CN109996923A - 由沥青覆盖的混凝土基础加强道路结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种由沥青覆盖的混凝土基础加强道路结构，其包括具有大致水平的上表面并且直接或经由下层结构放置在地面上的由混凝土制成的基层(1)和在其上的由沥青制成的至少一个模制覆盖层(2)，以及位于所述基层(1)与所述覆盖层(2)之间的支承元件(3)，其中，所述支承元件(3)在所述基层定型之前以预定深度插入所述基层(1)中，使得支承元件在所述上表面的法线方向上从所述基层(1)部分地突出，并且突出部分为所述覆盖层(2)提供保护以防在道路承受的载荷下相对于所述基层(1)移位，并且所述支承元件(3)是扁平条带，其壁大致垂直于所述基层(1)的表面并且包括具有不同方向的接续区段以形成相应的曲折路线。

Description

由沥青覆盖的混凝土基础加强道路结构

本发明涉及一种由沥青覆盖的混凝土基础加强道路结构，其包括具有基本水平的上表面并且直接或经由下部结构放置在地面上的由混凝土制成的基层和由沥青制成的至少一个模制覆盖层，以及位于基层与覆盖层之间的支承元件。该结构能够防止或减少沥青层在热效应和交通负荷下的变形。

大多数形式的承重道路包括若干层，其中下层包括设计用于抵抗载荷的至少一个混凝土基础，并且该基础由一个或多个模制沥青层覆盖。

包括弹性沥青作为粘结材料的沥青层具有在全球温带特有的温度范围内大幅变化的物理和机械特性。因为在夏季突然的温度变化期间，由于沥青的快速松弛和所产生的张力在所有方向上的分布，不会发生显著的热压或拉伸张力。典型的结果将是由重型商用车辆的轮胎的载荷(即由沥青的不均匀压缩)引起的路面车辙或塌陷。在冬季温度突然下降的情况下，沥青的损坏来自热裂缝。

除了热负荷和机械压力载荷之外，道路还承受来自川流不息的交通的弯曲载荷。该载荷分量还取决于热效应。由于沥青的机械性能随着时间的推移而变化，弯曲型载荷在构成道路结构的层不能配合时将更大，因为其中能出现可能大于给定层的材料抵抗拉伸的抗拉强度的弯曲和拉伸张力。

针对这三种载荷设计路面的一种方式是选择合适的材料并使用防止道路受到这些影响的后果的结构解决方案。

上述三重问题的主要原因在于，在具有接收和抵抗载荷的作用的由混凝土制成的基层与其上的沥青覆盖层之间没有适当的牢固粘结，因此在大多数情况下，沥青层会在混凝土上移位或在没有位移的情况下开裂。

在US 7232276B2中描述了一种设置有加强层的道路结构，其中在通常施加的上部沥青层下面放置单独的加强层，其以类似于夹层方式包括两个沥青层和它们之间由通过塑料粘结剂稳定的玻璃纤维制成的粘结层。该结构的缺点在于其正确使用需要高技能水平，并且在温带气候环境下，塑料粘结的增强层将很快被破坏。又一个缺点在于该解决方案不能使刚性基层和柔性覆盖层配合。

在US 524 9883中，公开了一种由四层沥青和骨料组成的结构，其中金属板被放置在该结构下方。在这种情况下，该道路的负载能力很好，并且由于使用了改性弹性体，四层适当地配合，然而，由于复杂和昂贵的技术，其仅具有很窄的应用领域，因此它主要用在桥梁上和在车库建筑里。当在桥梁上使用时，高交通量和由于车辆的高速度而增加的载荷使得金属板与沥青层之间的内聚力可能不足，并且这种配合受到这些层的高导热性差异的不利影响。

在US 5009543中，公开了一种用于具有凹坑和/或车辙的严重磨损的道路的沥青修复方法。这里在沥青中建造网格结构，其具有例如蜂窝形状，该蜂窝形状强保持效果，由此可以进行耐久的修复。该解决方案的缺点在于沥青下方没有承载固体支承层，并且网格结构完全嵌入沥青层中，因此无法解决上述问题，即混凝土基础与其上的沥青覆盖层之间的位移。

在文献US 2008/0152436A1中，描述了一种增强结构，其通过组合以形成闭合形状的锯齿形带建造在沥青层中。该出版物描述了此类加强结构的几种方式，但这些加强结构都是在将沥青层模制在下方的支承表面(主要由地面构成)上之前放置的，因此网格结构只能加强沥青层，但对沥青层与下方支承件之间的连接质量没有作用。

有几个其它文献涉及混凝土基础与放置在其上的沥青层的连接，包括例如CN101109168A、CN 204662194U、CN 102418309A，其共同特征在于，混凝土基层的上表面成形为具有周期性的空间轮廓(例如，具有沟槽)，并且在这些情况下，将存在与覆盖的模制沥青层的形状配合连接，该形状配合连接防止两层的移位。

