CN1118599C

CN1118599C - 设置隔离层和结合层的水泥混凝土路面结构及施工方法

Info

Publication number: CN1118599C
Application number: CN 00113169
Authority: CN
Inventors: 易志坚
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2000-09-06
Filing date: 2000-09-06
Publication date: 2003-08-20
Anticipated expiration: 2020-09-06
Also published as: CN1283724A

Abstract

本发明，其经碾压找平后的基层2表面铺设一层薄膜隔离层3，再在薄膜隔离层3上铺设一层丝网结合层4，再在薄膜隔离层4上直接浇筑水泥混凝土面层1。与现有技术相比，具有施工简单，取材方便，成本低，路面质量高，能有效提高路面承载能力和减少断裂破坏等特点。

Description

设置隔离层和结合层的水泥混凝土路面结构及施工方法

本发明涉及新建水泥混凝土路面技术，尤其是设置隔离层和结合层的水泥混凝土路面结构及施工方法。

水泥混凝土路面是机场和道路最主要的路面结构之一，水泥混凝土路面一次性投资巨大，维修养护困难，一旦破坏，必将造成巨大的损失。断裂破坏是水泥混凝土路面最主要的破坏形式，也是制约水泥混凝土路面发展的主要原因。

传统的水泥混凝土路面模型假定：水泥混凝土面层与基层为光滑接触，即在接触面上，面层与基层沿法向的位移和法向的力相等，而沿切向可以有相对滑动，且切向剪力忽略不计。传统路面理论主要依据路面混凝土的抗折强度和抗折疲劳强度作为控制裂纹出现的指标。一旦路面出现可观察到的宏观裂纹，则视路面已断裂破坏，即断裂裂纹的出现是混凝土面层结构破坏的一种临界状态。

但是，按现行方法新建水泥混凝土路面时，是将水泥混凝土直接浇筑在基层或路基表面，这就造成实际路面结构与路面理想模型之间存在巨大差异通过对水泥混凝土路面破坏过程的分析表明，这种差异正是造成路面破坏的重原因，这是因为：第一、路面设计模型将路面与基层或路基的接触面理想化为光滑接触面，在光滑接触面上，面层和基层可以相互滑动，而实际的接触面凹凸不平，它极大地阻止了混凝土的自由收缩和温度变形，使得混凝土面层常常因为混凝土自身的收缩变形和温度变形而产生裂纹；第二、路面设计模型假定接触面上下的面层与基层(或路基)各自完好无损，而实际情况是，在基层上直接浇筑混凝土后，由于水泥砂浆渗入基层或路基，必然在面层与基层(或路基)之间产生一过渡层，在混凝土浇筑后的早期，面层和基层通过过渡层连为一体，它们之间不能互相滑动，随着混凝土的收缩、温度变形和荷载的作用，最终会导致过渡层的破坏而使面层和基层分离，分离后的面层和基层均各自在接触面的上下表面严重损伤，且存在大量的缺陷和表面裂纹这种缺陷和表面裂纹将引起混凝土面层在低应力水平下的断裂破坏和疲劳破坏，所以，面层与基层在接触面附近各自完好无损的假定与实际情况差别巨大；第三、作为控制混凝土面层开裂破坏的抗折强度和抗折疲劳强度均是来源于标准实验室混凝土光滑试件，实际混凝土面层表面凹凸不平，且附着有薄弱过渡层，其实际抗折强度尤其是疲劳强度远远低于试件的强度。

本发明的目的就在于提高水泥混凝土路面结构承载能力，根本上减少路面的断裂破坏，同时也进一步提高路面质量，为此特提供了一种设置隔离层和结合层的水泥混凝土路面结构及施工方法。

本发明的目的由以下技术方案来实现，其经碾压找平后的基层表面铺设一层薄膜隔离层，再在薄膜隔离层上铺设一层丝网结合层，在丝网结合层上直接浇筑水泥混凝土面层。

本发明所指薄膜隔离层是指不渗漏水或水泥砂浆的薄膜、卷材或织物形成隔离层。

本发明所指丝网结合层是指和水泥砂浆自然牢固粘结或结合的薄膜、织物或丝网形成结合层。

本发明设置薄膜隔离层和丝网结合层的作用在于：第一、使面层与基层在接触面尽可能光滑接触，使混凝土面层能自由变形，减少混凝土面层由收缩和温度变形引起的断裂破坏；第二、使面层和基层(或路基)各自在接触面附近保持完好无损，减少混凝土面层在低载荷水平下的断裂或疲劳破坏；第三、使实验室混凝土试件的抗折强度值和抗折疲劳强度值尽可能与混凝土面层抗折强度值及抗折疲劳强度值一致，使实验数据与能反映混凝土面层的实际情况；第四，结合层与水泥混凝土面层粘结或结合紧密后，便在水泥混凝土面层底面形成了一层加强筋，加强筋的作用在于延缓水泥混凝土面层的开裂并阻止裂纹的进一步发展；第五、隔离层和结合层的设立，既可减小基层破坏对水泥混凝土面层的影响也可减少水泥混凝土面层破坏对基层的影响。

