CN108755325A - 一种寒区装配式道路及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种寒区装配式道路及其施工方法，包括钢筋混凝土板与封口水泥塞；所述的钢筋混凝土板为四方块结构，四方块结构底部为空腔，顶部设置与空腔连通的吊装孔；四方块结构的四个侧壁上均设置有突隼与榫槽，突隼和榫槽的大小和形状相匹配；所述的封口水泥塞与吊装孔配合连接；多个钢筋混凝土板通过对应的突隼和榫槽相互连接形成装配式道路。该装配式道路开放时间通行短、施工周期短、强度随时间增长、吊装方便与长期可用的特点。

Description

一种寒区装配式道路及其施工方法

技术领域

本发明属于临时道路技术领域，尤其涉及一种寒区装配式道路及其施工的方法。

背景技术

随着我国交通事业的不断发展，道路里程数逐年上升，但发展及其不均衡。基础建设，尤其是公路建设在东部较为密集，而西北、西南等地相当不发达，西藏自治区现今仍未拥有一条高速公路，究其原因，主要有以下几方面因素影响：(1)青藏高原地区为代表的其他高寒区，昼夜温差极大，其在最佳施工季节清晨温度仍低于零下，不适合于热拌沥青混合料的摊铺；(2)摊铺过程出现快速的降雨降雪天气，也对其施工产生了影响。

同时，在抢险救灾与军事行动过程中，往往需要在短时间内修筑可以通行的道路，传统的沥青路面与水泥混凝土路面由于其复杂的施工工艺、较长的道路成型期而对此类情况下的道路需求并不能很好满足，有时急用通车，便在道路强度未达标或养生期未结束时便投入使用，结果将导致路面结构承载能力下降和耐久性降低，更有甚者将导致道路结构的整体破坏，形成安全隐患，同时对道路的服役性能与服役时间形成了巨大的挑战，受损路面难以保障道路通行，若其能保证完成救援或军事行动，也难以重新利用，形成建筑垃圾，影响环境的同时浪费了建筑物资。

从现有技术考虑，热拌修复沥青混合料的加热拌合与运输需要专用设备，耗能大、施工要求高，不适用潮湿条件下的路面修复；冷复修复沥青混合料虽不需要特殊的施工设备，可以有效缩短通车时间，但材料的长期耐久性不足，而且也不适于潮湿有水条件下的路面修复，只能用于应急使用。现有技术也有一些装配式结构的道路板，但是现有技术中道路板存在面层基层不贴合、面层底部应力集中、路面嵌锁能力差、不适应重载交通的缺陷。

综上，目前需要一种开放交通快同时保障重交通、嵌锁能力强、层间粘结性能好的装配式道路以适应以西藏为代表的高寒、多雨的气候环境，研究现场快速施工技术，并形成成套技术，这对于推进西藏等高寒区建设、保证区域经济快速增长与社会和谐发展具有重大意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种寒区装配式道路及其施工方法，解决了现有技术中存在的问题，提供了可供长期使用的铺面方案。该装配式道路开放时间通行短、施工周期短、强度随时间增长、吊装方便与长期可用的特点。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是，

一种寒区装配式道路，包括钢筋混凝土板与封口水泥塞；所述的钢筋混凝土板为四方块结构，四方块结构底部为空腔，顶部设置与空腔连通的吊装孔；四方块结构的四个侧壁上均设置有突隼与榫槽，突隼和榫槽的大小和形状相匹配；所述的封口水泥塞与吊装孔配合连接；多个钢筋混凝土板通过对应的突隼和榫槽相互连接形成装配式道路。

所述的四方块结构的每个侧壁上均设置有一个突隼与一个榫槽，四个侧壁上的突隼与榫槽中心对称设置；突隼与榫槽为企口卯榫结构。

所述的吊装孔与空腔连通的通道为上大下小的漏斗结构，封口水泥塞结构与通道结构相同。

所述的吊装孔设置在钢筋混凝土板的上表面的非中心处。

所述的钢筋混凝土板内部钢筋包括钢筋网和角隅钢筋，钢筋网是由相互垂直连接的钢筋连接而成的矩形网状结构，角隅钢筋是由多个相互连接的钢筋形成的直角扇形网状结构；所述的角隅钢筋设置在钢筋混凝土板顶面的至少一个角内部；吊装孔设置在角隅钢筋处。

