CN219752879U - 一种具有反射裂缝防治功能的复合式路面 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种具有反射裂缝防治功能的复合式路面，包括浇筑在底基层上方的普通水泥混凝土层，在普通水泥混凝土层易出现应力集中导致反射裂缝产生的位置划分设有铺设区域，普通水泥混凝土层在铺设区域处喷涂有粘结层；粘结层的上方铺设有与地面平行分布的刚性应力吸收层预制板，刚性应力吸收层预制板的下表面与粘结层粘结固定；位于普通水泥混凝土层的上方还摊铺有覆盖刚性应力吸收层预制板的沥青面层。本实用新型提供的复合式路面可以减少反射裂缝的出现，增强路面结构性能，提升道路结构防反效能，延长道路的使用寿命，并提高复合式路面施工的效率和经济效益。
Description
技术领域
本实用新型涉及道路路面结构技术领域，尤其涉及一种具有反射裂缝防治功能的复合式路面。
背景技术
复合式路面自上世纪末开始得到应用，在国家道路交通快速发展的同时，其结构形式和施工方法也在不断创新提高。复合式路面具备路面整体刚度大、基层承载力高、行驶舒适性好等优势。但是，随着使用年限与交通量的增加、行车荷载和环境因素的多重因素影响下产生的反射裂缝，逐步成为复合式路面中沥青面层的主要结构破坏形式。反射裂缝的产生、扩展和贯穿在一定程度上削弱结构的强度，使复合路面的使用寿命受到严重影响，而且裂缝的存在导致路表水渗入结构内部，降低原路面防排水能力和加速结构破坏趋势，造成更多路面病害的出现。
目前，传统的复合式路面反射裂缝防治措施和施工方法，如加铺沥青层增加厚度、在复合式路面结构中加入土工材料中间夹层以及设置沥青类柔性应力吸收层等，其产生的防治效果并不显著。
因此，针对路面反射裂缝问题的不断增多，急需开发一种具有反射裂缝防治功能的复合式路面，对于提高复合式路面结构性能和使用寿命，实现快速有效施工具有十分重要的工程意义。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种具有反射裂缝防治功能的复合式路面，以减少反射裂缝的出现，增强路面结构性能，延长道路的使用寿命，并提高复合式路面施工的效率和经济效益。
为了实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：
一种具有反射裂缝防治功能的复合式路面，包括浇筑在底基层上方的普通水泥混凝土层，在普通水泥混凝土层易出现应力集中导致反射裂缝产生的位置划分设有铺设区域，所述普通水泥混凝土层在铺设区域处喷涂有粘结层；所述粘结层的上方铺设有与地面平行分布的刚性应力吸收层预制板，所述刚性应力吸收层预制板的下表面与所述粘结层粘结固定；位于所述普通水泥混凝土层的上方还摊铺有覆盖所述刚性应力吸收层预制板的沥青面层。
在一些具体的技术方案中，所述普通水泥混凝土层的厚度为50～200mm。
在一些具体的技术方案中，所述沥青面层的厚度为30～50mm。
在一些具体的技术方案中，所述刚性应力吸收层预制板的厚度为12～18mm。
在一些具体的技术方案中，所述刚性应力吸收层预制板的预制尺寸长度为3.5～10m，宽度为0.8～1.8m，板面长宽比≥3.5。
在一些具体的技术方案中，所述刚性应力吸收层预制板包括下层纤维增强水泥基复合材料层、上层纤维增强水泥基复合材料层以及分布在二者之间的聚酯玻纤复合网。
在一些具体的技术方案中，上层纤维增强水泥基复合材料层的厚度为8～10mm。
