CN1598151A - 碾压聚合物改性水泥混凝土路面结构及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明碾压聚合物改性水泥混凝土路面结构及施工方法，涉及道路工程等铺面工程及其施工方法，同时涉及混凝土材料及其施工方法。本发明利用混合后的聚合物与水泥形成的浆体作为胶结料粘结碎石、砂，经碾压工艺形成碾压聚合物混凝土路面结构。掺入聚合物后，碾压混凝土中的粒料与浆体粘结十分牢固，凝固后的碾压混凝土强度高，变形性能好、耐水性好、抗老化、耐腐蚀性、温度稳定性好。根据不同的运用情况，可以通过选用不同品种的聚合物材料和用量对碾压聚合物改性水泥混凝土的变形能力进行调整，使碾压聚合物改性水泥混凝土面层呈现刚性或者柔性性质；本发明碾压聚合物改性水泥混凝土路面结构采用碾压工艺，具有施工简单方便，聚合物用量少，经济性强，适应面广的特点，路面结构具有强度高、变形性能好、耐久性好、抗裂性优的特点。

Description

碾压聚合物改性水泥混凝土路面结构及施工方法

一、技术领域

本发明涉及道路工程等铺面工程及其施工方法，同时涉及混凝土材料及其施工方法。

二、背景技术

1、水泥混凝土材料及其施工方法方面的背景技术

1.1水泥混凝土和现行的聚合物改性水泥混凝土

水泥混凝土材料是一种家喻户晓的建筑材料，混凝土的发展虽然只有100多年的历史，如今已成为世界范围内应用最广、用量最大、几乎随处可见的建筑材料。水泥混凝土以无机材料的水泥浆体作为胶粘材料，粘结碎石和砂。塑态的水泥混凝土具有一定的流动性，为了保证凝固后的混凝土内部密实，浇注塑态混凝土时一般采用振捣工艺进行施工，水泥浆凝固后形成坚硬如同石料的混凝土。它具有取材方便、施工简单、强度高、可以做成任意形状的特点。然而水泥混凝土材料有其自身不可克服的弱点：凝固初期收缩量大，内部易产生初始缺陷；适应变形能力差，易开裂，因此长期以来人们一直致力于水泥混凝土改性的研究。

聚合物改性水泥混凝土的出现，又使混凝土这种材料走上了一个新的发展阶段。聚合物改性水泥混凝土以聚合物(聚合物或聚合物乳液)改性水泥，以聚合物水泥浆或者聚合物乳液改性水泥浆作为胶粘材料，粘结碎石和砂。聚合物改性水泥混凝土的抗压、抗拉、抗冲击强度均有大幅度提高，具有高抗腐蚀的特点，而且具有变形能力适应性强的显著特点，因而得到了较为广泛的应用。

目前聚合物改性水泥混凝土主要用作混凝土修补材料、装饰材料和房屋地面铺筑材料，在结构工程、路面和桥面中也有零星的运用。聚合物改性水泥混凝土的施工工艺有两种：①当其中的集料粒径较大时，采用和普通水泥混凝土施工相同的工艺：要求聚合物改性水泥混凝土有较大的流动性，塌落度一般在3-5cm，浇注后振捣密实，一般铺筑厚度为2-4cm；②当其中集料的粒径较小时，同样要求聚合物改性水泥混凝土(也称作聚合物水泥砂浆)具有较大的流动性，采用类似于刷涂料的方式，分层涂刷到结构物表面，一般厚度为0.5-2cm。前一种施工方式用于房屋地面的铺筑，后一种则用于修补、装饰等(见《背景技术支持资料》1)。

现行的聚合物改性水泥混凝土材料在使用中存在以下主要问题：当采用上述第一种工艺时，由于聚合物改性水泥混凝土的收缩一般总大于普通水泥混凝土，即使收缩性能最好的聚合物改性水泥混凝土其收缩量也仅和普通混凝土相同，因此聚合物改性水泥混凝土铺面时必须设置收缩补偿缝，不能连续铺设。当采用第二种施工工艺时，为了保证聚合物改性水泥混凝土不开裂，单位体积聚合物改性水泥混凝土中聚合物材料用量较大、造价昂贵，另外，分层涂刷的工艺一次形成的厚度较小(不大于1cm)，因此第二种施工工艺一般不能用于大面积、且具有一定厚度要求的道路路面铺设(路面厚度一般均在4cm以上)。(见《背景技术支持资料》1)。