这种解决方案的一个共同缺点是，只能通过使用非常大的工具来形成用于基层的空间结构的上表面，这是一项昂贵的工作，并且水可能聚集在沟槽的较深部分中，在冻结时导致裂缝，此外沟槽通常具有单个主方向，并且防止移位的保护仅在该方向的垂直方向上有效，尽管上述载荷可以来自任何方向。

本发明的目的是提供一种加强的道路结构，其具有混凝土基础和在混凝土基础上的模制沥青层，该道路结构能够提供有效的保护以防所有三种列出的变形载荷效应并且可以防止沥青层相对于混凝土基层移位。

已通过提供一种由沥青覆盖的混凝土基础加强道路结构来实现该目的，该道路结构包括由混凝土制成的基层和在其上的由沥青制成的至少一个模制覆盖层，以及位于基层与覆盖层之间的支承元件，所述基层具有大致水平的上表面并且直接或经由下层结构放置在地面上，并且根据本发明，支承元件在基层定型之前以预定深度插入基层中，使得支承元件在上表面的法线方向上部分地从基层突出，突出部分为覆盖层提供保护以防在道路承受的载荷下相对于基层移位，并且支承元件是扁平条带，其壁大致垂直于基层的表面并且包括具有不同方向的接续/连续区段以形成相应的曲折线路。

优选的是，由支承元件形成的曲折条带彼此并排地延伸，使得沿着某些区段它们相互连接以一起形成闭合形状的阵列。

如果在支承元件中设置一直延伸到基层的上表面的相应开口，则定位将变得更容易，并且在开口的下边缘处，相应的切割突片被折叠以防止支承元件在基层的材料仍处于糊状状态时浸入其中。

优选的是，闭合形状是三角形、正方形、圆形或六边形。

在一个优选实施例中，覆盖层包括由石料制成的砾石/碎石块，并且支承元件从基层的上表面向外延伸成至少与所述砾石块的平均尺寸的一半一样高。

为了更容易操作，优选的是，支承元件的上侧具有较宽的上边沿，并且更优选的是，在其下边缘上也设置这种较宽的边沿。

同样优选的是，支承元件彼此并排布置，以形成彼此连接的相应规则形状。

现在将参考附图结合本发明的优选实施例来描述本发明。在附图中：

图1示出了在阶梯区段中处于半就绪状态的根据本发明的道路结构的一个优选实施例；

图2示出了类似于图1的放大细节；

图3示出了支承元件3的一个优选实施例的放大的截面轮廓；

图4示出了支承元件3的替代设计；以及

图5示出了道路结构的放大截面图。

图1示出了根据本发明的道路结构的第一实施例的简化阶梯状剖视图，其中在底部布置有由混凝土制成的实心基层1。在基层1下方，例如通过压实或以不同的方式准备地面，或者可以存在较粗粒的混凝土。基层1具有能够承受并抵抗通常存在于正在施工的道路上的静态和动态载荷的设计，并且基层1优选地具有平面或略微弯曲的上表面，其优选用于引开水并且使其制造成本更低，就好像它是铰接结构一样。基层1优选通过钢筋加强，不需要单独示出钢筋，因为它不是理解本发明所需要的。

当对道路进行施工时，通过模制在基层1的顶部上设置沥青覆盖层2。沥青层2如图5的剖视图中所示包括砾石，其具有不同尺寸的小块和填充所述块之间的间隙的沥青。在图1中，为了图示在放置覆盖层2之前的结构，已经示出了覆盖层2处于部分移除状态。

在基层1定型之前，以这样的方式从上方定位具有如图1所示的特殊形状和布局的支承元件3，即支承元件3以垂直于表面的预定高度从基层1的上表面伸出，而支承元件3同时也在基层1中以预定深度下沉。支承元件3优选地但不一定由铁、钢制成，或者它们可以由设计为承受预期载荷的材料制成。这项任务也可以通过适当选择的塑料材料来完成。

图2以放大视图示出了支承元件3的一个优选实施例的设计，其中支承元件3具有由半六边形形成的条带形状，所述半六边形垂直于表面定位并且彼此相对布置，并且它们借助于螺栓、铆钉或通过焊接在它们的接触表面区域处彼此连接，由此它们构成稳定的闭合多边形的封闭布置，例如形成从表面以预定高度延伸出的六边形网格。这种设计是优选的，因为封闭的多边形与压紧配合附件相互连接，由此它们可以抵抗作用在稍后模制于其上的覆盖层2上的来自任何方向的力，由此它们防止沥青的任何移位。

