CN1202312C - 排水性混凝土的道路铺筑施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及把可适用于大小道路、一般与高速道路等的水泥混凝土作为材料的排水性道路铺筑方法，本发明提供了一种排水性道路铺筑施工方法，该方法可使雨水形成的道路表面的水不会全部渗入稳定处理层、或基层以下，这样使基础地基保持稳定，同时可通过在道路表层部位处按照一定厚度铺设的排水层，将表层水快速排掉，不仅不会因车辆造成水飞溅，而且吸音效果增加。

Description

排水性混凝土的道路铺筑施工方法

技术领域

本发明涉及道路铺筑施工方法，该方法把可适用于大小道路、一般·高速道路等中的水泥混凝土作为材料，更具体地说，本发明涉及排水性道路铺筑施工方法，该方法可使雨水形成的道路表面的水完全不会渗入稳定处理层、或基层以下，这样使基础地基保持稳定，同时可通过在道路表层部位处按照一定厚度铺设的排水层将表层水快速排掉，不仅不会因车辆造成水飞溅，而且吸音效果增加。

背景技术

由于大型车辆的冲击荷载反复作用，一般在道路中，即使对于道路截面的结构层中的任一层，仍要认真设计或施工，但是特别是在按照本发明的方式，在以道路表面层作为排水层进行铺筑的场合，从基础地基的稳定方面来说，必须研究通过排水层的水一点也不渗入到基础地基中的方案。

因此，按照本发明，在按照原有方式采用具有基层或稳定层的已有道路的截面结构层的同时，在其顶部层，依次以水泥混凝土作为使用材料，形成不透水层和排水层，在这里排水层不仅起将降雨等形成的道路表层水快速地排掉的作用，而且由此不会有水飞溅的危险，车辆可安全地通行，同时可起到吸收噪音的作用，此外，不透水层按照下述方式起不透水的作用，该方式为：通过排水层的水完全不能渗入基层或稳定层中。

于是，与道路有关的法规规定了与道路铺筑有关的相应条件，但是本发明也是可在满足相关法规所规定的条件的同时，特别是主要着眼于施工的容易性和简便性，从而开发了本发明的技术。

换言之，如以本发明中的排水层的场合为例时，排水孔越多、排水孔的孔径越大排水功能越大、从而顺利实现排水功能，但其另一方面，抗压强度或抗弯强度相对法规规定值显著减少、并处于脆弱状态，而本发明的目的正是在于克服上述的相互矛盾的功能。

另一方面，即使在全部满足法规规定条件的情况下，如果难于进行施工，则该技术也会被回避，所以按照施工的容易性、或可大量施工的方式考虑的技术可以说是很重要的技术因素。

此外，由于排水功能是必须的功能，这样排水孔不能被细微土颗粒、微小颗粒等堵住，比如即使暂时堵塞，本发明具有不进行其它的作业可自身穿透的结构，这一点是不可少的重要技术因素。

因此，考虑了上述技术因素的本发明目的在于不仅使抗压强度与抗弯强度大于法规规定值以上、同时使施工容易，而且可进行机械化施工，缩短工期，同时排水孔形成过程简便，排水孔或排水孔率也很大，通过排水孔的排水率基本保持在初始状态，即使在暂时为细微土颗粒堵住的情况下，本身仍具有穿透的作用。

本发明的另一目的在于增加排水层的强度，特别是增加排水层的表面强度，使排水层与不透水层之间的粘接力达到较高值。

现在对与道路铺筑有关的已有技术的问题进行分析。

作为与本发明相对比的已有技术，人们知道有透水混凝土与排水性沥青混凝土。在透水混凝土与排水性沥青混凝土均具有可使水通过的透水孔方面，已有技术与本发明是相同的，如果观察使用材料方面，透水混凝土与将与骨料混合的水泥混凝土作为使用材料的本发明是相同的，但是以沥青作为骨料混合成的排水性沥青混凝土在使用材料上是与本发明不同的。

下面就与上述的事项有关的已有技术所具有的问题进行具体分析。

首先，当对透水混凝土的场合进行分析时，

1)由于形成有透水孔，该透水孔可使表层水通过道路的截面结构层(从表面层至路基)，这样会产生下述的缺点，即因渗透水而使基础地基破坏的危险性增加，不适合铺设要求地基绝对稳定的道路。

