经常出现在城市道路上，这些车辆对路面结构的承载能力要求较高，目前常用的沥青路面往往不能满足重载交通的要求，加上水的作用，城市道路中的沥青路面在使用初期就经常出现开裂、松散剥落、沉陷等病害。
我国上世纪90年代前后修筑了大量的水泥混凝土路面，水泥混凝土路面一般需设置接缝，以解决水泥混凝土板的热胀冷缩等问题，但由于水的冲刷和行车作用，水泥混凝土路面的接缝和板角处易产生脱空、唧泥、错台、断板等病害，尤其是在城市道路中这种现象十分严重，极大影响水泥混凝土路面的使用寿命和品质。此后，全国各地以修筑沥青路面为主，但沥青路面同样因为水的作用产生了较多的早期病害，甚至还有因高温造成的车辙变形和因低温造成的表面开裂等病害，而气温的高低对水泥混凝土路面来说一般不会造成这些影响，且沥青路面的承载能力也相对较差。近年来一直延用沥青路面这种结构主要是因沥青路面出现病害后维修相对水泥混凝土路面更容易些，并没有从本质上解决路面早期病害频发的问题，且沥青路面的设计使用寿命一般为10～15年，而水泥混凝土路面设计使用寿命一般为30～50年，所以如果能解决水泥混凝土路面存在的问题，充分发挥其长寿命的特点并少进行维修，将产生显著的社会与经济效益。修筑水泥混凝土路面也可充分利用我国产量相对丰富的水泥、粉煤灰等材料，减少对石油资源的依赖，促进当地经济发展。所以，有必要研发一种新型的水泥混凝土路面结构，该路面结构不仅可以少设接缝，减少水的入渗和接缝易损坏的问题，提高行车安全和舒适性，也有优良的抗冲刷能力和承载能力，可以解决城市道路中因水系丰富或排水不畅路面结构早期损坏严重的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是研发一种适用于城市道路的双层玻璃纤维筋混凝土路面结构，这种路面结构不仅可以有效解决城市道路中因水系丰富或排水不畅路面结构早期损坏严重的问题，且具有良好的路用性能和社会与经济效益。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：
一种适用于城市道路的双层玻璃纤维筋混凝土路面结构，包括基层，所述基层分为上基层和下基层，上基层采用贫混凝土，厚度为20～30cm，下基层采用水泥稳定碎石，厚度为20～30cm，基层上铺设有水泥混凝土面层，厚度为20～30cm，基层下铺设有级配碎石垫层，厚度为20～30cm；所述水泥混凝土面层设有双层连续玻璃纤维筋及支座，双层连续玻璃纤维筋为上层连续的纵向玻璃纤维筋和下层连续的横向玻璃纤维筋和纵向玻璃纤维筋，在面层上每隔150m设一条横向接缝，在面层上的井盖处设有横穿井盖的预切缝；所述上基层与下基层之间设有厚度为1cm的由丁苯橡胶胶乳改性的乳化沥青稀浆封层；所述基层与面层设2%～3%的路拱横坡。
所述横向接缝宽度为1.0～1.5cm，长度为半幅路面宽，深度贯穿整个面层厚度，分为上部和下部，其中上部位于浇筑混凝土时预留的宽度为20cm、深度为7cm、长度为半幅路面宽的槽中心，采用硅酮胶填充，槽内横向接缝外的其他部分采用环氧砂浆浇筑，下部横向接缝采用聚乙烯闭孔泡沫填缝板，纵向玻璃纤维筋横穿填缝板；所述横穿井盖的预切缝深度为3～4cm，宽度为3～5mm，长度为半幅路面宽，采用硅酮胶填缝。
