CN113914167A - 一种纤维强化塑料加筋透水沥青路面结构 - Google Patents
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Abstract
本发明属于道路结构设计技术领域，提供了一种纤维强化塑料加筋透水沥青路面结构，由下层向上逐步施工，在常规路基上，铺设路面基层，同时考虑排水沟/管的设置及施工。整体隔水层覆盖路面基层表面，且延伸至排水沟/管。整体隔水层上按一定间距横向或纵向布置第一层FRP筋，之后在垂直方向布设第二层FRP筋，两层FRP筋交叉处以粘接或绑扎方式固定，构成FRP筋层。在FRP筋层之上，铺设透水沥青路面层。本发明可以实现透水沥青路面与水泥混凝土基层搭配，起到排水作用的同时，又提高了路面结构整体稳定性。对于多雨地区，可大大降低雨水渗透引起路基沉降风险，亦可起到整体路网分布式排水作用，降低急降雨时低洼地区积水程度。
Description
技术领域
本发明属于道路结构设计技术领域，涉及到的是一种纤维强化塑料加筋透水沥青路面结构。
背景技术
透水路面对于保障雨天的行车安全、降低噪声以及提高雨水收集的质和量都有明显效果，因此得到越来越多的应用，相关研究也已有很多工作开展。荷兰是欧洲用透水路面最多的国家，每年铺筑面积高达250万平方米；日本40％的路面已改成透水沥青混凝土。目前典型的透水面层是利用间断级配以提升孔隙率来实现的，根据渗水和排水的不同需求，设置渗水基层或隔水层。
对于多雨区域，常伴随富水、软路基问题，因此通常道路结构都选用水泥混凝土或无机结合料稳定基层。对于透水路面，通常是用密集配沥青混凝土基层来作为隔水层。因此，日本的透水路面基层大都采用密集配沥青混凝土层加无机结合料稳定层组成的混合式基层。
为了提高路面耐久性，日本也逐步加大以连续配筋水泥混凝土(ContinuouslyReinforced Concrete,CRC)基层的使用，与高性能沥青混凝土面层组成复合式路面结构。连续配筋水泥混凝土路面(Continuously Reinforced Concrete Pavement,CRCP)是指在混凝土板内部靠近板中位置设置单层或双层纵向连续钢筋作为路面面层，横向配有构造钢筋。CRCP具有养护费用低、道路服务水平和使用年限高等优点。虽然CRCP已是北美和欧洲等国家广泛使用的技术，但CRC基层与透水沥青混凝土面层搭配构建复合式路面结构还鲜有研究。原因是CRCP中配筋的作用是可以减小水泥混凝土裂缝的宽度，从而保证水分不能侵入下部土基，降低土基沉陷和整体路面结构损伤风险；但如果与透水沥青混凝土层搭配，CRC层就需要完成隔水层作用，长期直接与雨水接触、浸泡，连续配筋不会减少水泥混凝土裂缝数量，因此对水泥混凝土的防水下渗作用大大降低，而且会增大钢筋锈蚀风险。若在CRC上在涂覆或铺设薄隔水层，则会大大降低透水沥青混凝土层与CRC层的摩擦力，从而增加沥青混凝土层车辙变形风险。
以玄武岩纤维等为代表的纤维强化塑料(FRP，Fiber Reinforced Polymer)作为绿色高性能新型环保材料在我国的产量逐年增加，与钢材相比，具有高强度、轻质、耐腐蚀等诸多优点，在配筋路面中替代钢筋，可降低造价、提高配筋路面使用性能，同时与树脂结合可制成多样构件形式。纤维强化塑料筋与水泥混凝土以及透水沥青混凝土的合理结合，有望提高多雨地区透水路面结构的耐久性。
发明内容
本发明的目的是在于提供一种纤维强化塑料加筋透水沥青路面结构。
本发明的技术方案：