2)由于透水混凝土是作为保存固有地下水的铺筑措施而开发的，故只注重了透水孔隙的形成，在包含#4(4号筛，其筛的筛孔径为4.76mm)以下的微小颗粒占全部骨料量的20％以上(在13mm透水混凝土中，#4颗粒量占到40％)的状态，即使在增加较粗骨料的最大粒径的情况下，微小的颗粒仍会到处分布，由于孔隙的孔径不能超过3mm，从而土或灰尘等造成的孔隙的堵塞是不可避免的，因此其透水功能会发生问题。

3)与车辆相接触的表面层是因透水孔的原因而造成其强度较低的位置，但是如果不通过其它的措施对其进行加强处理，则因车辆的冲击荷载而造成开裂的危险性很大，成为在道路铺筑时的问题。

下面对作为已有技术的排水性沥青混凝土进行分析。

1)作为粘接骨料的粘接剂排水性沥青混凝土采用了沥青，但是由于此时排水孔的形成取决于骨料和沥青的使用量的比例，这样只有对沥青的使用量进行限定。

在排水性沥青混凝土中沥青的使用量只有4～5％左右。由于作为粘接剂，4～5％的沥青量太少，这样与骨料的粘接力会成比例地减小，从而会产生下述问题，即由于车辆的反复载荷，与骨料的粘接力便受到破坏，从而会使其稳定度大大受到破坏。

2)作为粘接剂由于排水性沥青混凝土采用了沥青，这样在气温上升的夏季，道路表面层会溶化变软，此时细微的土或微小颗粒等会附着于沥青中，一附着上，则不会脱落，在反复按照上述方式动作的期间，由于排水孔堵塞的危险性增加，这样排水功能会产生问题。

3)同时，排水性沥青混凝土会产生下述问题，即因夏季的气温上升沥青软化，此时在车辆的反复载荷的作用下，与车轮相接触的行进方向的道路部位中的排水孔会产生下沉，沿车辆通行线会形成较深的车辙，从而其平整度受到损坏。

显然解决上述已有技术所具有的缺点的本发明以排水功能作为必要条件，使抗压强度、抗弯强度等满足与道路有关的法规规定的条件，在完全不必担心排水孔堵塞的同时，其本身可基本保持原有状态，此外施工很容易，另外不仅容易进行机械化施工，而且基础地基确实很稳定，从而可大大增加排水表面层的强度，下面对按照上述方式的本发明的技术结构进行具体描述。

发明内容

本发明的排水性混凝土铺筑施工方法，它包括以下工序：在道路截面构造层中，a)在基层或少灰混凝土层的顶部铺设基层用压实混凝土层，该基层用压实混凝土层是由“骨料+水泥+水”混合成的，其坍落度(Slump)在0～4cm的范围内，骨料的粒度是这样组成的，骨料的粒径在5～40mm的范围内，并且含有粒子小的5mm以下的砂；b)在基层用压实混凝土层顶部铺设排水层，该排水层是按照下述方式构成的，它是由“骨料+水泥+水”混合成的，其坍落度在0～3cm的范围内，上述骨料的粒度是这样组成的，其孔隙率在15～30％的范围内，其中3mm以上的孔径占70％，而10mm以上的孔径至少占10％以上，同时骨料的粒径在5～40mm的范围内，其中粒径在5mm以上的骨料的重量百分比在90％以上。

(A)排水层

本发明的目的在于，通过排水孔承担排水功能的排水层(厚度为3～15cm)，其抗压强度、抗弯强度满足道路管理法规中的条件的同时，不仅排水孔不许关闭，而且排水孔可基本保持原有状态。