所述上层连续的纵向玻璃纤维筋距面层顶面的距离不小于9cm且不大于1/2面层厚度；所述下层连续的横向玻璃纤维筋和纵向玻璃纤维筋中横向玻璃纤维筋距面层底面的距离为3～5cm，纵向玻璃纤维筋置于横向玻璃纤维筋上；所述玻璃纤维筋弹性模量不小于35000MPa，表面呈螺纹状，直径为16mm，上层连续的纵向玻璃纤维筋和下层连续的横向玻璃纤维筋和纵向玻璃纤维筋配筋率均为0.60%～0.80%，玻璃纤维筋通过钢丝束绑扎完成连接并置于支座上，纵向施工缝处的横向玻璃纤维筋采用直螺纹套筒连接，玻璃纤维筋预留长度为60cm和20cm，长短交错布置。
本发明的有益效果如下：
本发明提供一种适用于城市道路的双层玻璃纤维筋混凝土路面结构，是按照解决城市道路中因水系丰富或排水不畅路面结构早期损坏严重的问题，提高路面结构使用性能的原则进行合理与科学设计的；本发明垫层采用级配碎石，基层采用水泥稳定碎石、贫混凝土，面层采用设置双层连续玻璃纤维筋的水泥混凝土，并在水泥稳定碎石基层上设置乳化沥青稀浆封层，垫层采用级配碎石可以起到很好的排水、隔水作用，可以保证基层处在较为干燥的环境中，与本领域常用两层水泥稳定类材料作为水泥混凝土路面结构的基层相比，本发明的路面结构既针对城市道路的特点有足够抗冲刷能力，各结构层又体现出刚度递增的规律，有利于降低路面结构的荷载疲劳应力，有效提升路面结构的使用寿命。
本发明采用玻璃纤维筋主要针对城市的酸雨频率高，路表污染物多，雨水从接缝或横向微裂纹入渗后，对钢筋腐蚀严重，会使钢筋的有效截面不断减小，钢筋提早出现断裂；玻璃纤维筋有优良的耐腐蚀性能，也能适应更大的拉伸变形，而且玻璃纤维筋热膨胀系数比钢筋更接近于绝大多数水泥混凝土，与水泥混凝土的变形更为协调和一致，一般不会出现纵向拉断破坏，用于城市道路中的水泥混凝土路面结构中可大大提升路面结构的使用寿命。
本发明路面结构中的玻璃纤维筋分上下两层，上层连续的纵向玻璃纤维筋主要用于约束面层水泥混凝土的开裂，使水泥混凝土面层由温缩和干缩产生的裂纹缝隙宽度的平均值控制在0.5mm以内，且上层不设横向玻璃纤维筋，有利于水泥混凝土的振捣密实，并节约成本；下层设连续的横向玻璃纤维筋和纵向玻璃纤维筋主要是考虑城市道路中的水泥混凝土路面易出现板底脱空或路基沉陷等情况，出现这些情况后在行车作用下面层板下部一般会受到较大的拉应力，而水泥混凝土板的抗弯拉强度相对较小，下层连续的横向玻璃纤维筋和纵向玻璃纤维筋可有效提升水泥混凝土面层板的抗弯拉强度，大大降低水泥混凝土面层板出现断板的概率；基层也设一定的路拱横坡，尤可将路面入渗的水通过路拱从基层边缘排出，减少面层底部积水对基层顶部的冲刷。
本发明在面层上每隔150m设一条横向接缝，主要为减少横向裂纹数量，已有设置连续玻璃纤维筋的水泥混凝土路面大多不设横向接缝，一般会出现较多的横向裂纹，基本每1.0～2.0m一条，且少数横向裂纹的缝隙宽度较大，会产生渗水问题，甚至会出现啃边、破碎等病害，横向接缝宽度为1.0～1.5cm的设置可减少横向裂纹约20～30条，也进一步减小了水的入渗和因裂纹存在可能出现病害的隐患；已有设置连续钢筋（纤维筋）的水泥混凝土路面少数设了一定数量的横向接缝，虽然减少了这些问题，但横向接缝往往又成了薄弱环节，横向接缝处出现了啃边、脱空、错台、断板等病害，与传统横向接缝相比，本发明的横向接缝设置在宽度为20cm、深度为7cm、长度为半幅路面宽的由环氧砂浆浇筑的槽中心，由于环氧砂浆强度高，有效解决了接缝处易出现啃边的问题；本发明中横向接缝的另一显著优势是与路面结构中设置的连续玻璃纤维筋有效结合，横向接缝处继续保持上下两层纵向玻璃纤维筋的连续性，现有工程中横向接缝都是设置50cm长的纵向传力杆钢筋，接缝处的钢筋不连续且短，接缝处钢筋及其周围的水泥混凝土容易损坏，加上水的冲刷，横向接缝处会出现脱空、错台、断板等病害，结合本发明中路面结构的其他特点，本发明的横向接缝可以有效解决这些问题。