在一些具体的技术方案中，所述聚酯玻纤复合网的厚度≤1.2mm，最大伸长率为5％，网孔间距为4mm×4mm。
在一些具体的技术方案中，上层纤维增强水泥基复合材料层和下层纤维增强水泥基复合材料层的抗压强度≥50MPa，抗折强度≥14MPa，极限拉伸应变≥2.8％。
在一些具体的技术方案中，所述粘结层为聚氨酯胶粘剂，涂刷量为1.8～2.4kg/m2，涂刷厚度为≤2.5mm。
与现有技术相比，本实用新型提供了一种具有反射裂缝防治功能的复合式路面，具备以下有益效果：
(1)本实用新型通过高韧性水泥基复合材料进行分层浇筑，中部布置聚酯玻纤复合网，从而预制形成刚性应力吸收层预制板，充分利用了聚乙烯纤维和聚酯玻纤复合网的性能与优势，提高了预制板件的抗裂性能和应力吸收性能，缓解了荷载作用下混凝土基层接缝或裂缝处产生的应力集中，使面层中压应力和拉应力得到扩散，进而有良好的抗反射裂缝效果。
(2)本实用新型的刚性应力吸收层预制板采用厂内批量浇筑预制和现场吊运铺装，确保了较高的施工效率和工程质量；刚性应力吸收层预制板与水泥混凝土层之间采用喷涂聚氨酯胶粘剂进行紧密粘合，层间粘结力有效增强，结构性和整体性强度得到提升；通过加入了刚性应力吸收层预制板后的路面结构的抗疲劳次数比普通路面结构高出4～10倍。
(3)本实用新型的复合式路面结构便于施工成型，材料制备易得，便于机械化作业，不仅能节省人力成本和缩短施工周期，还能有效延缓反射裂缝向上扩展，提升道路结构防反效能，大幅提高复合式路面的使用寿命。此外，本实用新型的复合式路面结构也可用于公路水泥混凝土桥梁桥面铺装工程。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型的复合式路面的结构示意图；
图2为本实用新型的刚性应力吸收层预制板的结构示意图；
图3为本实用新型在水泥混凝土接缝处铺设刚性应力吸收层预制板的侧视示意图；
图4为本实用新型在水泥混凝土接缝处铺设刚性应力吸收层预制板的平面示意图；
图5为在搅拌工序中纤维撒入强制拌和筒的结构示意图；
图6为刚性应力吸收层预制板的施工结构示意图；
图7为沥青混合料细集料级配范围情况；
图8为复合式路面结构疲劳寿命及防反效能对比。
附图标记：1、底基层；2、普通水泥混凝土层；3、粘结层；4、刚性应力吸收层预制板；41、下层纤维增强水泥基复合材料层；42、上层纤维增强水泥基复合材料层；43、聚酯玻纤复合网；5、沥青面层；6、储料斗；7、卸料机构；8、挂平板；9、导轨梁；10、支撑桁架；11、预制板模具；12、强制式拌和筒；13、料槽；14、振动器；15、下料口。
具体实施方式
下面将通过详细的实施例并结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
实施例1
请参考图1和图2，本实施例提供了一种具有反射裂缝防治功能的复合式路面，包括浇筑在底基层1上方的普通水泥混凝土层2，在普通水泥混凝土层2易出现应力集中导致反射裂缝产生的位置划分设有铺设区域，所述普通水泥混凝土层2在铺设区域处喷涂有粘结层3；所述粘结层3的上方铺设有与地面平行分布的刚性应力吸收层预制板4，所述刚性应力吸收层预制板4的下表面与所述粘结层3粘结固定；位于所述普通水泥混凝土层2的上方还摊铺有覆盖所述刚性应力吸收层预制板4的沥青面层5。其中，所述普通水泥混凝土层2的厚度为120mm。所述沥青面层5的厚度为50mm。所述刚性应力吸收层预制板4的厚度为18mm。所述粘结层3为聚氨酯胶粘剂，涂刷量为2.0kg/m2，涂刷厚度为1.8mm。
