CN108532401A - 一种珊瑚砂混凝土路面结构及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种珊瑚砂混凝土路面结构及其施工方法，该路面结构包括在土基层表面由下至上依次铺设的垫层、底基层、基层和面层，垫层的原料为珊瑚砂。该路面结构主要以珊瑚砂为主要骨料，运用少量碎石进行铺设，达到就地取材的效果，其成本低，强度高，透水性、抗滑性好，保温隔热好，排水效果佳，隔水作用强，抗变形能力强；其施工方法简单，可应用于海岛上的公路、机场、港口等高等级区域工程以及人行道、乡村道路等低等级道路工程的建设。

Description

一种珊瑚砂混凝土路面结构及其施工方法

技术领域

本发明涉及道路工程领域，具体涉及一种珊瑚砂混凝土路面结构及其施工方法。

背景技术

随着经济的发展及社会的进步，我国将视角移向了海洋，加大了海洋资源的开发力度，在海岛上建设工程更便于海洋资源的开发。然而，在距离大陆数千里远的热带珊瑚岛礁上，由于海水冲刷等原因，成千上万吨珊瑚砂堆积在海岛，而且海岛上没有碎石、细沙等普通的骨料，建设也非常缺乏淡水。如果从内陆运送骨料将加大施工成本，而且还要清理珊瑚砂，所以考虑到这些情况，何不就地取材，利用珊瑚砂代替骨料，出现了珊瑚砂混凝土路面结构。其不但具有透水性、隔热性，还能够节约资源、变废为宝、降低施工成本，减少内陆建设耗材的使用。因此，研究性能优越的珊瑚砂混凝土路面结构并使之推广应用，对于海洋资源开发和保护海洋整体生态环境具有重大的现实意义。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于一种珊瑚砂混凝土路面结构及其施工方法，该路面结构中的珊瑚砂因地取材，价格低廉，路面结构强度高，透水性、抗滑性好，保温隔热好，排水效果佳，隔水作用强，抗变形能力强；其施工方法简单，施工成本低，可应用于海岛上的公路、机场、港口等高等级区域工程以及人行道、乡村道路等低等级道路工程的建设。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现。