此外，现行的聚合物改性水泥混凝土高昂的成本，极大地阻碍了其在工程中的应用领域，使得其难以大范围推广。

1.2碾压水泥混凝土

碾压水泥混凝土是近三十年来发展起来的一种新型混凝土。它具有独特的性能，未凝固前碾压混凝土的性能与常规混凝土有很大的不同，未凝固的碾压混凝土稠度很干，比工民建的干硬混凝土还要干，是一种塌落度为零的超干硬混凝土，它可以使推土机、压路机在其上工作而不下陷，凝固后又与常规混凝土的性能非常接近。碾压混凝土通过振动力的作用，使石子克服摩阻力占居空间形成骨架，孔隙被水泥砂浆填充并包裹，形成密实体。

碾压水泥混凝土具有施工机械容量大、速度快、大面积作业的特点。它具有强度高、耐久性好、节约水泥、干缩小的优点。

碾压水泥混凝土在水工坝体的修筑和高等级公路路面的修筑方面有较多的应用。碾压水泥混凝土路面从材料性质上看，仍然属于常规水泥混凝土的范畴，其变形适应性差、脆性大、抗裂性差。如果不设伸缩缝，路面中常会出现裂缝，因此目前在路面施工时，常常在路面中设置伸缩缝(见《背景技术支持资料》2)。

2、路面工程等其它铺面工程方面的背景技术

高等级公路的路面结构类型主要有两种，即水泥混凝土路面和沥青路面。水泥混凝土路面通常称为刚性路面，沥青路面通常称为柔性路面。水泥混凝土路面面层刚度大，强度高，混凝土板的弹性模量和强度远远大于基层和土基的弹性模量和强度，路面具有“刚性”；沥青路面面层的弹性模量与基层相差不大，沥青混凝土面层变形能力好，能适应基层和土基的变形，路面具有“柔性”。

水泥混凝土路面包括普通水泥混凝土、碾压水泥混凝土、钢筋混凝土、连续配筋混凝土、预应力混凝土、装配式混凝土、钢纤维混凝土等面层板和基层所组成的路面。目前采用最广泛的是就地浇筑的普通水泥混凝土路面。水泥混凝土路面具有取材方便，施工简单、路面强度高、稳定性好、耐久性好等优点，但行车舒适性较差、面层与基层变形协调能力差、有接缝、容易破坏、难于修复等缺点。水泥混凝土路面面层厚度较大，一般均在20cm以上。

沥青路面是用沥青材料作结合料粘结石子等矿物料修筑面层，与基层共同组成路面结构。其面层可由单层、双层或三层混合料组成，各层混凝土的组成设计应根据其层厚和层位、气温和降雨量等气候条件、交通量等因素确定。沥青路面具有表面平整、无接缝、行车舒适、耐磨、振动小、噪声低、养护维修简便等优点，但沥青施工要求高，路面水稳定性、温度稳定性、耐化学老化性较差，路面强度不高，容易产生车辙、松散剥落、反射裂缝等破坏。沥青路面的面层厚度较水泥混凝土路面薄，一般最小厚度为2cm，最大厚度为18cm。

若路面既具有水泥混凝土路面的高强度，又具有沥青路面的高柔性，既具有无机材料的稳定性，又具有有机材料的粘结能力，则路面将综合水泥混凝土路面与沥青路面的优点。

三、发明内容

本发明的目的是提供一种结构、施工简单，路面面层具有强度高、变形性能好、耐久性能好、抗裂性优的碾压聚合物改性水泥混凝土路面结构及施工方法。

本发明的目的所用的技术方案是，其路面结构，是在基层表面铺筑聚合物改性水泥混凝土，经碾压形成碾压聚合物改性水泥混凝土路面面层。

本发明，聚合物改性水泥混凝土由碎石、砂、水泥、聚合物、水和其它助剂、填料等组成并经拌合后互相粘结，聚合物改性混凝土通过碾压形成碾压聚合物改性水泥混凝土路面面层。

本发明，聚合物可以是热固性树脂、焦油类树脂、乙烯类树脂等中的一种或者多种共混，也可以为聚合物乳液，如丁苯橡胶乳液、氯丁橡胶乳液、丙烯酸乳液、丙烯酸脂乳液、苯丙乳液、VAE乳液等的一种或者多种共混，也可以为多种树脂和乳液的共混。