具体的，在本实施例中，刚性应力吸收层预制板4的预制尺寸长度为4.0m，宽度为1.0m，板面长宽比为4。刚性应力吸收层预制板4包括下层纤维增强水泥基复合材料层41、上层纤维增强水泥基复合材料层42以及分布在二者之间的聚酯玻纤复合网43。上层纤维增强水泥基复合材料层42的厚度为10mm。所述聚酯玻纤复合网43的厚度≤1.2mm，最大伸长率为5％，网孔间距为4mm×4mm。
具体的，在本实施例中，上层纤维增强水泥基复合材料层42和下层纤维增强水泥基复合材料层41均包括以下质量百分比的组分原料：水泥18.50％、粉煤灰39.03％、矿粉2.03％、微珠漂珠2.16％、砂21.12％、水15.80％、外加剂0.15％、消泡剂0.01％、纤维1.20％；上层纤维增强水泥基复合材料层42和下层纤维增强水泥基复合材料层41的抗压强度为54.20MPa，抗折强度为14.08MPa，极限拉伸应变为3.10％。水泥为普通硅酸盐水泥P.O42.5，比表面积≥300m2/kg；粉煤灰为I级粉煤灰，粒径为2～10μm；矿粉为S105级石灰石矿粉，比表面积≥720m2/kg；微珠漂珠的粒径为0.1～1.5μm，比表面积≥3000m2/kg，CaO含量≤0.5％，为完全球状粉末；砂为粒径≤2.36mm的河砂；外加剂为聚合物高效聚羧酸类减水剂，固体含量为28％；消泡剂为有效物质含量≥99％的非离子型有机硅消泡剂；纤维是PE纤维，长度为12mm，直径为45μm，抗拉强度为2200MPa，弹性模量为85GPa，密度为1.1g/cm3，断裂延伸率为5.3％。
在本实施例中，形成沥青面层5的沥青混合料由改性沥青、水泥、矿粉、0～3mm碎石、3～6mm碎石、6～11mm碎石、11～16mm碎石按照4.9：1.0：2.0：31.0：15.0：24.0：27.0的质量比例拌和而成，具体沥青混合料细集料级配范围情况见图7；改性沥青为高粘改性乳化沥青，软化点≥70℃，1.18mm筛上剩余量≤0.1％，铺设温度30～60℃；细集料碎石为石灰岩和辉绿岩，掺量比例为1.50：1.0，表观相对密度≥2.60t/m3。
实施例2
请参考图1和图2，本实施例提供了一种具有反射裂缝防治功能的复合式路面，包括浇筑在底基层1上方的普通水泥混凝土层2，在普通水泥混凝土层2易出现应力集中导致反射裂缝产生的位置划分设有铺设区域，所述普通水泥混凝土层2在铺设区域处喷涂有粘结层3；所述粘结层3的上方铺设有与地面平行分布的刚性应力吸收层预制板4，所述刚性应力吸收层预制板4的下表面与所述粘结层3粘结固定；位于所述普通水泥混凝土层2的上方还摊铺有覆盖所述刚性应力吸收层预制板4的沥青面层5。其中，所述普通水泥混凝土层2的厚度为120mm。所述沥青面层5的厚度为50mm。所述刚性应力吸收层预制板4的厚度为14mm。所述粘结层3为聚氨酯胶粘剂，涂刷量为2.0kg/m2，涂刷厚度为1.8mm。
具体的，在本实施例中，刚性应力吸收层预制板4的预制尺寸长度为7.5m，宽度为1.8m，板面长宽比为4.17。刚性应力吸收层预制板4包括下层纤维增强水泥基复合材料层41、上层纤维增强水泥基复合材料层42以及分布在二者之间的聚酯玻纤复合网43。上层纤维增强水泥基复合材料层42的厚度为10mm。所述聚酯玻纤复合网43的厚度≤1.2mm，最大伸长率为5％，网孔间距为4mm×4mm。