所述的角隅钢筋设置在钢筋混凝土板顶面的四个角内部。

所述的钢筋混凝土板的最长边不超过2m。

一种寒区装配式道路的施工方法，包括以下步骤：

1)进行钢筋的布设与连接并固定，再进行水泥混凝土浇筑成型得到钢筋混凝土板；

2)当需要进行寒区装配式道路铺装时，应先进行表面整平，后采用钢筋混凝土板搭接方式进行装配式道路的组装，先横向拼接后竖向拼接，使得拼接的钢筋混凝土板对应的突隼和榫槽衔接紧密；

3)从吊装孔向空腔内注入水泥砂浆或胶结料；

4)采用与吊装孔配套的封口水泥塞进行封面，并使用环氧树脂对封口水泥塞与吊装孔之间进行粘结；等待水泥砂浆或胶结料硬化后，进行表面铺面。

钢筋混凝土板选择C30以上的水泥进行浇筑，浇筑完成后进行振捣，拉毛，纹理方向与汽车行驶方向垂直。

步骤4)中，表面铺面具体步骤如下：

2.1)对钢筋混凝土板拼接的装配式道路面板其进行拉毛；

2.2)界面处理

界面处理干净，除积水；喷涂界面处理剂：界面处理剂喷涂均匀，厚度为1～2mm，用量为0.15Kg/m²；

2.3)拌制水泥乳化沥青材料，将拌合好的水泥乳化沥青及时倒在放置有支模的基层上，并立即进行摊铺、振捣、抹平等后续工作；凝结后采用振动的抹面方式进行表面处理；

2.4)施工完毕后应立即将塑料薄膜覆盖在水泥乳化沥青表面，进行养护；或使用养护材料并用保水性材料淋湿覆盖表面进行养护。

作为本发明的进一步改进，按照质量百分数计，水泥乳化沥青材料配比：

乳化沥青用量为7％，

水泥用量为10％，水灰比为0.38，

水泥+乳化沥青总和与砂的质量比为0.6，

减水剂的用量为1.8％，

UEA膨胀剂的用量为5％～10％，

消泡剂的用量为0.1％，

聚丙烯纤维的用量为0.6％，

橡胶粉的用量为8～10％，

增强组分的用量为0～0.6％，增强组分为三乙醇胺、甲酸钙或尿素，

调凝组分的用量为0～0.5％，调凝组分为硼酸盐、氯化锌或磷酸盐，

集料余量。

本发明的有益效果是：

本发明所用的装配式路面板采用正方形平面结构，施工简便，易于搭接，能够适应各种宽度的路面需求。与一般意义上的装配式路面相比，其下部由水泥浆体或其他胶结料填充，使路面板与路基更加贴合，更加紧密，极大程度避免了基层不平整引起装配式路面板底部应力集中，而导致的过早破坏。

进一步的，钢筋布设与连接可分为一般道路钢筋布设与连接，以及重载道路钢筋布设与连接，其主要区别在于角隅钢筋的布设以及钢筋之间的连接方式。

进一步，与普通水泥混凝土路面相比，本发明在尺寸上即考虑了水泥的温湿度应力，一般水泥道路为4-6m间隔内切缝，而本发明在3.5m的道路宽度装配使用两列装配式道路构件，即每个构件最长边不超过2m，有效避免温度与湿度应力。

本发明的施工方法吊装完成即可满足轻荷载交通条件，注入的水泥浆体为其后期强度提高提供了先决条件，为承载重型载具提供通行可能。救援道路与军用道路施工条件大多恶略，可能有落石、流水等作用，一般的道路会受到毁灭性破坏，本发明的钢筋混凝土盖形结构能够极大程度的保护下部的水泥浆体，保护其强度形成。

进一步，水泥乳化沥青材料不受集料级配影响，对于多种集料级配有较好的适应能力，对于普通沥青混合料来说，集料级配对改善沥青混合料的强度形成至关重要。而水泥乳化沥青快速修复材料类似于浇注式沥青混凝土，浇注式沥青混凝土是一种非常典型的悬浮—密实组成结构，它的高水泥含量及优异的流动性能导致内部集料之间几乎没有嵌挤，大多数石料悬浮于沥青胶浆之中。例如目前应用的英国生产的浇注式沥青混凝土以及德国使用的浇注式沥青混凝土等则均属于细集料间断级配沥青混凝土。基于此，可以认为水泥乳化沥青快速修复材料的强度主要源自胶浆料自身强度以及骨料与结合料之间的粘结能力，而集料级配对性能的影响较小。