本发明，是每立方米聚合物改性水泥混凝土中聚合物的总掺量在15-150公斤、水泥的掺量在50-300公斤。

本发明，是每立方米碾压聚合物改性水泥混凝土中添加0-200公斤砂、添加0-80公斤的水、添加0-5公斤的其它助剂如增塑剂、消泡剂、混凝土外加剂、添加1400-2000公斤碎石、添加0-100公斤填料如滑石粉、碳酸钙等。

本发明，其施工方法，是将聚合物与水泥、碎石、砂、填料等放入搅拌机拌和均匀，在拌和过程中也可以加入适量的水、助剂等，将聚合物改性水泥混凝土混合料运抵现场后采用机械或者人工摊铺的方法按一定厚度均匀摊铺在基层上，用压路机碾压，碾压至要求的压实度后形成碾压聚合物改性水泥混凝土路面面层，薄膜覆盖养生3-28天。

(一)碾压聚合物改性混凝土路面的性能与优势

碾压聚合物改性水泥混凝土路面决不是将聚合物改性水泥混凝土与碾压工艺简单组合后形成的一种表面形式上较新的混凝土路面结构。

碾压聚合物改性混凝土有其独有的路面性能与优势。具体反映在：

(1)碾压聚合物改性水泥混凝土路面克服了普通水泥混凝土路面与碾压水泥混凝土路面的脆性，具有变形性能好、抗裂性能优的优点。

无论是普通水泥混凝土路面结构还是普通碾压水泥混凝土路面结构，均具有水泥混凝土材料高强度的特点，但材料脆性大，临界断裂应变低，路面适应变形能力弱，容易破坏，即使面层与基层出现局部非均匀脱空或非均匀支撑，断裂破坏也难以避免。

碾压聚合物改性水泥混凝土在保持了混凝土材料高强度性能的同时(合理设计的碾压聚合物混凝土的强度往往显著高于普通水泥混凝土)，变形性能优越，临界断裂应变显著提高(可比普通混凝土提高数倍甚至一至二个数量级)，因此，聚合物加入后，碾压聚合物改性水泥混凝土路面结构在保持水泥混凝土路面高强度的同时，克服了水泥混凝土的脆性，路面变形能力强，承载能力高，能适应面层与基层之间的变形与非均匀支撑，路面不易开裂，具有优良的抗裂性能。

(2)碾压聚合物改性水泥混凝土路面结构具备了沥青路面的优点并克服了沥青路面的缺点。

水泥混凝土路面由于刚性大，通常称为“刚性路面”，沥青路面由于柔性优，通常称为“柔性路面”。从变形性能方面看，水泥混凝土路面与沥青路面是两种力学性能截然不同的路面结构。对于碾压聚合物改性水泥混凝土路面，由于聚合物和助剂的品种、含量可调节，聚合物水泥混凝土的变形性能具有很强的可调性：合理配制的碾压聚合物改性水泥混凝土材料可以得到非常高的变形性能，极端情况下可以达到、甚至超过沥青混合料的极限变形，因此变形性能适度的聚合物改性水泥混凝土路面结构具有类似于沥青路面的优良变形能力，从而使水泥混凝土路面柔性化，路面力学性能显著提高。

由于沥青材料的稳定性和抗老化能力差，因此沥青路面水稳定性、温度稳定性、耐化学老化性较差，容易产生车辙、松散剥落、反射裂缝等破坏，其缺点也十分明显。而合理配制的聚合物水泥混凝土在保持了无机材料高强度的同时，还克服了有机材料稳定性、老化性差的缺点，因此碾压聚合物改性水泥混凝土路面结构具有沥青路面难以达到的、优良的水稳定性、温度稳定性、耐化学老化性等力学性能。

(3)碾压聚合物改性水泥混凝土路面结构的变形性能可调性强

普通水泥混凝土或普通碾压水泥混凝土路面的刚性性质难以调整，而碾压聚合物改性水泥混凝土路面的变形性能可通过聚合物和助剂的品种和掺量进行调整，因此，根据使用要求的不同，路面变形性能可在“刚性”和“柔性”之间进行调整。

(4)碾压聚合物改性水泥混凝土路面结构经济性好

一方面，采用碾压工艺形成聚合物改性水泥混凝土路面，能够在显著减少聚合物的掺量情况下，使路面保持现行聚合物混凝土优良的力学性能。从而显著减少了单位体积混凝土中聚合物的加入量，大幅减小了聚合物混凝土的材料成本。