(一)一种珊瑚砂混凝土路面结构，包括在土基层表面由下至上依次铺设的垫层、底基层、基层和面层，所述垫层的原料为珊瑚砂。

优选的，所述底基层的原料为水泥稳定珊瑚砂材料，所述水泥稳定珊瑚砂材料包含水泥和珊瑚砂。

优选的，所述基层的原料为水泥稳定碎石珊瑚砂材料，所述水泥稳定碎石珊瑚砂材料包含水泥、珊瑚砂和碎石。

优选的，所述面层的原料的原材为珊瑚砂水泥混凝土，所述珊瑚砂水泥混凝土包含水泥、珊瑚砂和水。

优选的，所述垫层的厚度为100-150mm，所述底基层的厚度不小于150mm，所述基层的厚度为180-400mm，所述面层的厚度为100-200mm。

优选的，所述珊瑚砂混凝土路面结构还包括抗裂层，所述抗裂层位于所述基层与所述面层之间，所述抗裂层为土工格栅。

优选的，所述底基层中水泥占所述底基层的原料质量的4％-8％。

优选的，所述底基层中珊瑚砂的最大粒径小于13.2mm。

优选的，所述水泥稳定碎石珊瑚砂材料中水泥、珊瑚砂和碎石的质量比为(3:64:33)-(6:71:23)。

优选的，所述碎石的最大粒径小于31.5mm。

优选的，所述碎石为花岗岩。

优选的，所述基层中珊瑚砂最大粒径小于13.2mm。

优选的，所述珊瑚砂水泥混凝土中水泥、珊瑚砂和水的质量比为(1:3.8：0.39)-(1:5.7:0.55)。

优选的，所述珊瑚砂水泥混凝土的强度等级为C20-C40。

优选的，所述面层中珊瑚砂的最大粒径小于16.0mm。

优选的，所述水泥为硅酸盐水泥32.5或硅酸盐水泥42.5。

(二)一种珊瑚砂混凝土路面结构的施工方法，包括以下步骤：

步骤1，清理土基层表面，整平夯实；

步骤2，铺设垫层：在土基层表面铺设珊瑚砂，压实；

步骤3，铺设底基层：在垫层表面铺设水泥稳定珊瑚砂材料，压实；

步骤4，铺设基层：在底基层表面铺设水泥稳定碎石珊瑚砂材料，压实；

步骤5，铺设面层：在基层表面铺设珊瑚砂水泥混凝土，即得。

优选的，所述基层和所述面层之间还铺设有抗裂层。

进一步优选的，所述面层应在所述抗裂层铺设后24h之内进行铺设。

优选的，步骤2和步骤3中，所述压实的压实度分别大于95％。

优选的，步骤4中，所述压实的压实度分别大于98％。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1、本发明的珊瑚砂混凝土路面结构主要应用于海岛上的公路建设，珊瑚砂就地取材，其施工成本和运输成本低。用于基层的碎石1吨费用600-800元，再从内陆用货船运输到南海费用500-700元，用珊瑚砂代替基层碎石后，铺设1km双向四车道道路结构的成本可以节省1-2千万。该路面结构均采用珊瑚砂进行拌合，仅使用少量碎石，充分利用海岛资源，变废为宝。

2、本发明的珊瑚砂混凝土路面结构也可应用于机场、港口等高等级区域工程以及人行道、乡村道路等低等级道路工程的建设。可以有效解决现有海岛上珊瑚砂堆积无法处理的情况，对其进行充分合理利用。珊瑚砂混凝土路面结构的强度符合标准公路的路用性能要求。

3、强度高、透水性和抗滑性好：珊瑚砂在海岛就地取材，有着多孔的特性，与水泥能形成良好的嵌挤，达到高强度的性能，同时具有很好的透水性和抗滑性，能够很快地渗透混凝土，并能使面层具有抗变形能力和良好的平整度。

4、保温隔热好，排水效果佳：珊瑚砂有着保温隔热的作用，可吸收太阳辐射热，降低城市热岛效应；在高温时，吸收外界热，减少外界温度；在低温时，储存热量，减少冻胀的可能；同时，下雨时，雨水能快速进入地下，减小排水负担，提高人们出行安全。

5、隔水作用强：设置的垫层在地下水较高地区能起到隔水作用；也可作为反滤层，防止水分作用下土基颗粒反渗入基层，从而避免了基层空隙堵塞和土基流失。同时，减小土基承受的土压力和变形，缓解基层材料浸水后软弱土基的破坏。

6、抗变形能力强：土工格栅的铺设加强了面层的抗变形能力，同时起到拉筋的作用，减少裂纹的产生，提高路面使用寿命。

附图说明

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。

图1为实施例1所得的珊瑚砂混凝土路面结构示意图；

图2为实施例5所得的珊瑚砂混凝土路面结构示意图。

以上图中：1垫层；2底基层；3基层；4抗裂层；5面层。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域的技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。

实施例1

一种珊瑚砂混凝土路面结构的施工方法，包括在土基上由下至上依次铺设的垫层(1)、底基层(2)、基层(3)、抗裂层(4)和面层(5)(参考图1)，具体操作步骤如下：

步骤1，按照JTG D40-2011《公路水泥混凝土路面设计规范》设计要求开挖路基或路堑，对土基层表面进行杂草、可乐瓶等垃圾的清理，再进行整平夯实，压实度应大于95％。

步骤2，铺设垫层(1)：采用天然珊瑚砂，先用压路机对珊瑚砂进行压实，由于珊瑚砂会有些许破碎，所以压路机要比正常情况下多压1-2次，以铺设均匀平整，铺设厚度为150mm，压实度大于95％；其中，正常情况下需碾压2次。

步骤3，铺设底基层(2)：主要采用水泥稳定珊瑚砂材料，集料采用最大粒径小于13.2mm的珊瑚砂，硅酸盐水泥标号为32.5，水泥用量占水泥稳定珊瑚砂材料质量的7.0％，铺设厚度为150mm，然后进行压实，压实度大于95％，水泥稳定珊瑚砂材料的含水率为10.8％。