水泥乳化沥青材料中集料的级配，不同于普通沥青混合料，其强度不依赖及集料之间的相互嵌挤，是一种悬浮密实结构，集料在其中仅起着抑制材料收缩，保持材料结构及粘聚保水作用，成型混合料强度主要来源于集料之间胶凝材料凝结硬化后产生的强度，粗集料推荐使用5～20mm连续级配碎石。材料模量可调，由于其骨料掺量不定，能适应较多的荷载情形。材料施工受潮湿天气影响小，有较强的抗水害能力。

附图说明

图1是装配式道路构件俯视图；

图2是装配式道路构件剖视图；

图3是垂直钢筋网布设示意图；

图4是角隅钢筋布设示意图；

图5是装配式道路构件搭接示意图；

图6是封口水泥塞示意图。

图7是表面铺面流程图

其中，10为钢筋混凝土板，1为吊装孔，2为突隼，3为榫槽，4为空腔，5为角隅钢筋，20为封口水泥塞。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明的首选实施方式的装配式道路，包括在边角设置吊装孔1的钢筋混凝土板10与封口水泥塞20。

如图1、2所示，本发明一种装配式道路构件，包括了立方体结构的钢筋混凝土板10，钢筋混凝土板10上还有一个吊装孔1，四个立面分别设有突隼2与榫槽3，钢筋混凝土板10下部为空腔，整体表现为盖子形。

装配式道路构件的钢筋混凝土板10若不含吊装孔1时为中心对称图形，吊装孔的出现一般不影响安装的方向，即安装时不用考虑混凝土板方向。

如图3、5所示，突隼2与榫槽3为企口卯榫结构配合，在装配式道路构件四个立面分别设有突隼2与榫槽3，保证竖向不变形的同时，增加横向的稳定性，保证装配式道路嵌锁牢固。装配式道路构件，即钢筋混凝土板下部为空腔4，待其铺设到地面后，方便从吊装孔中向内注入水泥浆体或其他胶结料，提升其后期强度。

如图6所示封口水泥塞20与吊装孔1贴合，在水泥浇筑后起到封闭表面与平整表面的作用。

本发明的装配式道路的首选施工流程为：钢筋的布设与连接→水泥混凝土浇筑→养护→运输与组装→注入水泥砂浆→封闭表面→开放交通。

下面结合示意图对装配式道路施工流程进行详细说明：

(1)钢筋的布设与连接，可分为一般道路钢筋布设与连接，以及重载道路钢筋布设与连接，前者是在一定水平与垂直间隔下布设互相垂直的钢筋形成钢筋网，并在一个角处设置角隅钢筋5，同时吊装孔1设置在此处，钢筋之间采用焊接的方式进行结合，如图3与图4所示；后者在同样的钢筋网下，不同的是在四个角均设置角隅钢筋，而一个角处设置吊装孔。

(2)水泥混凝土浇筑，选择C30以上的水泥进行浇筑，粗集料与细集料应符合规范要求，且二次水洗合格，浇筑完成后进行振捣，保证其密实，表面抹平，也可按需要进行拉毛，纹理方向与汽车行驶方向垂直，提高摩擦力，同时应预留水泥混泥土试件已备进行强度测试。