另一方面，通过沥青路面与水泥混凝土路面的比较发现：尽管沥青路面材料强度显著低于水泥混凝土路面，但由于沥青路面变形性能好，沥青路面的厚度却比强度更高的水泥混凝土路面更薄。对于碾压聚合物改性水泥混凝土路面，碾压聚合物改性水泥混凝土材料的强度在保持甚至超过普通水泥混凝土材料强度的同时，还具有类似于沥青路面的高变形性能，因此同等情况下，其路面厚度可以比通常的沥青路面更薄，路面面层单位面积的成本不高，呈现出了较强的经济性。

(5)碾压聚合物改性水泥混凝土路面结构改善了传统水泥混凝土路面的施工工艺

传统水泥混凝土路面由于材料收缩量大、路面厚度大、且需要振捣成型，因此施工速度慢、须锯收缩缝、且表面平整度不易保证，致使路面不连续、行车舒适性差。而碾压聚合物改性水泥混凝土路面厚度较小，材料收缩小，采用碾压工艺后，可以大大加快施工速度，不需锯缝，路面连续性好，路面平整度容易得到保证。

综上所述，如果将碾压水泥混凝土中的无机胶结料水泥浆通过聚合物改性，使之有机化，增强混凝土的变性能力，或者说将聚合物改性水泥混凝土的配比进行调整，使其能够碾压成型，减少聚合物改性水泥混凝土收缩的同时保持其高强度，在此基础上便可以得到一种力学性能优、经济性好的新型路面结构——碾压聚合物改性水泥混凝土路面结构，它将能够同时具有水泥混凝土路面与沥青路面的优点而各去其短。

(二)碾压聚合物改性水泥混凝土路面结构及施工方法与现行路面结构、施工方法的区别

1、从材料角度看，本发明采用的碾压聚合物改性水泥混凝土，与现行的聚合物改性水泥混凝土有着本质的差别，具体表现为：

(1)碾压聚合物改性水泥混凝土与现行的聚合物改性水泥混凝土相比，配合比设计理论不同：碾压聚合物改性水泥混凝土配合比设计时必须保证聚合物改性水泥混凝土足够干硬，能够采用碾压工艺施工，其中聚合物的掺量大幅减少，从而显著降低了聚合物改性水泥混凝土的材料成本；而现行的聚合物改性水泥混凝土必须具有一定的流动性，聚合物掺量高，材料成本高。

(2)碾压聚合物改性水泥混凝土的强度形成机理不同于现行聚合物改性水泥混凝土强度形成机理：碾压聚合物改性水泥混凝土的强度由聚合物改性水泥浆体与集料之间的粘结力和集料与集料之间的嵌锁力和摩阻力组成，压实后的集料与集料之间本身通过嵌锁和摩擦就能形成承载骨架；而现行的聚合物改性水泥混凝土的强度主要来自于聚合物水泥浆的粘结力，集料之间的骨架作用十分微弱。

(3)施工工艺明显不同。碾压聚合物改性水泥混凝土采用碾压工艺，因此一次可以铺筑的厚度较大，可以在4-25cm之间，且不需设置收缩缝。而现行的聚合物改性水泥混凝土在施工时如果采用振捣工艺施工时，一方面其铺筑厚度较小(不大于4cm，否则会产生收缩裂缝)，另一方面必须设置收缩缝；当其采用涂刷工艺时，一次施工厚度更小，难以适应道路路面的大规模施工。

2、从路面结构角度看，本发明采用的碾压聚合物改性水泥混凝土路面结构，与现行的普通水泥混凝土路面结构、碾压水泥混凝土路面结构、聚合物改性水泥混凝土铺面和沥青路面结构有着本质的差别，具体表现为：

(1)与现行普通水泥混凝土路面结构的不同

强度理论不同：普通水泥混凝土路面结构主要靠水泥浆凝固后的水泥石粘结集料形成强度；而碾压聚合物改性水泥混凝土路面结构靠凝固后的聚合物水泥浆的粘结和集料之间的骨架形成强度。

材料性质不同：普通水泥混凝土路面结构的粘结料为无机材料，混凝土材料收缩量大；而碾压聚合物改性水泥混凝土路面结构则含有一定数量的聚合物，使混凝土有机化，通过碾压后，聚合物改性水泥混凝土材料的收缩量大幅减小。

施工工艺不同：普通水泥混凝土路面结构采用振捣工艺使混凝土密实；而碾压聚合物改性水泥混凝土路面结构利用碾压使混凝土中的集料形成骨架并牢固粘结。

路面设计理论不同：普通水泥混凝土路面结构设计时采用板底弯拉应力为指标控制设计；而碾压聚合物改性水泥混凝土路面结构由于加入聚合物后变性能力增强，且强度高，因此采用变形指标控制设计。