步骤4，铺设基层(3)：采用水泥稳定碎石珊瑚砂材料，骨料中碎石最大粒径小于31.5mm，珊瑚砂最大粒径小于13.2mm；硅酸盐水泥标号为32.5，其中水泥、珊瑚砂和花岗岩的用量比为4:64:32，铺设厚度为300mm，然后进行压实，压实度大于98％；水泥稳定碎石珊瑚砂材料的含水率为5.3％。

步骤5，铺设抗裂层(4)：采用单向土工格栅，铺设要平整，无皱折，尽量张紧用于延长路面抗疲劳寿命和施工节约成本。

步骤6，铺设面层(5)：在抗裂层(4)铺设完成24h时铺设面层(5)，面层(5)采用珊瑚砂水泥混凝土铺设，珊瑚砂为天然珊瑚砂，珊瑚砂最大粒径小于16.0mm，铺设厚度为200mm，水泥与珊瑚砂与水的质量比为1：4.7:0.45，混凝土等级C30。

实施例2

一种珊瑚砂混凝土路面结构的施工方法，包括在土基上由下至上依次铺设的垫层(1)、底基层(2)、基层(3)、抗裂层(4)和面层(5)，具体操作步骤如下：

步骤1，按照JTG D40-2011《公路水泥混凝土路面设计规范》设计要求开挖路基或路堑，对土基层表面进行杂草、可乐瓶等垃圾的清理，再进行整平夯实，压实度应大于95％。

步骤2，铺设垫层(1)：采用天然珊瑚砂，先用压路机对珊瑚砂进行压实，由于珊瑚砂会有些许破碎，所以压路机要比正常情况下多压1-2次，以铺设均匀平整，铺设厚度为100mm，压实度大于95％；其中，正常情况下需碾压2次。

步骤3，铺设底基层(2)：主要采用水泥稳定珊瑚砂材料，集料采用最大粒径小于13.2mm的珊瑚砂，水泥采用标号为42.5的硅酸盐水泥，水泥用量占水泥稳定珊瑚砂材料质量的4.0％，铺设厚度为160mm，然后进行压实，压实度大于95％。

步骤4，铺设基层(3)：采用水泥稳定碎石珊瑚砂材料，骨料中碎石最大粒径小于31.5mm，珊瑚砂最大粒径小于13.2mm。硅酸盐水泥标号为42.5，其中水泥、珊瑚砂和花岗岩的用量比为3:71:23，铺设厚度为180mm，然后进行压实，压实度大于98％。

步骤5，铺设抗裂层(4)：采用单向土工格栅，铺设要平整，无皱折，尽量张紧用于延长路面抗疲劳寿命和施工节约成本。

步骤6，铺设面层(5)：在抗裂层(4)铺设完成22h时铺设面层(5)，面层(5)采用珊瑚砂水泥混凝土铺设，珊瑚砂为天然珊瑚砂，珊瑚砂最大粒径小于16.0mm，铺设厚度为200mm，水泥与珊瑚砂与水的质量比为1：3.8:0.47，混凝土等级C30。

实施例3

一种珊瑚砂混凝土路面结构的施工方法，包括在土基上由下至上依次铺设的垫层(1)、底基层(2)、基层(3)、抗裂层(4)和面层(5)，具体操作步骤如下：

步骤1，按照JTG D40-2011《公路水泥混凝土路面设计规范》设计要求开挖路基或路堑，对土基层表面进行杂草、可乐瓶等垃圾的清理，再进行整平夯实，压实度应大于95％。

步骤2，铺设垫层(1)：采用天然珊瑚砂，先用压路机对珊瑚砂进行压实，由于珊瑚砂会有些许破碎，所以压路机要比正常情况下多压1-2次，以铺设均匀平整，铺设厚度为125mm，压实度大于95％；其中，正常情况下需碾压2次。

步骤3，铺设底基层(2)：主要采用水泥稳定珊瑚砂材料，集料采用最大粒径小于13.2mm的珊瑚砂，硅酸盐水泥标号为32.5，水泥用量占水泥稳定珊瑚砂材料质量的8.0％，铺设厚度为150mm，然后进行压实，压实度大于95％。