为了实现本发明的目的，必须同时满足下面的条件：

(1)形成孔隙(排水孔)；

(2)孔隙率、孔隙的孔径以及按孔径的分布；

(3)充分满足(2)的骨料的粒度组成；

孔隙是由“水泥+水+骨料”的配合组份确定的，下面列出本发明中的配合组份的条件。

a)骨料与骨料之间处于基本相接触的相互位置的状态；

b)作为骨料粘接剂的水泥浆按照包裹骨料的主面部的方式处于粘稠状态；

c)虽然骨料之间的孔隙由较小的骨料填充；但是，

d)孔隙率可达到15～30％的程度；

e)孔隙的孔径以及按该孔径的分布度：

—孔隙的孔径在3mm以上的超过70％；

—其中，孔隙的孔径在10mm以上的至少在10％以上。

这里为了同时满足a)与b)条件，由“骨料+水泥+水”混合形成的水泥砂浆的坍落度必须为0或3cm。

另外，直接与c)、d)、e)条件有关的事项是“骨料的粒度”，由于在c)、d)、e)条件中具体提供了该粒度的数值，故骨料的粒度由上述数值确定。然而，即使在确定了骨料的粒度的情况下，骨料的粒径只在满足道路的条件和道路的相关法规的规定值的范围内进行选择，在本发明中骨料的最大粒径为40mm，最小粒径为5mm，即骨料的粒径限定在该范围。

然而，即使在以骨料的粒径范围限定在5～40mm的范围内的方式使用的情况下，在与本发明的技术方案无关的情况下，在骨料的处理过程中仍不得已会生产出5mm以下的骨料，该骨料会混入其粒径在5～40mm的范围内的骨料中，但是即使在这样的场合下，按照其粒径在5mm以上的骨料所占重量百分率大于90％的方式确定其界限。

另一方面，在水泥砂浆处于接近坍落度＝0的状态，可通过压路机对其压实，在可进行机械化施工时，很容易进行大量施工，可缩短工期，同时可使压实率保持在95％以上。

此外，在d)、e)条件中，使孔隙的孔径在3mm以上，并且占70％的理由是：土或灰尘等微小颗粒不能将孔隙堵塞，特别重要的是使孔隙的孔径在10mm以上的至少占10％以上，在雨水穿过直径在10mm以上的孔隙的瞬间，会产生真空状态，强力的抽吸作用会起到使堵塞的邻接孔隙贯通的功能。

通过反复进行上述的抽吸作用，可使孔隙基本保持原有状态。但是，即使在抗压强度或抗弯强度足够大的情况下，在排水层的表层面形成有排水孔，由于在车辆的冲击荷载作用下，仍会有受到破坏的危险，这样必须加强表层面。

该表层面的增强剂包括有EVA水溶性环氧树脂或水溶性丙烯酸系树脂、以及水溶性沥青，当采用该增强剂并将其铺洒于排水层的表层面上时，则其会完全渗透于孔径在0.5mm以下的细微孔隙中，从而可增强排水层的强度。虽然增强树脂渗透到排水层中的表层5cm的程度便足够了，但是如果其渗透于排水层的整个厚度，则更好。

这里如果以借助孔隙的孔径对孔隙率进行测定的方法为实例，其内容如下。

用于测定3mm以上的孔隙率的测定方法包括下述步骤：通过切割机将现场或试样切断，采用笔在该切断面上划直线，计算整体长度与上述线所划部分的比例，作为间接孔隙率(A)，分析测定在未划的部分(孔隙)中孔径在3mm以上的孔隙，按照下面的公式计算3mm以上的间接孔隙率(B)。

A(间接孔隙率)：

[(整体长度—线所划部分的长度)/整体长度]×100

B(孔径在3mm以上的间接孔隙率)：

[孔径在3mm以上的孔隙的长度/(整体长度—线所划部分的长度)]×100

(B)不透水层(基层用压实混凝土层)

作为按照通过排水层的水不渗透到基础地基中的方式铺设的不透水层，在本发明中，是指道路断面结构层中的基层用压实混凝土层，其在对基础地基的稳定贡献较大。

基层用压实混凝土层(厚度为5～25cm)可选择下面的骨料，该骨料可同时充分满足下述条件，即a)坍落度值在0～4cm的范围内，b)抗压强度、抗弯强度同时满足法规规定的要求值，此时的粒度构成包含：骨料大的粒径在5～40mm的范围内的、5mm以下较小的颗粒的砂。

在铺设之后，最大密度为90％以上。

在这里，由于坍落度值在0～4cm的范围内，不仅在压实后可直接进行排水性铺筑，而且可通过压路机压实，容易进行机械化施工，还包括微小的颗粒，形成质密的结构，可作为良好的不透水层。

此外，如果基层用压实混凝土层的从道路中央向两侧的横向坡度能够在2～7％的范围内，则可获得下述的优点，即不仅排水层进行的排水会快速进行，而且由于快速排水的作用，可在瞬间增加真空状态。