(2)与现行碾压水泥混凝土路面结构的不同

胶结料性质不同：现行的碾压水泥混凝土路面结构的胶结料为无机材料；而碾压聚合物改性水泥混凝土路面结构的胶结材料为有机与无机材料反应后形成的材料，粘结强度更高，变形性能更好。

路面力学性质不同：现行的碾压水泥混凝土路面结构属于刚性路面结构，变形能力小、变形适应性差，抗裂性差；而碾压聚合物改性水泥混凝土路面结构的变形能力大、变形适应性强，抗裂性好。

路面设计理论不同：现行的碾压水泥混凝土路面结构设计时仍采用普通水泥混凝土路面的设计理论；而碾压聚合物改性水泥混凝土路面结构则采用变形指标进行设计。

(3)与现行聚合物改性水泥混凝土铺面的不同

施工工艺不同：现行聚合物改性水泥混凝土铺面一般采用振捣工艺和涂刷工艺施工，一次成形厚度小，当采用振捣工艺时必须预设收缩缝，铺面不连续；当采用涂刷工艺时，需要涂刷多次才能达到较大的厚度；而碾压聚合物改性水泥混凝土路面结构则采用碾压工艺，便于大规模施工，施工速度快，一次成型厚度大。

力学性质不同：现行聚合物改性水泥混凝土铺面的收缩量大，易开裂；碾压聚合物改性水泥混凝土路面结构采用碾压工艺后收缩量大幅下降，路面抗裂性好。

(4)与现行的沥青路面结构的不同

材料种类不同：现行沥青路面以沥青为粘结材料；而碾压聚合物改性水泥混凝土路面结构则以人工合成的聚合物材料改性水泥为粘结材料。

材料的物理、力学性质不同：碾压聚合物改性水泥混凝土路面结构中，混合后的聚合物与水泥形成的浆体具有更高的强度，更好的粘结性、热稳定性、水稳定性、抗老化性、耐久性好的优点。聚合物改性水泥浆的变形能力可以通过聚合物的品种和剂量进行调整，从而使修筑出的碾压聚合物改性水泥混凝土呈现刚性性质或者柔性性质。

综上所述，本发明碾压聚合物改性水泥混凝土路面结构是一种全新的不同于现有各种路面结构的新型路面结构。

本发明碾压聚合物改性水泥混凝土路面结构可以在保证优良的路用前提下大幅降低路面面层的厚度，带来显著的经济性；碾压聚合物改性水泥混凝土路面取材方便，施工简单、快捷。

归纳起来，本发明具有如下的优点：

(1)和现行聚合物改性水泥混凝土相比，碾压聚合物改性水泥混凝土中聚合物的掺量大幅减少，水泥的掺量减少，具有经济性强的特点。

(2)碾压聚合物改性水泥混凝土运用聚合物与水泥混合后的浆体作为胶结料，具有粘结可靠、粘结力强的特点。

(3)碾压聚合物改性水泥混凝土路面结构具有变形能力可调节性，可以做成刚性路面或者柔性路面。

(4)碾压聚合物改性水泥混凝土路面结构具有优良的耐磨性。

(5)碾压聚合物改性水泥混凝土路面结构中的刚性路面具有较高的强度，可以适当减薄路面结构的厚度。

(6)碾压聚合物改性水泥混凝土路面结构中的柔性路面结构具有变形能力大，抗裂性能好，强度高，路面承载力高的特点，因此可以大幅减薄路面的厚度。

(7)碾压聚合物改性水泥混凝土路面结构可以做成白色的或者彩色的。

(8)碾压聚合物改性水泥混凝土路面结构具有优良的耐水性和温度稳定性。

(9)碾压聚合物改性水泥混凝土路面结构具有优良的抗腐蚀性和耐久性。

(10)碾压聚合物改性水泥混凝土路面结构采用了碾压工艺，因此施工简单、方便、速度快。

四、附图说明

下面结合附图进一步说明本发明。

附图是本发明的结构示意图。

图中：1-碾压聚合物改性水泥混凝土路面面层  2-基层

五、具体实施方式

如附图所示，基层2上面有经碾压形成的碾压聚合物改性水泥混凝土路面面层1。

其施工方法具体实施例：将聚合物氯丁橡胶60公斤、普通硅酸盐水泥180公斤、碎石1800公斤、水10公斤、填料碳酸钙20公斤、砂10公斤，助剂混凝土减水剂1.5公斤等放入搅拌机拌和均匀，用运输工具将上述混合料运抵现场，用人工摊铺的方法，摊铺在基层上，厚度为5cm，然后用压路机碾压，碾压到要求的压实度后，形成碾压聚合物改性水泥混凝土路面面层，用薄膜覆盖养生7天。