步骤4，铺设基层(3)：采用水泥稳定碎石珊瑚砂材料，骨料中碎石最大粒径小于31.5mm，珊瑚砂最大粒径小于13.2mm；硅酸盐水泥标号为32.5，其中水泥、珊瑚砂和花岗岩的用量比为6:64:33，铺设厚度为400mm，然后进行压实，压实度大于98％。

步骤5，铺设抗裂层(4)：采用单向土工格栅，铺设要平整，无皱折，尽量张紧用于延长路面抗疲劳寿命和施工节约成本。

步骤6，铺设面层(5)：在抗裂层(4)铺设完成20小时后铺设面层(5)，面层(5)采用珊瑚砂水泥混凝土铺设，珊瑚砂为天然珊瑚砂，珊瑚砂最大粒径小于16.0mm，铺设厚度为150mm，水泥与珊瑚砂与水的质量比为1：5.7:0.55，混凝土等级C40。

实施例4

一种珊瑚砂混凝土路面结构的施工方法，包括在土基上由下至上依次铺设的垫层(1)、底基层(2)、基层(3)、抗裂层(4)和面层(5)，具体操作步骤如下：

步骤1，按照JTG D40-2011《公路水泥混凝土路面设计规范》设计要求开挖路基或路堑，对土基层表面进行杂草、可乐瓶等垃圾的清理，再进行整平夯实，压实度应大于95％。

步骤2，铺设垫层(1)：采用天然珊瑚砂，先用压路机对珊瑚砂进行压实，由于珊瑚砂会有些许破碎，所以压路机要比正常情况下多压1-2次，以铺设均匀平整，铺设厚度为125mm，压实度大于95％；其中，正常情况下需碾压2次。

步骤3，铺设底基层(2)：主要采用水泥稳定珊瑚砂材料，集料采用最大粒径小于13.2mm的珊瑚砂，硅酸盐水泥标号为32.5，水泥用量占水泥稳定珊瑚砂材料质量的6.0％，铺设厚度为155mm，然后进行压实，压实度大于95％。

步骤4，铺设基层(3)：采用水泥稳定碎石珊瑚砂材料，骨料中碎石最大粒径小于31.5mm，珊瑚砂最大粒径小于13.2mm；硅酸盐水泥标号为42.5，其中水泥、珊瑚砂和花岗岩的用量比为4.5:67.5:28，铺设厚度为290mm，然后进行压实，压实度大于98％。

步骤5，铺设抗裂层(4)：采用单向土工格栅，铺设要平整，无皱折，尽量张紧用于延长路面抗疲劳寿命和施工节约成本。

步骤6，铺设面层(5)：在抗裂层(4)铺设完成24h时铺设面层(5)，面层(5)采用珊瑚砂水泥混凝土铺设，珊瑚砂为天然珊瑚砂，珊瑚砂最大粒径小于16.0mm，铺设厚度为150mm，水泥与珊瑚砂与水的质量比为1：4.8:0.39，混凝土等级C20。

实施例5

一种珊瑚砂混凝土路面结构的施工方法，包括在土基上由下至上依次铺设的垫层(1)、底基层(2)、基层(3)和面层(5)，具体操作步骤如下：

步骤1，按照JTG D40-2011《公路水泥混凝土路面设计规范》设计要求开挖路基或路堑，对土基层表面进行杂草、可乐瓶等垃圾的清理，再进行整平夯实，压实度应大于95％。

步骤2，铺设垫层(1)：采用天然珊瑚砂，先用压路机对珊瑚砂进行压实，由于珊瑚砂会有些许破碎，所以压路机要比正常情况下多压1-2次，以铺设均匀平整，铺设厚度为125mm，压实度大于95％；其中，正常情况下需碾压2次。

步骤3，铺设底基层(2)：主要采用水泥稳定珊瑚砂材料，集料采用最大粒径小于13.2mm的珊瑚砂，硅酸盐水泥标号为32.5，水泥用量占水泥稳定珊瑚砂材料质量的8.0％，铺设厚度为150mm，然后进行压实，压实度大于95％。