由于采用上述技术方案，与现有技术相比，具有施工简单，取材方便，成本低，路面质量高，能有效提高路面承载能力和减少断裂破坏等特点。

下面结合附图和实施例进一步说明本发明。

附图为本发明的断面结构示意图。

图中：1-水泥混凝土面层 2-基层 3-薄膜隔离层 4-丝网结合层

在新建水泥混凝土路面时，直接在经静碾压找平后的基层2表面用手工或机器铺设一层均匀、平整的不渗漏水或水泥砂浆的薄膜形成薄膜隔离层3，再在薄膜隔离层3上用手工或机器铺设一层均匀，平整的能和水泥沙浆自然牢固粘结或结合的丝网形成结合层4，在结合层4上直接浇筑水泥混凝土面层1。这样，便形成了一种在基层2和水泥混凝土面层1之间设置薄膜隔离层3和丝网结合层4的水泥混凝土路面结构。

为了检验设置隔离层和结合层的水泥混凝土路面结构的实际效果，发明人进行了路面结构对比实验。试验在0.25m厚的石灰、粉煤灰稳定碎石基层(经压实、找平)上，共浇筑了9块长3.6m、宽1m、厚0.2m的路面板。9块路面板根据面层与基层的结合形式分为3组，每组3块。3组9块水泥混凝土路面板的配合比完全相同且在同一时间浇筑。第一组的三块路面板直接浇筑在基层上，未设隔离层和结合层，与现行的实际水泥混凝土路面结构及其施工过程相同；第二组的三块路面板是在基层表面铺设了薄膜隔离层后再浇筑的，隔离层使基层和面层分离，但隔离层未和水泥混凝土面层紧密结合，表明第二组为设置了隔离层而未设置结合层的结构；第三组的三块路面板是先在基层表面设置了一层隔离层，再设置了一层在混凝土浇筑和凝结过程中能与混凝土自然结合的薄层材料作为结合层，然后再浇筑的混凝土，基层通过隔离层和水泥混凝土面层分离，而混凝土面层又和第二层薄层材料(即结合层)结合，表明第三组为既设置了隔离层又设置了结合层的路面结构。

实验内容和结果如下：

1、观察了过渡层的形成及破坏过程：

第一组3块混凝土板直接浇筑在基层后，由于水泥砂浆渗入基层，在面层和基层之间形成了一过渡层，面层、过渡层、基层完全结合，连为一体，在模拟路面的实际破坏后，过渡层一分为二，面层和基层分离，面层底面附着过渡层的一部分，凹凸不平，破坏严重，这一层的厚度在0.5-1.5cm的范围内。这说明本说明书前面对面层和基层在其交界面处破坏过程的分析是正确的，面层和基层分离后各自在接触面附近均严重损伤且凹凸不平，这和路面理论模型所假定的面层和基层在接触面附近互相分离但保持光滑接触且各自完好是根本不同的。

2、在相同条件下养护28天后，对三组9块路面板进行了破坏试验：每块板均在板正中20cm×20cm的范围内加垂直集中荷载，用150吨千斤顶加载，50吨测力传感器控制载荷大小。在模拟第一组3块路面板与基层相互分离，且使第二、三组共6块路面板相对于基层滑动后，测得第一组3块路面板的平均初裂荷载为14.3吨，第二组3块路面板的平均初裂荷载为20吨，第三组3块路面板的平均初裂荷载为25.3吨。可见设置隔离层、结合层的路面板的承载力大大高于直接浇筑在基层上的普通路面板的承载力，尤其是同时设置了隔离层和结合层的第三组路面板，其初裂荷载的提高较之普通组达76％。

3、观察了面层破坏对基层的影响及裂纹的发展过程：第一组路面板初裂后，载荷增加到40吨后，裂纹发展到板的表面且贯通，随着面层板的开裂，基层在面层板开裂处随之开裂，且向下发展直至裂纹使25cm的基层完全贯通，说明对传统路面结构，面层与基层的破坏彼此相互影响严重，面层的破坏将引起基层的破坏，而基层的破坏又将引起面层的破坏；第二组路面板初裂后，载荷增加到40吨后，裂纹也会发展到板的表面且使板贯通，但面层板从初裂到完全贯通的过程始终未对基层产生影响，基层完好无损，说明设置隔离层后，面层的破坏不会引起基层的破坏；第三组试验板初裂后，随着载荷的增加，裂纹发展很慢，载荷增加48吨时，裂纹仍未发展到板的表面，由于控制载荷的测力传感器的最大量程为50吨，试验未继续加载，但卸载后，又重新对三块板加载到48吨，经过4至6次从0到48吨的反复加载，裂纹才发展到板的表面，使板的表面贯通或部分贯通，面层板的整个破坏过程均未对基层产生影响，说明设置隔离层和结合层后，隔离层完全阻止了面层与基层相互破坏的影响，结合层极大地限制了裂纹的发展。

Claims

1.一种设置隔离层和结合层的水泥混凝土路面结构及施工方法，其特征是其碾压找平后的基层(2)表面铺设一层薄膜隔离层(3)，再在薄膜隔离层(3)上铺设一层丝网结合层(4)，在丝网结合层(4)上直接浇筑水泥混凝土面层(1)。

2.根据权利要求1所述的一种设置隔离层和结合层的水泥混凝土路面结构及施工方法，其特征是薄膜隔离层(3)是不渗漏水或水泥砂浆的薄膜、卷材、织物形成隔离层。

3.根据权利要求1所述的一种设置隔离层和结合层的水泥混凝土路面结构及施工方法，其特征是丝网结合层(4)是能和水泥砂浆自然牢固粘结或结合的薄膜、织物、丝网形成结合层。