本发明一般的、详细的实施方式具体如下：

(一)、碾压聚合物改性水泥混凝土的配制及性能

现行的聚合物改性水泥混凝土配制时，要求其必须具有一定的流动性，以保证施工时的振捣密实(见《背景技术支持资料1》)。由于本发明采用的是碾压工艺，配制的聚合物改性水泥混凝土与现行的聚合物改性水泥混凝土不同，因此本发明在聚合物改性水泥混凝土的前面冠以“碾压”二字，以示本发明与现行聚合物改性水泥混凝土的不同。

本发明中的碾压聚合物改性水泥混凝土由混合后的聚合物与水泥形成的浆体——胶结料，与碎石、砂等均匀混合后形成。

胶结料由聚合物材料(聚合物或聚合物乳液或它们的共混)、水泥、助剂、混凝土外加剂、填料等组成。其中聚合物材料可以是热固性树脂、焦油类树脂以及乙烯类树脂中的一种或者多种共混，也可以为聚合物乳液，如丙烯酸乳液、丙烯酸脂乳液、苯丙乳液、VAE乳液等的一种或者多种共混，也可以是多种聚合物和聚合物乳液的共混；水泥可以是普通硅酸盐水泥、矿渣水泥、粉煤灰水泥等水泥；助剂为适宜于树脂材料、聚合物乳液的表面活性剂或分散剂；混凝土外加剂为混凝土早强剂、减水剂等；填料为碳酸钙、石膏、硅藻土等。

聚合物或乳液的品种和剂量应根据最终碾压聚合物改性水泥混凝土所使用的场合和要求进行试配确定，有时可以加入适量的水。具体制作过程和配合比试配过程，见《背景技术支持资料1》和《背景技术支持资料2》。

聚合物与水泥混合形成的胶结料凝固后保持较高强度的同时，随聚合物的品种不同可以是刚性的，也可以是柔性的，具有热稳定性、水稳定性、抗老化性、耐久性好的优点。

实验发现：当混合后的聚合物与水泥形成的胶结料凝固后表现为刚性时，尽管其性能随聚合物的品种和剂量不同有较大差异，但其强度均高于普通水泥浆，变形能力也均大于普通水泥浆——某些聚合物在适当的掺量下，聚合物与水泥混合形成的胶结料抗压强度可以达到普通水泥浆2.5倍以上；抗拉强度可以达到普通水泥浆2倍以上；抗弯拉(折)强度可以达到普通水泥浆3倍以上。

试验还发现：某些聚合物在适当的掺量下，聚合物与水泥混合形成的胶结料变形能力可以是普通水泥浆的100倍以上；将聚合物与水泥混合形成的胶结料直接浇于旧混凝土的表面和基层的表面，其抗拉拔、抗剪能力成倍提高。

对聚合物与水泥混合形成的胶结料进行的温度稳定性、水稳定性的实验证明：聚合物与水泥混合形成的胶结料的温度稳定性、水稳性良好。

按照一定的配合比，将一定数量的聚合物(或聚合物乳液或聚合物与乳液复配)、水泥、水、外加剂、偶联剂等首先搅拌均匀，然后再将其和碎石、砂放入拌和机中进行搅拌，搅拌均匀后，形成的产物即为聚合物改性水泥混凝土。

碾压聚合物改性水泥混凝土配制时不采用现行的聚合物改性水泥混凝土配合比理论，而采用碾压混凝土的稠度控制理论进行试配。当配制出来的聚合物改性水泥混凝土在施工方面能够保证碾压工艺顺利进行，同时凝固的聚合物改性水泥混凝土能够满足路面要求的各项性能指标时，此时的配比即为一种碾压聚合物改性水泥混凝土的配比。在具体工程运用中，可以根据道路的适用条件、经济因素等对各种配比进行比较和优化，从而得出最佳配合比。

每立方米碾压聚合物改性水泥混凝土中可以添加0-5公斤的其它助剂如增塑剂、消泡剂、混凝土外加剂等；碾压聚合物改性水泥混凝土中也可以添加适量的柔性纤维，如聚丙烯纤维等。