具体的，在本实施例中，上层纤维增强水泥基复合材料层42和下层纤维增强水泥基复合材料层41均包括以下质量百分比的组分原料：水泥19.00％、粉煤灰39.00％、矿粉1.50％、微珠漂珠2.14％、砂21.05％、水16.05％、外加剂0.15％、消泡剂0.01％、纤维1.10％；上层纤维增强水泥基复合材料层42和下层纤维增强水泥基复合材料层41的抗压强度为57.4MPa，抗折强度为13.88MPa，极限拉伸应变为2.82％。水泥为普通硅酸盐水泥P.O42.5，比表面积≥300m2/kg；粉煤灰为I级粉煤灰，粒径为2～10μm；矿粉为S105级石灰石矿粉，比表面积≥720m2/kg；微珠漂珠的粒径为0.1～1.5μm，比表面积≥3000m2/kg，CaO含量≤0.5％，为完全球状粉末；砂为粒径≤2.36mm的河砂；外加剂为聚合物高效聚羧酸类减水剂，固体含量为28％；消泡剂为有效物质含量≥99％的非离子型有机硅消泡剂；纤维是PE纤维，长度为12mm，直径为45μm，抗拉强度为2200MPa，弹性模量为85GPa，密度为1.1g/cm3，断裂延伸率为5.3％。
在本实施例中，形成沥青面层5的沥青混合料由改性沥青、水泥、矿粉、0～3mm碎石、3～6mm碎石、6～11mm碎石、11～16mm碎石按照4.9：1.0：2.0：31.0：15.0：24.0：27.0的质量比例拌和而成，具体沥青混合料细集料级配范围情况见图7；改性沥青为高粘改性乳化沥青，软化点≥70℃，1.18mm筛上剩余量≤0.1％，铺设温度30～60℃；细集料碎石为石灰岩和辉绿岩，掺量比例为1.48：1.0，表观相对密度≥2.60t/m3。
实施例1和实施例2所提供的具有反射裂缝防治功能的复合式路面，可以采用以下步骤的施工操作来形成：
S1、在底基层1的上部浇筑普通水泥混凝土层2，对普通水泥混凝土层2的表面进行拉毛、铣刨等粗糙处理，清扫粗糙工作面上的废料并保持洁净。
S2、根据路面受力易出现应力集中导致反射裂缝产生的位置(如水泥混凝土层接缝处)，合理划分刚性应力吸收层预制板铺设区域并确定板面预制尺寸。
S3、通过场地分层浇筑刚性应力吸收层预制板4：先浇筑下层纤维增强水泥基复合材料层41，在其表面布设聚酯玻纤复合网43，再浇筑上层纤维增强水泥基复合材料层42。如图5和图6所示，浇筑的具体操作为：先在强制式拌和筒12内对胶凝材料和细集料进行干拌，再加入水和外加剂进一步搅拌，最后投入纤维拌和。其中，在装有纤维的料槽13侧面装有振动器14，打开底部下料口15同时开启振动器14，通过振动料槽13使得PE纤维撒入强制式拌和筒12内均匀搅拌，搅拌时间为14min。强制式拌和筒12内的物料在搅拌完成后抽送装入至储料斗6中，以便后续进行浇筑。通过支撑桁架10固定和调节储料斗6的卸料位置高度，沿着预制板模具11两侧导轨梁9移动同时打开卸料机构7进行摊铺，调节导轨梁9上刮平板8的高度且贴合水泥基浆料，设备慢速移动浇筑下层纤维增强水泥基复合材料层41，初凝后铺设聚酯玻纤复合网43固定于模具两侧，再铺筑上层纤维增强水泥基复合材料层42并抹平表面，形成刚性应力吸收层预制板4；上层纤维增强水泥基复合材料层42的厚度为10mm。
S4、在普通水泥混凝土层2的表面铺设区域先喷涂粘结层3，然后，参考图3和图4，吊装刚性应力吸收层预制板4至相应位置进行铺设，路面机械施压使刚性应力吸收层预制板4紧密接触粘结层3，避免水平力作用下发生脱粘滑移，保证刚性应力吸收层预制板4的连续受力与抗反射裂缝性能。