(C)增强基层用压实混凝土层与排水层的粘接力的施工

在基层用压实混凝土层压实后，可直接铺设排水层，施工很快。但是，在基层用压实混凝土层压实后，如果对基层用压实混凝土层的表面按照一定泥泞的程度洒水，并进行排水层施工，则会极大地增加两层之间的整体粘接力。

按照上述方式，增加粘接力的原因是：由于基层用压实混凝土层与排水层均是处于按照其坍落度接近0的方式配制水泥浆的状态，这样水泥浆可积极地发挥含水的瞬间水化作用，同时可使上述两层成为整体。

另一方面，在基层用压实混凝土层压实后，如果经过约1个小时，表面可干燥，但是由于此时只洒水不能获得前述的效果，在基层用压实混凝土层上铺洒下述的混合料，该混合料是由“水+水泥+高流动化剂”混合成的，如果铺设排水层，则可增加层间的粘接力。

此时，就“水+水泥”混合来说，为了增强层间的粘接力的强度，水的量为最小，但是如果按照上述方式采用很少的水，由于不容易将该“水+水泥”摊铺于基层用压实混凝土层上，由于不能均匀分散开，由于到处呈凹凸状，因此可在“水+水泥”中添加采用水泥分散效果较大的高流动化剂，使之很容易地实现均匀摊铺。

另外，在上述场合，在排水层的排水孔内插入水泥浆，实现锚固作用也是增加粘接力的一个原因。

下面就根据上述的主要结构，构成基层用压实混凝土层和排水层的配比和施工步骤，列举具体的数值。

(1)基层用压实混凝土的配比与铺设步骤

本发明的基层用压实混凝土的构成组份配比为

水：80～140kg/m³，水泥：250～400kg/m³，粒径在5～40mm范围内的骨料：950～1550kg/m³，作为粒径在5mm以下的较小的颗粒的砂：470～1000kg/m³，混凝土减水剂：2.0kg/m³以下，该混合液的坍落度在0～4cm的范围内。

与一般混凝土的养护需要约30天的时间的情况相比较，由于按照上述方式混合成的压实混凝土的坍落度在0～4cm的范围内，可在压实后立即进行透水性铺筑，这样可在无需养护的单独的时间，可大幅度缩短工期。

在铺设上述经混合的材料的基层用压实混凝土后，按照最大密度在90％以上的方式通过压路机等使该层压实，压实厚度在5～25cm的范围内。基层用压实混凝土所要求的抗压强度、以及抗弯强度分别在180kg/m²以上、28kg/m²以上，但是在本发明的基层用压实步骤中，抗压强度在240kg/m²以上，抗弯强度在40kg/m²以上，全部超过了上述的基准。此时，如果最大密度在90％以上便足够了，但是最好该最大密度在95％以上。

(2)增强基层用压实混凝土层与排水层的粘接力的施工

在基层用压实混凝土层的表面，首先在残留有相当多的湿气场合(基本在压实后60分钟以内)，按照每1平方米1kg以下的量在该表面铺洒水，在该表面基本干燥的场合(当超过在基本压实后60分钟时)，按照每1平方米0.1～1kg的量铺洒下述的混合液，该混合液是在1份重量的水中混合水泥0.1～0.5份重量，高流动化剂0.005份重量以下而形成的，激发诱导处于非混合状态下的水泥浆的水化作用，由此可增强基层用压实混凝土层与排水层之间的粘接力。

(3)排水性混凝土层的配比与铺设步骤

在对基层用压实混凝土层洒水后，在约60分钟以内，在其顶部铺设排水性混凝土层。在骨料最大单位体积重量基准1m³中，将水泥：300～450kg/m³，单位水量：90～140kg/m³，及混凝土减水剂：2.0kg/m³以下，用于着色的无机质颜料：水泥使用重量的10％以下、混合用聚合物和低水溶性丙烯树脂、EVA、水溶性环氧树脂、SBR乳胶、或油化沥青中的至少一种以上：占水泥使用量的20％以下进行混合，使其坍落度在0～5cm的范围内，在其铺设完后，按照最大密度在90％以上，最好在96％以上的方式使其压实，使其厚度在3～15cm的范围内。