步骤4，铺设基层(3)：采用水泥稳定碎石珊瑚砂材料，骨料中碎石最大粒径小于31.5mm，珊瑚砂最大粒径小于13.2mm；硅酸盐水泥标号为32.5，其中水泥、珊瑚砂和花岗岩的用量比为6:64:33，铺设厚度为400mm，然后进行压实，压实度大于98％。

步骤5，铺设面层(5)：在抗裂层(4)铺设完成23h时铺设面层(5)，面层(5)采用珊瑚砂水泥混凝土铺设，珊瑚砂为天然珊瑚砂，珊瑚砂最大粒径小于16.0mm，铺设厚度为150mm，水泥与珊瑚砂与水的质量比为1：5.7:0.55，混凝土等级C40。

实施例6

一种珊瑚砂混凝土路面结构的施工方法，包括在土基上由下至上依次铺设的垫层(1)、底基层(2)、基层(3)和面层(5)，具体操作步骤如下：

步骤1，按照JTG D40-2011《公路水泥混凝土路面设计规范》设计要求开挖路基或路堑，对土基层表面进行杂草、可乐瓶等垃圾的清理，再进行整平夯实，压实度应大于95％。

步骤2，铺设垫层(1)：采用天然珊瑚砂，先用压路机对珊瑚砂进行压实，由于珊瑚砂会有些许破碎，所以压路机要比正常情况下多压1-2次，以铺设均匀平整，铺设厚度为125mm，压实度大于95％；其中，正常情况下需碾压2次。

步骤3，铺设底基层(2)：主要采用水泥稳定珊瑚砂材料，集料采用最大粒径小于13.2mm的珊瑚砂，硅酸盐水泥标号为32.5，水泥用量占水泥稳定珊瑚砂材料质量的6.0％，铺设厚度为155mm，然后进行压实，压实度大于95％。

步骤4，铺设基层(3)：采用水泥稳定碎石珊瑚砂材料，骨料中碎石最大粒径小于31.5mm，珊瑚砂最大粒径小于13.2mm；硅酸盐水泥标号为42.5，其中水泥、珊瑚砂和花岗岩的用量比为4.5:67.5:28，铺设厚度为290mm，然后进行压实，压实度大于98％。

步骤5，铺设面层(5)：在抗裂层(4)铺设完成23h时铺设面层(5)，采用天然珊瑚砂配置的水泥混凝土，珊瑚砂最大粒径小于16.0mm，铺设厚度为150mm，水泥与珊瑚砂与水的质量比为1：4.8:0.39，混凝土等级C30。

以上实施例1-6中，底基层(2)中的水泥稳定珊瑚砂材料的制备工艺为：将珊瑚砂与少量水拌合均匀，然后装入密闭容器中浸润12h以上(简称闷料)，加入水泥拌合，剩余拌合用水投入达到指定用水量拌合，压实，即得。

基层(3)中的水泥稳定碎石珊瑚砂材料的制备工艺为：将珊瑚砂和花岗岩进行混合，加入一定量的水拌合，闷料12h以上，加入水泥拌合，剩余拌合用水投入达到指定用水量拌合，压实，即得。

以上实施例1-6所得的珊瑚砂混凝土路面结构养护及切缝：面层(5)浇筑后，进行洒水养护不少于14天，并用塑料薄膜覆盖；当混凝土强度达到设计强度的30％后进行切缝，透水罩层缩缝间距4m-6m，宽度4mm-6mm，深度为面层(5)厚度的1/3-1/2，宁深不宜浅，填嵌膨胀材料。

对实施例1所得的珊瑚砂混凝土路面结构各层的无侧限强度和透水性进行测试，具体如下：

1、强度

1)试验方法

参考JTG-E51-2009《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》T0805-1994标准进行无侧限强度测试；其中，底基层(2)试件是将水泥稳定珊瑚砂材料在室内成型直径×高度＝50mm×50mm的圆柱体试件，基层(3)试件是将水泥稳定碎石珊瑚砂材料在室内成型直径×高度＝100mm×100mm的圆柱体试件；面层(5)试件是将珊瑚砂水泥混凝土在室内成型100×100×100mm的立方体试件。