(3)预制件的养护，浇筑后在其达到规范要求强度前保证湿法养护，注意浇水，严防干晒，有条件情况下浇水后覆盖聚乙烯膜保证其湿度，养护完成后备用。

(4)运输与组装，当需要进行铺装时，应先进行基层处置或整平，后采用图5所示的搭接方式进行预制件组装，先横向拼接后竖向拼接，注意混凝土突隼2与榫槽3的衔接应紧密。

(5)注入水泥砂浆，也可以采用兼具流动性、粘聚性与保水性的其他胶结料，通过泵送工艺注入吊装孔1内，填补地面与装配式路面板的空隙并增加其层间粘结能力。

(6)封闭表面，采用与吊装孔配套的封口水泥塞20进行封面，必要的情况下可以使用环氧树脂对封口水泥塞20与吊装孔之间进行粘结。

(7)开放交通，表面封闭即可开放轻型交通，即在装配式路面的力学强度范围内的荷载，后期随着水泥浆的硬化，力学强度提高，可满足重载交通通行。

情况紧急时也可以采用备选施工流程：钢筋的布设与连接→水泥混凝土浇筑→养护→运输与组装→封闭表面→开放交通。

此时的施工流程与首选施工流程大体相同，仅省去了(5)注入水泥砂浆的过程，为开放通行节约时间。

表面铺面流程如下：

(1)基层处置与拉毛

需要对装配式道路面板其进行拉毛。(若破损，先铣刨至破损深度处，填入大粒径碎石，人工击实使其致密，将拌合后的加入早强组分的水泥乳化沥青净浆灌入其中，养护两个小时。)

(2)界面处理

界面处理干净，不能有积水，喷涂界面处理剂。采用人工喷涂界面处理剂，用刷子或扫帚将配置好的胶浆涂刷于处理后的基层表面，要求喷涂均匀，厚度约为1～2mm，用量为0.15Kg/m².

(3)修复料拌合和浇筑

①根据配合比拌制水泥乳化沥青材料，将拌合好的水泥乳化沥青及时倒在放置有支模的基层上，并立即进行摊铺、振捣、抹平等后续工作。各工作应做到衔接紧密，必须在可工作时间(30min)内完成；

②凝结时间因施工地点的气温和风速而有所不同。由于受可操作时间影响，修复料必须在3～5min内搅拌完毕；

③采用振动的抹面方式，并根据实际情况进行表面处理。

(4)养护

施工完毕后应立即将塑料薄膜覆盖在水泥乳化沥青表面，进行养护。1h后使用养护材料并用麻袋或其他保水性强的材料淋湿覆盖表面进行养护。根据试验所测试件强度或回弹值决定通车放行时间。同时在养护期间，严格限制车辆驶入，以防止路面早期荷载作用，引起早期破坏。

本发明所采用的表面铺装技术方案是，材料使用水泥乳化沥青材料，是一种有机无机复合材料，其中无机材料有水泥、膨胀剂、集料等，有机材料有乳化沥青，功能外加剂如减水剂、消泡剂等。基本配比：最佳乳化沥青用量7％，推荐使用阳离子乳化沥青，最佳水泥用量为10％，水灰比在0.38附近较为合适，(水泥+乳化沥青)：砂在0.6附近，减水剂的掺量宜控制在1.8％，UEA膨胀剂宜控制在5％～10％内，消泡剂掺量在0.1％左右，聚丙烯纤维掺量在0.6％左右，橡胶粉选用80目，掺量8～10％左右，增强组分(三乙醇胺、甲酸钙、尿素等)掺量不宜超过0.6％，调凝组分(硼酸盐、氯化锌、磷酸盐等)掺量应小于0.5％，余量为粗集料，推荐使用5-20mm连续级配碎石。具体实施例如表1所示：

表1具体实施例

下表2展示水泥乳化沥青材料主要指标，由含量组分的变化，从而实现模量的调节，使用推荐配合比将达到兼顾高低温性能，抗疲劳性能的材料。材料施工受潮湿天气影响小，有较强的抗水害能力。

表2水泥乳化沥青快速修复材料主要技术指标

施工方法具体步骤如下：

(1)表面处置与拉毛。

(2)清除表面残渣、碎块、浮浆后用高压水枪清除表面灰尘。

(3)用干净的自来水充分湿润。

(4)涂界面处理剂。

(5)搅拌、浇筑混凝土。

(6)水溶性养护剂进行养护。

(7)根据具体预留试件的强度或回弹值决定通车放行时间。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种寒区装配式道路，其特征在于，包括钢筋混凝土板(10)与封口水泥塞(20)；所述的钢筋混凝土板(10)为四方块结构，四方块结构底部为空腔(4)，顶部设置与空腔(4)连通的吊装孔(1)；四方块结构的四个侧壁上均设置有突隼(2)与榫槽(3)，突隼(2)和榫槽(3)的大小和形状相匹配；所述的封口水泥塞(20)与吊装孔(1)配合连接；多个钢筋混凝土板(10)通过对应的突隼(2)和榫槽(3)相互连接形成装配式道路。