一般，作为道路用混凝土层所要求的抗压强度、以及抗弯强度分别在180kg/m²以上、28kg/m²以上，但是，在本发明中，排水性混凝土层的抗压强度、以及抗弯强度分别基本在240kg/m²以上、40kg/m²以上，全部超过上述基准。

在上述步骤中，之所以将水泥使用量限定在300～450kg/m³的范围内是因为：在其在450kg/m³以上的场合，当通过压路机进行压实时，会出现海绵现象，在其在300kg/m³以下的场合，在适合孔隙率的状态下，抗压强度不能达到180kg/m³，不能起到道路铺筑材料的作用。

此时，作为所采用的骨料为下述的骨料，即其绝对干燥比重在2.5以上，洛杉矶式石料磨耗试验方法中的磨耗率在30％以下，其粒度中的较粗骨料最大粒径在40mm以下，按照堵塞物的填充压实的试验基准，其孔隙率在35～55％的范围内，以便能够防止车辆通行时表面的骨料的破损。

在堵塞物的填充压实试验基准中将骨料的孔隙率限定在35～55％的范围内的原因是：在骨料的孔隙率在35％以下的场合，在铺设聚合物后，在排水性混凝土中，其孔隙率在15％以下、并且透水系数在10cm/sec以下，此外在骨料的孔隙率在55％以上的场合，尽管使用大量的水泥，不仅排水性混凝土的强度较低，而且会因水泥的使用量较多而产生海绵现象，从而很难进行铺筑。

此外，在该步骤中，限定其洛杉矶式石料磨耗试验方法中的磨耗率在30％以下的骨料的原因是：在采用其磨耗率在30％以上的骨料的场合，在与车轮摩擦时，道路表面的骨料容易破裂，此外会因此而使排水性降低，从而缩短道路的寿命。

(4)用于提高排水性混凝土层强度、以及耐久性的步骤

如果防止排水性混凝土层孔隙的腐蚀，提高强度、以及耐久性，在排水性混凝土层的表面上充分摊铺下述的混合液，该混合液是在1份重量的水中，把水泥，或石膏：1～0.2份重量，高流动化剂：0.005份重量以下，无机质颜料：0.005～0.05份重量，EVA水溶性环氧树脂，或水溶性丙稀酸系树脂：0.15份重量以下，甲醇：1份重量以下混合形成的，该混合液要上升到基层用压实混凝土层处。最好排水性混凝土的孔隙率在该混合液从铺洒之前约为18％，变为摊铺之后约15％。在该混合液铺洒之后，覆盖乙烯等材料制成的养护布约1天以上，以防止水分蒸发，使其压实。

最好在排水性混凝土压实之后的3个小时以内，或在经过1天以上后铺洒该混合液，其原因是：由于凝固是在压实后的3个小时后开始进行的，所以在铺筑面进行作业会降低排水性混凝土的耐久性，另外由于1天以后处于进行了1次养护的状态，这样即使在排水性混凝土顶部进行作业的情况下，仍没有关系。

作为提高排水性混凝土层的强度、以及耐久性的措施除铺洒上述混合液外，还可以在排水性混凝土层压实后，在其表面干燥之前的状态下，通过强力喷射器在排水性混凝土层的表面上洒水，清洗出填充于骨料表面中的水泥浆，使所清洗出的水泥浆渗入孔隙之间，从而增加孔隙之间的粘接强度。但是，按照上述方法，在增强排水性混凝土的场合，由于表面的骨料突出，虽然具有可产生自然美的优点，但是由于存在表面的骨料会脱离、或破碎的可能性较高的缺点，因此，该方法与用于大型车辆通行频繁的道路相比，更适合用于仅仅有小型车辆通行的道路或广场等地方。

附图说明

图1为一般透水性铺筑的原理的说明剖面图；

图2为排水性混凝土铺筑的原理的说明剖面图；

图3为通过通常的方法修建的一般高速道路的剖面图；

图4为按照本发明铺筑的排水性铺筑道路的剖面图。

具体实施方式

下面根据实施例对本发明进行描述。

(实施例)