在图1中示意性地示出了支承元件3包括靠近基层1的上表面的高度形成的相应开口，所述开口已经从支承元件3的材料切出并且相对于条带的原始平面(该平面现在是垂直的)向外弯曲，以形成提供增加的水平表面的突片4，所述水平表面防止支承元件3在基层1的材料仍处于糊状状态时浸入其中。突片4和相关开口的存在也是优选的，因为以这种方式，尽管存在支承元件3，水将自由流过支承元件3的开口，并且当模制覆盖层2时，沥青可以在开口中流动，从而对覆盖层2产生进一步的稳定作用。

图3的放大细节表明，在一个优选实施例中，构成支承元件3的条带具有上边沿5，上边沿5具有倒圆和增大的横截面，即条带不具有尖锐边缘，而是具有厚度增加的上表面。从最小化事故危险的观点来看这样的设计是优选的，并且在固定支承元件3的下部的下基层1定型之后，该上边沿5使得在放置覆盖层2之前车辆可以在其表面上移动而没有轮胎被支承元件3的尖锐上边缘切割的危险。同样优选的是支承元件3具有对称的横截面，即如在图3中所示设置有类似的宽的下边沿5，其加强它们在基层1中的位置/定位。

图4示出了以间隔布置定位的构成支承元件3的条带6(或带)，以说明限定孔的封闭结构的形成不是必不可少的条件，因为具有其曲折路线的条带6在它们的下部插入其中的基层1定型之后可以足够稳定。在设计用于较低载荷的道路的情况下，这种开放式设计也可以提供所需的稳定性。如果需要的话，支承元件3也可以制成为条带，其中不使加宽的边沿5垂直于它们在基层1中的平面定位。

现在参考图5，其示出了完工之后的道路的截面。如上所述，在其中预先插入了支承元件3的基层1定型之后，覆盖层2将通过在软的糊状状态下模制而从上方定位。支承元件3在基层1上方的突出高度并不重要，而优选的是，该高度至少与构成覆盖层1中的砾石的石块7的平均尺寸的一半一样高，使得支承元件3的壁能够提供抵抗这些石块7的压力的足够阻力。支承元件3应该插入基层1中的深度可以仅根据所需的承载能力来确定，但同样优选的是深度至少是基层1中砾石块的平均尺寸的一半。图5示出了具有不同突出高度的支承元件3。在任何给定的实际实施例中，仅选择单个突出高度。

从所示的示例可以理解，有若干方法来支承由沥青制成的覆盖层2，并且在这些可能性中，应根据特定地点的当地条件、预算限制或其它条件进行选择。本质仅在于插入基层1并与基层1结合的支承元件3使沥青覆盖层2稳定并且即使在上述三种类型的载荷的同时作用下也防止沥青覆盖层2移位。

Claims (7)

1.一种由沥青覆盖的混凝土基础加强道路结构，包括由混凝土制成的基层(1)和在其上的由沥青制成的至少一个模制覆盖层(2)，以及位于所述基层(1)与所述覆盖层(2)之间的支承元件(3)，所述基层(1)具有大致水平的上表面并且直接或经由下层结构放置在地面上，其特征在于，所述支承元件(3)在所述基层(1)定型之前以预定深度插入所述基层(1)中，使得所述支承元件(3)在所述上表面的法线方向上从所述基层(1)部分地突出，并且突出部分为所述覆盖层(2)提供保护以防在道路承受的载荷下相对于所述基层(1)移位，并且所述支承元件(3)是扁平条带，其壁大致垂直于所述基层(1)的表面并且包括具有不同方向的接续区段以形成相应的曲折路线。

2.如权利要求1所述的道路结构，其特征在于，由所述支承元件(3)形成的曲折条带彼此并排延伸，使得它们沿着某些区段相互连接以一起形成闭合形状的阵列。

3.如权利要求1或2所述的道路结构，其特征在于，在所述支承元件(3)中设置有相应的开口，所述开口一直延伸到所述基层(1)的上表面，并且在所述开口的下边缘处，相应的切割突片(4)被折叠以防止所述支承元件(3)在所述基层(1)的材料仍处于糊状状态时浸入其中。

4.如权利要求2或3所述的道路结构，其特征在于，所述闭合形状是三角形、正方形、圆形或六边形。

5.如权利要求1至4中任一项所述的道路结构，其特征在于，所述覆盖层(2)包括由石料制成的砾石块，并且所述支承元件(3)从所述基层(1)的上表面向外延伸至少与所述砾石块的平均尺寸的一半一样高。

6.如权利要求1至5中任一项所述的道路结构，其特征在于，所述支承元件(3)的上侧具有较宽的上边沿(5)。

7.如权利要求1至6中任一项所述的道路结构，其特征在于，所述支承元件(3)彼此并排布置，以形成彼此连接的相应的规则形状。