TW201816231A - 舖覆瀝青之以混凝土為主的強化道路結構 - Google Patents
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Abstract
一種舖覆瀝青之以混凝土為主的強化道路結構，其包含由混凝土製成有一實質水平上表面且直接或通過一子構造舖設在地面上的一基礎層，與在其上由瀝青製成的至少一模造舖覆層，以及位在該基礎層與該舖覆層之間的數個支撐元件，其中，該等支撐元件以一預定深度插入凝固前的該基礎層使得它們在該上表面的法線方向從該基礎層部份突出，以及該突出部份防止該舖覆層在該道路所暴露的負荷下相對於該基礎層移位，以及該等支撐元件為有牆體實質垂直於該基礎層之該表面的扁平條帶且包含有不同方向的數個接續區段以形成各個蜿蜒線型。
Description
本發明係有關於一種舖覆瀝青之以混凝土為主的強化道路結構，其包含由混凝土製成有一實質水平上表面且直接或通過一子構造舖設在地面上的一基礎層，與在其上由瀝青製成的至少一模造舖覆層，以及位在該基礎層與該舖覆層之間的數個支撐元件。此結構能夠防止或減少瀝青層在熱效應及來自交通之負荷下變形。
承重道路的大部份版本包含數層，其中，下層包含至少一混凝土基礎，其經設計成可忍受負荷且舖覆一或多個模造瀝青層。
包含作為黏結材料之彈性柏油的瀝青層有特性在溫和全球區之溫度範圍內實質變化的物理及機械性質。因為在夏日的急速溫度變化期間，由於瀝青的快速鬆弛和生成張力在所有方向的分布，不會出現實質的熱壓力或拉扯張力。典型結果會有由笨重商用車輪胎之負荷造成的鋪面車轍(rutting)或凹陷(cave-in)，亦即，不均勻地壓縮瀝青。在冬天溫度急劇下降的情形下，瀝青的損壞來自熱裂(thermal crack)。
除了熱及機械壓力負荷以外，道路也暴露於來自經過之交通的彎曲負荷。此負荷分量也取決於熱效應。由於瀝青的機械性質隨著時間改變，彎曲型負荷在構成道路結構的諸層無法合作時會更大，因為彎曲及拉扯張力可能在其中浮現，它可能大於給定層之材料抵抗拉扯的抗拉強度。
針對這3種負荷來設計鋪面的方式之一是選擇適當的材料以及使用防止道路免受害於這些影響後果的結構解決方案。
上述三個問題的主要原因在於，由混凝土製成有接受及抵抗負荷之任務的基礎層與在其上的瀝青舖覆層之間沒有適當強力黏結，因此，在大部份的情形下，瀝青層在混凝土上移位或在不位移下破裂。
在美國專利第US 7232276 B2號中，描述一種設有強化層的道路結構，其中，在常常應用的上瀝青層下面舖設個別強化層，其係以三明治方式包含兩個瀝青層與在其間由以塑膠黏結劑穩定化之玻璃層製成的黏結層。此結構的缺點是正確地使用它需要高度技藝且在溫和的氣候環境下，塑膠黏結強化層會很快就毀壞。另一缺點是此解決方案無法使剛性基礎層與可撓舖覆層(s)合作。
在美國專利第US 524 9883號中，揭露一種由4層瀝青及粒料構成的結構，其中，在結構下舖設一金屬片。在此情形下，此道路的承載能力是良好的而且這4層正確地合作，因為使用改質彈性體，不過，由於複雜昂貴的技術而只有狹窄的使用領域，因此，它主要用在橋梁上與車庫建築物中。在用於橋梁上時，由於高速車輛的頻繁交通及負荷增加，金屬片與瀝青層間的黏結可能不足而且這些層的導熱性高度差異不利地影響此一合作。
在美國專利第US 5009543中，揭露一種瀝青修正方法用於有凹陷及/或車轍的重度磨損道路。在此，在瀝青中建立例如有蜂巢形狀的柵格結構，它有強力的保留效果，藉此可做成耐久的修正。此解決方案的缺點是在瀝青下沒有承重實體支撐層且柵格結構完全埋藏於瀝青層中，因此，它無法解決上述問題，亦即，混凝土基礎與在其上的瀝青舖覆層之間的位移。
在文獻US 2008/0152436 A1中，描述一種強化結構，它是用組合成可形成封閉形狀的鋸齒形帶料建立於瀝青層中。該公開案描述數種強化結構方法，但是這些是全在模造瀝青層於底下支撐面(主要由地面構成)上之前舖設，因此，柵格結構只能強化瀝青層，但是對於瀝青層與底下支撐物的連接品質沒有影響。