一种纤维强化塑料加筋透水沥青路面结构，包括透水沥青路面层1、FRP筋层2、整体隔水层3、路面基层4、路基5和排水沟/管6；
该纤维强化塑料加筋透水沥青路面结构由下层向上层逐步施工；路基5上铺设路面基层4，铺设路面基层4时要考虑排水沟/管6设置及施工；路面基层4是由水泥混凝土、无机结合料稳定层、沥青碎石或密集配沥青混凝土构成，且不需要有阻水功能；路面基层4上铺设整体隔水层3，整体隔水层3覆盖路面基层4表面，且延伸至排水沟/管6；整体隔水层3的接缝处及边界做防水密封处理；整体隔水层3上设置有FRP筋层2，FRP筋层2由横向和纵向交错排布的FRP筋网格结构形成；在FRP筋层2上铺设透水沥青路面层1。
所述的FRP筋层2中的FRP筋的直径和网格间距是由FRP筋提供的约束力不小于透水沥青路面层1直接与路面基层4完全连续接触时的摩擦力确定的。
所述的FRP筋需直径达到一定要求，以满足一定抗弯及存水要求，通常直径在1厘米以上。FRP筋构成网格状。
所述的FRP筋层2具体为规律排布的“田”字单元组成，纵向FRP筋排布在两横向FRP筋之间，二者的交叉处以粘接或绑扎方式固定。
所述的透水沥青路面层1是由孔隙率大于沥青路面的沥青混凝土构成，一层或多层。
整体隔水层3的接缝处、边界要做防水密封处理。整体隔水层3可以单层布设，也可以布设多层以降低渗水风险。
本发明的有益效果：本发明的纤维强化塑料加筋透水沥青路面结构，对于多雨地区，可大大降低雨水渗透引起路基沉降风险，由于FRP筋层网格有一定高度，亦可起到整体路网分布式排水作用，降低急降雨时低洼地区积水程度。多雨地、软基地区常利用配筋水泥混凝土作为基层，以提高路面耐久性，但有限厚度和钢筋用量下，道路中的钢筋既不能起到太大提高路面承载力功能，也不能杜绝水泥混凝土裂缝，仅能起到控制水泥混凝土裂缝宽度作用，不能做到完全不渗水。因此排水沥青路面很少配水泥混凝土基层。而本发明可以实现排水沥青路面与水泥混凝土基层搭配，起到排水作用的同时，又提高了路面结构整体稳定性。
FRP替代钢筋，同样用量，放置在水泥混凝土上侧，中间用整体隔水层，即使水泥混凝土有开裂，对基层渗水也没有影响，也不会反射到上层。FRP筋可以起到或加大原来水泥混凝土层与沥青面层的摩擦力，使得结构整体稳定性不受影响。由于整体隔水层和FRP筋层的隔离作用，也可降低水泥混凝土由于温度变化引起的局部小变形和开裂对透水沥青路面层的影响。而由于腐蚀，钢筋却不能向FRP筋一样以独立结构层存在与雨水长期接触。
附图说明
图1是一种纤维强化塑料加筋透水沥青路面结构的示意图。
图中：1透水沥青路面层；2FRP筋层；3整体隔水层；4路面基层；5路基；6排水沟/管。
具体实施方式
下面结合技术方案和附图详细说明本发明的具体实施方式。
如图所示，一种纤维强化塑料加筋透水沥青路面结构包透水沥青路面层1、FRP筋层2、整体隔水层3、路面基层4、路基5和排水沟/管6。
该纤维强化塑料加筋透水沥青路面结构的FRP筋层2主要功能是为透水沥青路面层提供底部材料约束力以替代未能直接与路面基层而缺少的摩擦力，进而降低透水沥青路面层车辙风险。因此FRP筋层2的FRP筋直径和网格间距要通过计算或实验确定，计算主要是根据FRP筋提供的约束力大于或等于透水沥青路面直接与基层完全连续接触时的摩擦力。由于是网格结构，FRP筋提供的约束力体现在各个网格内，有FRP筋的抗弯能力反映。则在交通荷载作用下，FRP筋通过侧向抵抗弯曲变形而从四周为沥青混凝土提供约束力，限制层底侧向变形。FRP筋直径越大，间距可以同时增大，但为了满足分布式排水需求，FRP筋直径不小于1厘米。若排水沟/管顺着道路方向设置，第一层FRP筋沿横向布设，降雨时，部分从透水沥青路面层下渗的雨水沿横向一段段限制在FRP筋范围，并横向流入排水沟，便于均衡排水沟不同部位的进水量。