碾压聚合物改性水泥混凝土一般具有较高的强度，较大的变形能力；具有优良的温度稳定性和优良的水稳定性。

另外，碾压聚合物改性水泥混凝土所用水泥、碎石和砂可以是白色水泥、白色碎石(或者无色碎石)和白色的砂(或者无色的砂)，使聚合物碾压水泥混凝土为白色，也可以在白水泥、白色碎石和白色的砂(或者无色的砂)的基础上添加染料，使碾压聚合物改性水泥混凝土呈现不同的颜色。

(二)、碾压聚合物改性水泥混凝土面层的形成及其性能

将碾压聚合物改性水泥混凝土运至施工现场，采用机械或者人工摊铺的方法，将其摊铺在基层上。

基层可以是适宜于在其上修筑现行水泥混凝土路面或沥青混凝土路面的各种型式的基层，也可以是旧道路的原有路面：如水泥混凝土路面，或者沥青路面；也可以是在基层或旧道路的原有路面层上再铺设若干层沥青混合料(如沥青碎石或沥青混凝土)或水泥混凝土层后形成的组合层；基层的表面与面层的底面之间也可以设置沥青或聚合物粘层、薄膜等隔离层，也可以在基层的顶面铺设土工隔栅。

运用压路机进行碾压，碾压至要求的密实度时，停止碾压。碾压聚合物改性水泥混凝土面层可以由一层或者多层组成，由多层组成时，分层碾压施工。碾压聚合物改性水泥混凝土面层成型后，采用薄膜封闭，养生3-28天。期间不需补充水分。养生结束后，即可开放交通。

碾压聚合物改性水泥混凝土面层和其下的基层一起形成了本发明的碾压聚合物改性水泥混凝土路面结构。

需要指出的是：在具体工程中，可以根据工程的实际情况选用特定的聚合物材料，修筑刚性的或者柔性的碾压聚合物改性水泥混凝土面层。虽然碾压聚合物改性水泥混凝土面层可以是刚性的，但是发明人建议在道路运用中最好使用碾压聚合物改性水泥混凝土柔性面层。

以下是关于碾压聚合物改性水泥混凝土柔性路面板和碾压聚合物改性水泥混凝土材料的部分力学实验。

1、碾压聚合物改性水泥混凝土柔性路面板实验

发明人在实验室试槽中进行了碾压聚合物改性水泥混凝土柔性路面板实验。试槽底部的土基厚度为一米，基层为水泥稳定级配碎石，基层和土基均用压路机压实，和实际道路的路基和基层完全一致。碾压聚合物改性水泥混凝土柔性路面板的尺寸为800mm×450mm×40mm。为防止面板底部的混凝土和基层粘结，在加载时形成局部受压，浇注前在板底铺设了一层纸使板和基层隔离，保证板在受压时，板底处于弯拉受力状态。

实验中用两块普通混凝土板作为对比；碾压聚合物改性水泥混凝土柔性路面板制作时采用了两种改性配方，聚灰比分别为7.5％和15％两种(单方聚合物水泥混凝土水泥用量为200公斤)，每种配方制作两块板，共制作改性柔性水泥基混凝土路面板8块。普通混凝土板浇注、振捣密实、抹平表面后，按照养护标准进行养护；碾压聚合物改性水泥混凝土柔性路面板采用表面振动板振动密实，采用覆盖薄膜的养护方法进行养护。养护28天后，对各板进行加载。加载采用底面尺寸为450mm×100mm的刚性梁在板的中部加载。由于每一种板均有两块，其中的一块直接加载，考察路面板均匀支撑状态下的承载能力；另一块移动0.3mm再进行加载，考察路面板在不均匀支撑状态下的承载能力。

加载过程中用电阻应变片观察板底拉应变。对普通混凝土板加载，当荷载达到3吨时，路面板开裂；移动后加载，当荷载达到1.5吨时，路面板开裂。由于本次实验中实验室的最大加载吨位为30吨，对于碾压聚合物改性水泥混凝土柔性路面板，当荷载达到30吨时，路面板没有开裂现象。应变监测的结果与实验观察的现象一致。