以这样的道路为对象，该道路是按照通常的方法已经形成有基层、辅助基层、少灰混凝土，其长度为50m、宽度为9m、两侧的路肩的宽度为3m；由压实混凝土形成基层，在其上铺设排水性混凝土。此时，基层用压实混凝土铺设厚度为20cm，在其顶部铺设厚度为10cm的排水性混凝土，边道一般铺设厚度为5cm的混凝土，之后铺设厚度为10cm的排水性混凝土，其颜色为浅绿色，在边界的侧面上设置带孔管。配备用于本实施例的下面的设备、以及材料。

(设备：沥青混凝土铺设用的整面机(宽度为4.5cm)2台，双列式压路机6～8吨1台，轮胎压路机10～12吨1台，预拌混凝土设备1台，翻斗车1台，其它沥青混凝土摊铺设备)

Claims (7)

1.一种排水性混凝土铺筑施工方法，它包括以下工序：

在道路截面构造层中，

a)在基层或少灰混凝土层的顶部铺设基层用压实混凝土层，该基层用压实混凝土层是由“骨料+水泥+水”混合成的，其坍落度(Slump)在0～4cm的范围内，骨料的粒度是这样组成的，骨料的粒径在5～40mm的范围内，并且含有粒子小的5mm以下的砂；

b)在基层用压实混凝土层顶部铺设排水层，该排水层是按照下述方式构成的，它是由“骨料+水泥+水”混合成的，其坍落度在0～3cm的范围内，上述骨料的粒度是这样组成的，其孔隙率在15～30％的范围内，其中3mm以上的孔径占70％，而10mm以上的孔径至少占10％以上，同时骨料的粒径在5～40mm的范围内，其中粒径在5mm以上的骨料的重量百分比在90％以上。

2.根据权利要求1所述的排水性混凝土铺筑施工方法，其特征在于，在铺设基层用压实混凝土层之后，在1个小时以内洒水，在其上铺设排水层。

3.根据权利要求1所述的排水性混凝土铺筑施工方法，其特征在于，在铺设基层用压实混凝土层之后，在经过1个小时的场合，铺设“水+水泥+高流动化剂”的混合料，在其上铺设排水层。

4.根据权利要求1所述的排水性混凝土铺筑施工方法，其特征在于，使水溶性环氧树脂、或水溶性丙烯酸系树脂渗透于排水层的表层，以增加排水层的强度。

5.根据权利要求1所述的排水性混凝土铺筑施工方法，其特征在于，在基层用压实混凝土层中，从道路中央朝向两侧面使横向坡度为2～7％。

6.一种排水性混凝土铺筑施工方法，其包括以下工序：

在道路截面构造层中，

a)将水：80～140kg/m³，水泥：250～400kg/m³，粒径为5～40mm的骨料：950～1550kg/m³，粒径在5mm以下的砂：470～1000kg/m³，混凝土减水剂：20kg/m³以下，按照坍落度在0～4cm的范围内的方式混合，并铺设于基层或少灰混凝土层的顶部之后，按照最大密度为90％以上的方式对上述层进行压实，形成基层用压实混凝土层；

(b)在上述工序中的基层用压实混凝土层压实之后，在其表面干燥前，或在约1个小时以内，以每1平方米1kg以下的量在其表面洒水；

(c)在上述工序的洒水后，在约1小时以内，在骨料最大单位容积重量基准1m³中把水泥：300～450kg/m³，水：90～140kg/m³，混凝土减水剂：2.0kg/m³以下按照坍落度在0～3cm的范围内的方式混合，在铺设之后按照最大密度为95％以上的方式对上述混合料进行压实，形成排水性混凝土层；

(d)在上述工序的排水性混凝土层的表面上，按照使混合液到达基层用压实混凝土层的方式充分铺洒下述的混合液，该混合液是在1份重量的水中把水泥、或石膏：1～0.2份重量、高流动化剂：0.005份重量以下、乙烯基醋酸盐水溶性环氧树脂、或水溶性丙烯酸系树脂：0.15份重量以下混合形成的。

7.根据权利要求6所述的排水性混凝土铺筑施工方法，其特征在于，它包括下述工序：在基层用压实混凝土层压实之后，在表面干燥的情况下，按照在其表面以1平方米0.1～1kg的量铺洒下述混合液，该混合液是在1份重量的水中把水泥0.1～0.5份重量、高流动化剂0.005份重量以下混合形成的，去除基层用压实混凝土层中剩余的表面孔隙。

Images