该纤维强化塑料加筋透水路面结构由下层向上逐步施工，在常规路基上，铺设路面基层，同时考虑排水沟/管的设置及施工。路面基层可以是水泥混凝土、无机结合料稳定层或沥青混凝土层，由于路面基层上铺设整体隔水层，路面基层不需要有阻水功能。整体隔水层覆盖路面基层表面，且延伸至排水沟/管，整体隔水层的接缝处、边界要做防水密封处理。整体隔水层可以单层布设，也可以布设多层以降低渗水风险。整体隔水层上按一定间距横向(或纵向)布置第一层FRP筋，之后在垂直方向布设第二层FRP筋，两层FRP筋交叉处以粘接或绑扎方式固定，构成FRP筋层。在FRP筋层之上，铺设透水沥青路面层。
Claims (10)
1.一种纤维强化塑料加筋透水沥青路面结构，其特征在于，该纤维强化塑料加筋透水沥青路面结构包括透水沥青路面层(1)、FRP筋层(2)、整体隔水层(3)、路面基层(4)、路基(5)和排水沟/管(6)；
该纤维强化塑料加筋透水沥青路面结构由下层向上层逐步施工；路基(5)上铺设路面基层(4)，铺设路面基层(4)时要考虑排水沟/管(6)设置及施工；路面基层(4)是由水泥混凝土、无机结合料稳定层、沥青碎石或密集配沥青混凝土构成，且不需要有阻水功能；路面基层(4)上铺设整体隔水层(3)，整体隔水层(3)覆盖路面基层(4)表面，且延伸至排水沟/管(6)；整体隔水层(3)的接缝处及边界做防水密封处理；整体隔水层(3)上设置有FRP筋层(2)，FRP筋层(2)由横向和纵向交错排布的FRP筋网格结构形成；在FRP筋层(2)上铺设透水沥青路面层(1)。
2.根据权利要求1所述的纤维强化塑料加筋透水沥青路面结构，其特征在于，所述的FRP筋层(2)中的FRP筋的直径和网格间距是由FRP筋提供的约束力不小于透水沥青路面层(1)直接与路面基层(4)完全连续接触时的摩擦力确定的。
3.根据权利要求1或2所述的纤维强化塑料加筋透水沥青路面结构，其特征在于，所述的FRP筋直径不小于1厘米。
4.根据权利要求1或2所述的纤维强化塑料加筋透水沥青路面结构，其特征在于，所述的FRP筋层(2)具体为规律排布的“田”字单元组成，纵向FRP筋排布在两横向FRP筋之间，二者的交叉处以粘接或绑扎方式固定。
5.根据权利要求3所述的纤维强化塑料加筋透水沥青路面结构，其特征在于，所述的FRP筋层(2)具体为规律排布的“田”字单元组成，纵向FRP筋排布在两横向FRP筋之间，二者的交叉处以粘接或绑扎方式固定。
6.根据权利要求1、2或5所述的纤维强化塑料加筋透水沥青路面结构，其特征在于，所述的透水沥青路面层(1)是由孔隙率大于沥青路面的沥青混凝土构成，一层或多层。
7.根据权利要求3所述的纤维强化塑料加筋透水沥青路面结构，其特征在于，所述的透水沥青路面层(1)是由孔隙率大于沥青路面的沥青混凝土构成，一层或多层。
8.根据权利要求4所述的纤维强化塑料加筋透水沥青路面结构，其特征在于，所述的透水沥青路面层(1)是由孔隙率大于沥青路面的沥青混凝土构成，一层或多层。
9.根据权利要求1、2、5、7或8所述的纤维强化塑料加筋透水沥青路面结构，其特征在于，所述的整体隔水层(3)由耐磨防渗土木布构成，单层或多层。
10.根据权利要求6所述的纤维强化塑料加筋透水沥青路面结构，其特征在于，所述的整体隔水层(3)由耐磨防渗土木布构成，单层或多层。
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