2.根据权利要求(1)所述的一种寒区装配式道路，其特征在于，所述的四方块结构的每个侧壁上均设置有一个突隼(2)与一个榫槽(3)，四个侧壁上的突隼(2)与榫槽(3)中心对称设置；突隼(2)与榫槽(3)为企口卯榫结构。

3.根据权利要求1所述的一种寒区装配式道路，其特征在于，所述的吊装孔(1)与空腔(4)连通的通道为上大下小的漏斗结构，封口水泥塞(20)结构与通道结构相同。

4.根据权利要求1所述的一种寒区装配式道路，其特征在于，所述的吊装孔(1)设置在钢筋混凝土板(10)的上表面的非中心处；钢筋混凝土板(10)的最长边不超过2m。

5.根据权利要求1所述的一种寒区装配式道路，其特征在于，所述的钢筋混凝土板(10)内部钢筋包括钢筋网和角隅钢筋(5)，钢筋网是由相互垂直连接的钢筋连接而成的矩形网状结构，角隅钢筋(5)是由多个相互连接的钢筋形成的直角扇形网状结构；所述的角隅钢筋(5)设置在钢筋混凝土板(10)顶面的至少一个角内部；吊装孔(1)设置在角隅钢筋(5)处。

6.根据权利要求5所述的一种寒区装配式道路，其特征在于，所述的角隅钢筋(5)设置在钢筋混凝土板(10)顶面的四个角内部。

7.如权利要求1至6任意一项所述的一种寒区装配式道路的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)进行钢筋的布设与连接并固定，再进行水泥混凝土浇筑成型得到钢筋混凝土板(10)；

2)当需要进行寒区装配式道路铺装时，应先进行表面整平，后采用钢筋混凝土板(10)搭接方式进行装配式道路的组装，先横向拼接后竖向拼接，使得拼接的钢筋混凝土板(10)对应的突隼(2)和榫槽(3)衔接紧密；

3)从吊装孔(1)向空腔(4)内注入水泥砂浆或胶结料；

4)采用与吊装孔(1)配套的封口水泥塞(20)进行封面，并使用环氧树脂对封口水泥塞(20)与吊装孔(1)之间进行粘结；等待水泥砂浆或胶结料硬化后，进行表面铺面。

8.根据权利要求7所述的一种寒区装配式道路的施工方法，其特征在于，钢筋混凝土板(10)选择C30以上的水泥进行浇筑，浇筑完成后进行振捣，拉毛，纹理方向与汽车行驶方向垂直。

9.根据权利要求7所述的一种寒区装配式道路的施工方法，其特征在于，步骤4)中，表面铺面具体步骤如下：

2.1)对钢筋混凝土板(10)拼接的装配式道路面板其进行拉毛；

2.2)界面处理

界面处理干净，除积水；喷涂界面处理剂：界面处理剂喷涂均匀，厚度为1～2mm，用量为0.15Kg/m²；

2.3)拌制水泥乳化沥青材料，将拌合好的水泥乳化沥青及时倒在放置有支模的基层上，并立即进行摊铺、振捣、抹平等后续工作；凝结后采用振动的抹面方式进行表面处理；

2.4)施工完毕后应立即将塑料薄膜覆盖在水泥乳化沥青表面，进行养护；或使用养护材料并用保水性材料淋湿覆盖表面进行养护。

10.根据权利要求9所述的一种寒区装配式道路的施工方法，其特征在于，按照质量百分数计，水泥乳化沥青材料配比如下：

乳化沥青用量为7％，

水泥用量为10％，水灰比为0.38，

水泥+乳化沥青总和与砂的质量比为0.6，

减水剂的用量为1.8％，

UEA膨胀剂的用量为5％～10％，

消泡剂的用量为0.1％，

聚丙烯纤维的用量为0.6％，

橡胶粉的用量为8～10％，

增强组分的用量为0～0.6％，增强组分为三乙醇胺、甲酸钙或尿素，

调凝组分的用量为0～0.5％，调凝组分为硼酸盐、氯化锌或磷酸盐，

集料余量。