有數個其他文獻對付混凝土基礎與舖設於其上之瀝青層的連接，例如包括中國專利第CN 101109168A號、第CN 204662194 U號、第CN 102418309 A號，它們共同特徵：混凝土基礎層的上表面經形塑成有週期性空間輪廓(例如，有溝槽)且在此情形下，與上覆模造瀝青層會有防止兩層間之位移的形式配合連接(form fitting connection)。
此類解決方案的共同缺點是，只能利用極大的工具來形成基礎層的空間結構化上表面而且這是昂貴的工作，以及水可能聚集於溝槽的較深部份而在結凍時產生裂縫，此外，溝槽大體有單一主方向且抵抗位移的保護只在垂直於此方向有效，然而前述負荷可能來自任何方向。
本發明的目標是要提供一種有混凝土基礎與在其上之模造瀝青層的強化道路結構，它可提供及有效抵抗所有上列3種變形性負荷效應的保護且可防止瀝青層(s)相對於混凝土基礎層移位。
已藉由提供一種舖覆瀝青之以混凝土為主的強化道路結構達成此目標，其包含由混凝土製成有一實質水平上表面且直接或通過一子構造舖設在地面上的一基礎層，與在其上由瀝青製成的至少一模造舖覆層，以及位在該基礎層與該舖覆層之間的數個支撐元件，且根據本發明，該等支撐元件以一預定深度插入凝固前的該基礎層使得它們在該上表面的法線方向從該基礎層部份突出，以及該突出部份防止該舖覆層在該道路所暴露的負荷下相對於該基礎層移位，以及該等支撐元件為有牆體實質垂直於該基礎層之該表面的扁平條帶且包含有不同方向的數個接續區段以形成各個蜿蜒線型(meandering line)。
較佳地，由該等支撐元件形成的該等蜿蜒條帶互相並列地延伸使得它們在某些區段互連以一起形成由數個封閉形狀組成的一陣列。
定位會變得更容易，如果在延伸直到該基礎層(1)之該上表面的該等支撐元件中提供數個各個開孔且在該等開孔的下邊折出各個切割舌片(cut tab)以防該等支撐元件在該基礎層(1)之材料仍處於一糊狀狀態時下沉。
該封閉形狀為三角形、方形、圓形或六角形為較佳。
在一較佳具體實施例中，該舖覆層包含由石材製成的數個礫石片，且該等支撐元件從該基礎層之該上表面伸出的高度至少有該等礫石片的平均尺寸之一半。
為了便於處理，該等支撐元件的上表面有一較寬的上緣為較佳，且在其下邊上提供較寬的邊緣更佳。
該等支撐元件彼此並列地配置成可形成互相連接的各個規則形狀也較佳。
圖1的簡化分段剖面圖根據本發明圖示道路結構的第一具體實施例，其中，在底部配置由混凝土製成的固體基礎層1。在基礎層1下面例如用壓實或不同方式製備地面或有可為較粗粒狀的混凝土。基礎層1的設計可接受及抵抗接受通常存在於構造中之道路的靜態及動態負荷，且基礎層1最好有平面或有點弓形的上表面，這對於引導水離開和跟鉸接結構一樣更便宜地製造為較佳。基礎層1最好用鋼筋(steel reinforcement)加強，這不需要單獨簡述，因為這對於了解本發明是不需要的。
在構造道路時，用模造法提供在基礎層1上面的瀝青舖覆層2。如圖5的剖面圖所示，瀝青層2包含有不同大小之小片的礫石與填滿片間空隙的柏油。在圖1中，為求圖解說明在舖設舖覆層2之前的結構，圖示處於部份被移除狀態的舖覆層2。
在基礎層1凝固前，從上面安置有特殊形狀及佈局的支撐元件3，如圖1所示，使得支撐元件3以垂直於表面的預定高度從基礎層1的上表面伸出，然而支撐元件3同時也在基礎層1中下沉預定深度。支撐元件3最好但不一定由鐵、鋼製成，或它們可由經設計成可接受預期負荷的材料製成。此任務也可由經適當選定的塑膠材料承擔。
圖2以放大圖圖示支撐元件3之一較佳具體實施例的設計，其中，該等支撐元件3有條帶形狀，其係由與表面垂直的半個六角形形成，彼此對置，且在接觸表面區用螺栓、鉚釘或焊接法互相連接，藉此它們構成由穩定封閉多邊形組成的封閉排列，例如，形成從表面伸出預定高度的六角形柵格。此設計為較佳，因為封閉多邊形用力配合附件(force fitting attachment)互連，藉此它們可抵抗來自任何方向作用於隨後模造其上之舖覆層2的力，藉此它們防止瀝青的任何位移。
圖1示意圖示支撐元件3包含做成接近基礎層1之上表面高度的各個開孔，它們係從支撐元件3的材料切出且相對於條帶之原始平面(此平面此時是垂直的)向外彎曲以形成提供增加水平面的舌片4防止支撐元件3沉入仍處於糊狀狀態的基礎層1材料。有舌片4及相關開孔也較佳，因為儘管支撐元件3是以此方式存在，然而會有水通過支撐元件3的開孔自由流動，而且在模造舖覆層2時，柏油可流入開孔造成舖覆層2更穩定的效果。