S5、将改性沥青与细集料碎石拌和而成的沥青混合料，通过沥青摊铺机连续均匀摊铺，并采用压路机碾压形成沥青面层5，养生后开放交通，完成具有反射裂缝防治功能的复合式路面的施工。
此外，以不设置刚性应力吸收层预制板的复合式路面结构为对照例，与实施例1和实施例2一起对其复合式路面结构疲劳寿命及防反效能进行对比分析，具体如图8所示。
根据分析图8中数据可知，相对于对照例中常规不设置刚性应力吸收层预制板的复合式路面结构，实施例1和实施例2设置了刚性应力吸收层预制板的路面结构疲劳寿命大幅延长，路面结构防反效能更优，刚性应力吸收层预制板有很好的应力吸收性能。相比对照例中的路面结构，实施例1的路面结构的疲劳寿命提升了11.4倍，实施例2的路面结构的疲劳寿命提升了7.1倍，结果表明适当增加刚性应力吸收层预制板的厚度可以增强复合式路面结构的抗反射裂缝性能。
综上所述，本实用新型通过设置刚性应力吸收层预制板的措施来防治反射裂缝具有较好的效果，可见，本实用新型所提供的具有反射裂缝防治功能的复合式路面的可行性与创新性较高，推广应用价值大。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (9)
1.一种具有反射裂缝防治功能的复合式路面，包括浇筑在底基层上方的普通水泥混凝土层，其特征在于，在普通水泥混凝土层易出现应力集中导致反射裂缝产生的位置划分设有铺设区域，所述普通水泥混凝土层在铺设区域处喷涂有粘结层；所述粘结层的上方铺设有与地面平行分布的刚性应力吸收层预制板，所述刚性应力吸收层预制板的下表面与所述粘结层粘结固定；位于所述普通水泥混凝土层的上方还摊铺有覆盖所述刚性应力吸收层预制板的沥青面层；所述刚性应力吸收层预制板包括下层纤维增强水泥基复合材料层、上层纤维增强水泥基复合材料层以及分布在二者之间的聚酯玻纤复合网。
2.根据权利要求1所述的具有反射裂缝防治功能的复合式路面，其特征在于，所述普通水泥混凝土层的厚度为50～200mm。
3.根据权利要求1所述的具有反射裂缝防治功能的复合式路面，其特征在于，所述沥青面层的厚度为30～50mm。
4.根据权利要求1所述的具有反射裂缝防治功能的复合式路面，其特征在于，所述刚性应力吸收层预制板的厚度为12～18mm。
5.根据权利要求1所述的具有反射裂缝防治功能的复合式路面，其特征在于，所述刚性应力吸收层预制板的预制尺寸长度为3.5～10m，宽度为0.8～1.8m，板面长宽比≥3.5。
6.根据权利要求1所述的具有反射裂缝防治功能的复合式路面，其特征在于，上层纤维增强水泥基复合材料层的厚度为8～10mm。
7.根据权利要求1所述的具有反射裂缝防治功能的复合式路面，其特征在于，所述聚酯玻纤复合网的厚度≤1.2mm，最大伸长率为5％，网孔间距为4mm×4mm。
8.根据权利要求1所述的具有反射裂缝防治功能的复合式路面，其特征在于，上层纤维增强水泥基复合材料层和下层纤维增强水泥基复合材料层的抗压强度≥50MPa，抗折强度≥14MPa，极限拉伸应变≥2.8％。
9.根据权利要求1所述的具有反射裂缝防治功能的复合式路面，其特征在于，所述粘结层为聚氨酯胶粘剂，涂刷量为1.8～2.4kg/m2，涂刷厚度为≤2.5mm。
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