本次路面小板的实验结果见下表。

                       路面板加载实验结果

路面板的类型		支撑状态
						均匀支撑		不均匀支撑
		荷载(吨)	路面板的情况	荷载(吨)	路面板的情况
						普通水泥混凝土		3	开裂	1.5	开裂
碾压聚合物改性水泥混凝土柔性路面板1	聚灰比7.5％	30	无开裂	30	无开裂
						聚灰比15％	30	无开裂	30	无开裂
	碾压聚合物改性水泥混凝土柔性路面板2	聚灰比7.5％	30	无开裂	30						无开裂
聚灰比15％						30	无开裂	30	无开裂

从以上实验可以看出：本发明的碾压聚合物改性(水泥)混凝土柔性路面板性质稳定、承载力提高显著，是一种力学性能优良的路面结构，因此建议在实际道路中选用碾压聚合物改性水泥混凝土柔性路面结构。

2、碾压聚合物改性水泥混凝土材料实验

在道路运用中，铺筑碾压聚合物改性水泥混凝土柔性面层时，碾压聚合物改性水泥混凝土的材料特性评定可以参照沥青混合料的力学特性评定实验——马歇尔试验进行。以下是碾压聚合物改性水泥混凝土和沥青混凝土的马歇尔实验结果对比。

实验操作按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTJ052-2000)进行。

碾压聚合物改性水泥混凝土和沥青混凝土的马歇尔实验结果对比

注：1、表中沥青混合料为上海某高速公路沥青路面试配的实际配比和结果，其中配比1为最终选定的配比。

2、残留稳定度＝干燥稳定度/浴水稳定度。

3、表中碾压聚合物水泥混凝土配比3的残留稳定度大于100％，说明浴水过程中由于水泥水化等因素使碾压聚合物水泥混凝土的稳定度有一定的增长。

根据沥青混合料马歇尔实验技术标准：当沥青混合料的稳定度大于7KN，流值介于20-40(×0.1mm)，且残留稳定度大于75％时，混合料即可用于高等级公路路面。

从表中数据可以看出：碾压聚合物改性水泥混凝土在具有类似沥青混合料的优良变形性能的同时，稳定度大幅提高，水稳性显著提高(残留稳定度提高显著)。

因此可以得出结论：碾压聚合物改性水泥混凝土具有更高的强度，具有更好的粘结性和水稳定性；采用碾压聚合物改性水泥混凝土路面结构可以在保证优良的路用前提下大幅降低路面面层的厚度，带来显著的经济性。

Claims (6)

1.一种碾压聚合物改性水泥混凝土路面结构，其特征是在基层(2)表面铺筑聚合物改性水泥混凝土，经碾压形成碾压聚合物改性水泥混凝土路面面层(1)。

2.根据权利要求1所述的碾压聚合物改性水泥混凝土路面结构，其特征是其中的聚合物改性水泥混凝土由碎石、砂、水泥、聚合物、水和其它助剂、填料等组成并经拌合后互相粘结，聚合物改性混凝土通过碾压形成碾压聚合物改性水泥混凝土路面面层(1)。

3.根据权利要求2所述的碾压聚合物改性水泥混凝土路面结构，其特征是其中的聚合物可以是热固性树脂、焦油类树脂、乙烯类树脂等中的一种或者多种共混，也可以为聚合物乳液，如丁苯橡胶乳液、氯丁橡胶乳液、丙烯酸乳液、丙烯酸脂乳液、苯丙乳液、VAE乳液等的一种或者多种共混，也可以为多种树脂和乳液的共混。

4.根据权利要求2所述的碾压聚合物改性水泥混凝土路面结构，其特征是每立方米聚合物改性水泥混凝土中聚合物的总掺量在15-150公斤、水泥的掺量在50-300公斤。

5.根据权利要求2所述的碾压聚合物改性水泥混凝土路面结构，其特征是每立方米碾压聚合物改性水泥混凝土中添加0-200公斤砂、添加0-80公斤的水、添加0-5公斤的其它助剂如增塑剂、消泡剂、混凝土外加剂、添加1400-2000公斤碎石、添加0-100公斤填料如滑石粉、碳酸钙等。

6.碾压聚合物改性水泥混凝土路面结构的施工方法，其特征是将聚合物与水泥、碎石、砂、填料等放入搅拌机拌和均匀，在拌和过程中也可以加入适量的水、助剂等，将聚合物改性水泥混凝土混合料运抵现场后采用机械或者人工摊铺的方法按一定厚度均匀摊铺在基层(2)上，用压路机碾压，碾压至要求的压实度后形成碾压聚合物改性水泥混凝土路面面层(1)，薄膜覆盖养生3-28天。

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