圖3的放大詳圖顯示，在一較佳具體實施例中，構成支撐元件3的條帶有圓化及增加橫截面的上緣5，亦即，條帶沒有尖銳邊緣，但是上表面有增加的厚度。從最小化意外危險的觀點來看，此一設計更可取，以及在固定支撐元件3下半部的下基礎層1凝固後，此上緣5使得車輛有可能在舖設舖覆層2之前可在其表面上移動而它們的輪胎沒有被支撐元件3之尖銳上緣割破的危險。支撐元件3有對稱橫截面也較佳，亦即，如圖3所示，設有寬度相同下緣5，這可強化它在基礎層1中的坐定。
圖4圖示構成支撐元件3的條帶6(或帶料)，彼等以隔開排列安置以圖解說明形成界定孔的封閉結構不是不可或缺的條件，因為有蜿蜒線型的條帶6可在彼等之下半部所插入的基礎層1凝固後可充分穩定。在經設計成可用於較低負荷之道路的情形下，此一開放設計也可提供所需穩定性。若需要，支撐元件3也可做成為與基礎層1之平面表面垂直地安置、無加寬邊緣5的條帶。
此時參考圖5，其圖示道路在完工後的橫截面。如前述，在有支撐元件3先前插置於其中的基礎層1凝固後，會從上面用模造法安置處於柔軟糊狀狀態的舖覆層2。支撐元件3在基礎層1以上的突出高度並不重要，然而此高度至少為在舖覆層1中構成礫石的石片7之平均尺寸的一半為較佳，使得支撐元件3的牆體對於片7的壓力可提供足夠的抵抗力。支撐元件3應插入基礎層1的深度可以只取決於所需承載能力的知識，但是該深度至少為基礎層1之礫石片之平均尺寸的一半也較佳。圖5圖示有不同突出高度的支撐元件3。在任何給定實際具體實施例中，只選擇單一突出高度。
從圖示實施例可了解，有數種方法用於支撐由瀝青製成的舖覆層2，且選擇可能性應根據特定場所的當地條件、預算限制或其他條件。本質只在於插入及黏結至基礎層1的支撐元件3使瀝青舖覆層2穩定且防止它移位，甚至在前述三種負荷的同時影響下。
1‧‧‧基礎層
2‧‧‧舖覆層
3‧‧‧支撐元件
4‧‧‧舌片
5‧‧‧上緣/下緣
6‧‧‧條帶
7‧‧‧石片
此時參考附圖結合較佳具體實施例來描述本發明。附圖中： 圖1根據本發明以分段剖面圖示處於半就緒狀態的道路結構之一較佳具體實施例； 圖2圖示與圖1類似的放大詳圖； 圖3圖示支撐元件3之一較佳具體實施例的放大剖面輪廓； 圖4圖示支撐元件3的替代設計；與 圖5圖示道路結構的放大剖面圖。
Claims (7)
- 一種舖覆瀝青之以混凝土為主的強化道路結構，其包含由混凝土製成具有一實質水平上表面且直接或通過一子構造舖設在地面上的一基礎層，與在該基礎層上由瀝青製成的至少一模造舖覆層，以及位在該基礎層與該舖覆層之間的數個支撐元件，其特徵在於：該等支撐元件以一預定深度插入凝固前的該基礎層使得該等支撐元件在該上表面的法線方向上部份地突出該基礎層，突出部份可防止該舖覆層在該道路所暴露的負荷下相對於該基礎層移位，以及該等支撐元件係為具有牆體實質垂直於該基礎層之該表面的扁平條帶並且包含有不同方向的數個接續區段以形成各個蜿蜒線型。
- 如請求項1之道路結構，其特徵在於：由該等支撐元件形成的蜿蜒條帶係互相並列地延伸使得它們在某些區段互連以一起形成數個封閉形狀的一陣列。
- 如請求項1或2之道路結構，其特徵在於：在延伸直到該基礎層之該上表面的該等支撐元件中提供數個各個開孔且在該等開孔的下邊折出各個切割舌片以防止該等支撐元件在該基礎層之材料仍處於一糊狀狀態時下沉。
- 如請求項2或3之道路結構，其特徵在於：該封閉形狀為三角形、方形、圓形或六角形。
- 如請求項1至4中之任一項的道路結構，其特徵在於：該舖覆層包含由石材製成的數個礫石片，且該等支撐元件從該基礎層之該上表面伸出的高度至少有該等礫石片的平均尺寸之一半。
- 如請求項1至5中之任一項的道路結構，其特徵在於：該等支撐元件的上表面具有一較寬的上緣。
- 如請求項1至6中之任一項的道路結構，其特徵在於：該等支撐元件彼此並列地配置俾以形成互相連接的各個規則形狀。
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