2)试验结果

底基层(2)试件7d无侧限强度为3.6MPa，基层(3)试件7d无侧限强度为5.8MPa，分别符合JTG TF 20-2015《公路路面基层施工技术细则》4.2.4规定的底基层(2)高速公路特重交通标准3.0-5.0MPa要求和基层(3)高速公路特重交通标准5.0-7.0MPa要求；面层(5)试件的28d抗压强度为31.4MPa，符合JTG TF 30-2015《公路水泥混凝土路面施工技术规范》混凝土强度等级C30要求。

2、透水性

1)试验方法

参考JTG-E51-2009公路工程无机结合料稳定材料试验规程》T0859-1994实施例1所得珊瑚砂混凝土路面结构中的基层(3)与底基层(2)进行透水性试验，使用渗水仪进行测试。

2)试验结果

基层(3)试件渗水系数214mL/min，底基层(2)试件渗水系数231mL/min。基层试件和底基层试件的透水系数均大于200mL/min，表明本发明所得的珊瑚砂混凝土路面结构具有较好的透水性。

本发明的珊瑚砂混凝土路面结构主要以珊瑚砂为主要骨料，运用少量碎石进行铺设，达到就地取材的效果，减少施工成本，可应用于海岛上的公路、机场、港口等高等级区域工程以及人行道、乡村道路等低等级道路工程的建设。

虽然，本说明书中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种珊瑚砂混凝土路面结构，其特征在于，包括在土基层表面由下至上依次铺设的垫层(1)、底基层(2)、基层(3)和面层(5)；所述垫层(1)的原料为珊瑚砂。

2.根据权利要求1所述的珊瑚砂混凝土路面结构，其特征在于，所述底基层(2)的原料为水泥稳定珊瑚砂材料，所述水泥稳定珊瑚砂材料包含水泥和珊瑚砂。

3.根据权利要求2所述的珊瑚砂混凝土路面结构，其特征在于，所述底基层(2)中水泥占所述底基层(2)的原料质量的4％-8％。

4.根据权利要求1所述的珊瑚砂混凝土路面结构，其特征在于，所述基层(3)的原料为水泥稳定碎石珊瑚砂材料，所述水泥稳定碎石珊瑚砂材料包含水泥、珊瑚砂和碎石。

5.根据权利要求4所述的珊瑚砂混凝土路面结构，其特征在于，所述水泥稳定碎石珊瑚砂材料中水泥、珊瑚砂和碎石的质量比为(3:64:33)-(6:71:23)。

6.根据权利要求1所述的珊瑚砂混凝土路面结构，其特征在于，所述面层(5)的原料的原材为珊瑚砂水泥混凝土，所述珊瑚砂水泥混凝土包含水泥、珊瑚砂和水。

7.根据权利要求6所述的珊瑚砂混凝土路面结构，其特征在于，所述珊瑚砂水泥混凝土中水泥、珊瑚砂和水的质量比为(1:3.8:0.39)-(1:5.7:0.55)。

8.根据权利要求1所述的珊瑚砂混凝土路面结构，其特征在于，所述垫层(1)的厚度为100-150mm，所述底基层(2)的厚度不小于150mm，所述基层(3)的厚度为180-400mm，所述面层(5)的厚度为100-200mm。

9.根据权利要求1所述的珊瑚砂混凝土路面结构，其特征在于，所述珊瑚砂混凝土路面结构还包括抗裂层(4)，所述抗裂层(4)位于所述基层(3)与所述面层(5)之间；所述抗裂层(4)为土工格栅。

10.一种珊瑚砂混凝土路面结构的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，清理土基层表面，整平夯实；

步骤2，铺设垫层(1)：在土基层表面铺设珊瑚砂，压实；

步骤3，铺设底基层(2)：在垫层(1)表面铺设水泥稳定珊瑚砂材料，压实；

步骤4，铺设基层(3)：在底基层(2)表面铺设水泥稳定碎石珊瑚砂材料，压实；

步骤5，铺设面层(5)：在基层(3)表面铺设珊瑚砂水泥混凝土，即得。