本发明在面层上的井盖处设有横穿井盖的预切缝，可以有效释放井盖附近路面结构内部的应力，解决已有水泥混凝土路面井盖处裂缝多且不规则，井盖处路面结构易损坏的问题。
本发明双层连续玻璃纤维筋中的上层不设横向玻璃纤维筋，与已有的双层连续配筋混凝土路面相比可节约1/4的玻璃纤维筋用量，以路面宽度16m为例，每公里可节约修筑成本140万元左右；与普通水泥混凝土路面结构相比，本发明由于设置了双层连续玻璃纤维筋前期投资成本约增加46%，但可以有效解决现有水泥混凝土路面结构应用于城市道路时易产生脱空、唧泥、错台、断板等病害的问题，使用寿命可提高3～4倍，因接缝和病害少行车舒适性及安全性得到大幅提升，养护费用及年度分摊的改建成本也大大减少，可减少路面损坏对社会造成的不良影响，也可解决城市道路经常因路面损坏及养护维修造成交通中断或拥堵，甚至引发交通事故的问题，有良好的社会效益与经济效益。
随着我国进城镇化进程的不断加快，我国每年将有大量新建和改造的城市道路需要建设，该路面结构的应用前景广阔，潜在的社会与经济效益显著。
附图说明
图1为本发明双层玻璃纤维筋混凝土路面结构的结构示意图。
图2为本发明双层玻璃纤维筋混凝土路面结构的横向接缝示意图。
图3为本发明双层玻璃纤维筋混凝土路面结构的玻璃纤维筋设置局部示意图。
图4为本发明双层玻璃纤维筋混凝土路面结构的纵向施工缝处的横向玻璃纤维筋设置局部示意图。
图中各元件的附图标记说明如下：
1-水泥混凝土面层；2-贫混凝土上基层；3-丁苯橡胶胶乳改性的乳化沥青稀浆封层；4-水泥稳定碎石下基层；5-级配碎石垫层；6-纵向玻璃纤维筋；7-横向玻璃纤维筋；8-聚乙烯闭孔泡沫填缝板；9-硅酮胶；10-环氧砂浆；11-支座；12-直螺纹套筒；13-钢丝束。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，以下将结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明，所描述的实施例仅用以说明本发明的技术方案，并不用以限制本发明。
如图1所示，本发明的一种适用于城市道路的双层玻璃纤维筋混凝土路面结构，包括水泥混凝土面层1，贫混凝土上基层2，丁苯橡胶胶乳改性的乳化沥青稀浆封层3，水泥稳定碎石下基层4，级配碎石垫层5。
其中，水泥混凝土面层1厚度为24cm，弯拉强度标准值为5.0MPa，面层设有双层连续玻璃纤维筋及支座11，双层连续玻璃纤维筋为上层连续的纵向玻璃纤维筋6和下层连续的横向玻璃纤维筋7和纵向玻璃纤维筋6；贫混凝土上基层2厚度为24cm，水泥用量为178kg/m3，弯拉强度标准值为4.0MPa；丁苯橡胶胶乳改性的乳化沥青稀浆封层3厚度为1cm，丁苯橡胶胶乳改性的乳化沥青用量为15%；水泥稳定碎石下基层4厚度为20cm，7天无侧限抗压强度标准值为5MPa，水泥用量为107kg/m3；级配碎石垫层5厚度为20cm，直接采用破碎后未经筛分的碎石；基层与面层均设3%的路拱横坡。
在面层上每隔150m设一条横向接缝，接缝宽度为1.2cm，长度为半幅路面宽，深度贯穿整个面层厚度，分为上部和下部，其中上部位于浇筑混凝土时预留的宽度为20cm、深度为7cm、长度为半幅路面宽的槽中心，采用硅酮胶9填充，槽内横向接缝外的其他部分采用环氧砂浆10浇筑，下部横向接缝采用聚乙烯闭孔泡沫填缝板8，纵向玻璃纤维筋6横穿聚乙烯闭孔泡沫填缝板8（如图2所示）；在面层上的井盖处设横穿井盖的预切缝，预切缝深度为3cm，宽度为4mm，长度为半幅路面宽，采用硅酮胶9填缝；在面层上设置双层连续玻璃纤维筋，上层连续的纵向玻璃纤维筋6距面层顶面的距离为9cm，下层连续的横向玻璃纤维筋7和纵向玻璃纤维筋6中横向玻璃纤维筋7距面层底面的距离为4cm，纵向玻璃纤维筋6置于横向玻璃纤维筋7上，玻璃纤维筋弹性模量为40000MPa，表面呈螺纹状，直径为16mm，上层连续的纵向玻璃纤维筋6和下层连续的横向玻璃纤维筋7和纵向玻璃纤维筋6配筋率均为0.60%，玻璃纤维筋通过钢丝束13绑扎完成连接并置于支座11上（如图3所示），纵向施工缝处的横向玻璃纤维筋7采用直螺纹套筒12连接，玻璃纤维筋预留长度为60cm和20cm，长短交错布置（如图4所示）。

Claims (2)

1.一种适用于城市道路的双层玻璃纤维筋混凝土路面结构，包括基层，所述基层分为上基层和下基层，上基层采用贫混凝土，厚度为20～30cm，下基层采用水泥稳定碎石，厚度为20～30cm，基层上铺设有水泥混凝土面层，厚度为20～30cm，基层下铺设有级配碎石垫层，厚度为20～30cm；所述水泥混凝土面层设有双层连续玻璃纤维筋及支座，双层连续玻璃纤维筋为上层连续的纵向玻璃纤维筋和下层连续的横向玻璃纤维筋和纵向玻璃纤维筋，在面层上每隔150m设一条横向接缝，在面层上的井盖处设有横穿井盖的预切缝；所述上基层与下基层之间设有厚度为1cm的由丁苯橡胶胶乳改性的乳化沥青稀浆封层；所述基层与面层设2%～3%的路拱横坡；
所述横向接缝宽度为1.0～1.5cm，长度为半幅路面宽，深度贯穿整个面层厚度，分为上部和下部，其中上部位于浇筑混凝土时预留的宽度为20cm、深度为7cm、长度为半幅路面宽的槽中心，采用硅酮胶填充，槽内横向接缝外的其他部分采用环氧砂浆浇筑，下部横向接缝采用聚乙烯闭孔泡沫填缝板，纵向玻璃纤维筋横穿填缝板；所述横穿井盖的预切缝深度为3～4cm，宽度为3～5mm，长度为半幅路面宽，采用硅酮胶填缝。
2.根据权利要求1所述的一种适用于城市道路的双层玻璃纤维筋混凝土路面结构，其特征在于，所述上层连续的纵向玻璃纤维筋距面层顶面的距离不小于9cm且不大于1/2面层厚度；所述下层连续的横向玻璃纤维筋和纵向玻璃纤维筋中横向玻璃纤维筋距面层底面的距离为3～5cm，纵向玻璃纤维筋置于横向玻璃纤维筋上；所述玻璃纤维筋弹性模量不小于35000MPa，表面呈螺纹状，直径为16mm，上层连续的纵向玻璃纤维筋和下层连续的横向玻璃纤维筋和纵向玻璃纤维筋配筋率均为0.60%～0.80%，玻璃纤维筋通过钢丝束绑扎完成连接并置于支座上，纵向施工缝处的横向玻璃纤维筋采用直螺纹套筒连接，玻璃纤维筋预留长度为60cm和20cm，长短交错布置。
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