设置透水滤浆隔离层和结合层的水泥砼路面结构及施工方法

专利名称：设置透水滤浆隔离层和结合层的水泥砼路面结构及施工方法
技术领域：
本发明涉及新建水泥砼路面技术，尤其是设透水滤浆隔离层和结合层的水泥砼路面结构及施工方法。
水泥砼路面是机场和道路最主要的路面结构之一，水泥砼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。断裂破坏是水泥砼路面最主要的破坏形式，也是制约水泥砼路面发展的主要原因。
传统的水泥砼路面模型假定水泥砼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面层砼的抗折强度和抗折疲劳强度作为控制面层裂纹出现的指标。
但是，按现行方法新建水泥砼路面时，是将水泥砼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，通过对水泥砼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要原因，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，它极大地阻止了砼的自由收缩和温度变形，使得砼面层常常因为砼自身的收缩变形和温度变形而产生裂纹；第二、实际砼面层浇筑在基层上，面层底面的砼强度增长规律受到很多因素的影响，与实验室标准试件的强度增长规律不同，将实验室砼标准试件的抗折强度和抗折疲劳强度作为控制砼面层开裂的设计指标，与实际情况存在很大差异；第三、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，在基层上直接浇筑砼后，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，在砼浇筑后的早期，面层和基层通过过渡层连为一体，它们之间不能互相滑动，随着砼的收缩、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砼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。
本发明的目的在于显著提高砼面板的抗折强度和抗折疲劳强度，消除薄弱过渡层的存在，大幅度提高水泥砼面层的结构承载能力，根本上减少路面的断裂破坏，提高路面质量和耐久性。为此，特提供一种设透水滤浆隔离层和结合层的水泥砼路面结构及施工方法。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现，透水滤浆隔离层和结合层的水泥砼路面结构，由水泥砼面层、基层、隔离层、结合层组成，其结构基层上铺有一层能透水滤浆的隔离层、隔离层上有丝网或织物的结合层，结合层上有水泥砼面层。
其施工方法是在经碾压找平后的基层表面铺设一层透水滤浆的薄层隔离层，再在隔离层上铺设一层丝网或织物结合层，在结合层上直接浇筑水泥砼面层。
本发明所指透水滤浆隔离层是指具有透水、吸水但能过滤掉水泥砂浆中的水泥颗粒及其它固体颗粒的有纺或无纺织物。
本发明所指结合层是指能透水并与水泥砂浆一同凝结后，能与砼面层板底自然牢固粘结或结合的有纺或无纺织物或丝网。
本发明与已申请的发明专利“设置隔离层和结合层的水泥混凝土路面结构和施工方法”(专利申请号00113169.9)的根本区别在于第一、前一个发明专利中的隔离层特指不渗漏水和水泥砂浆的薄膜、卷材、织物，而本发明中的隔离层是透(漏)水、吸水但能过滤掉水泥砂浆中的水泥颗粒及其它固体颗粒的有纺或无纺织物；第二、前一个发明专利中只要求结合层能和砼面层底面结合，而本发明中的结合层必须能够透水。
发明人在进一步对已申请的前一个发明的研究中得到了一个国内外从未报道过的重要发现，从而提出了本发明。这一发现是在模拟路面实际养护条件的情况下，设置透水滤浆隔离层的砼试件的抗折强度比实验室砼标准试件(包括设置防水隔离层的砼试件)的抗折强度有惊人的提高。
水泥砼发展100余年来，水泥砼凝结过程中通过透水滤浆隔离层与基层发生吸排水作用而使抗折强度显著增长这一现象在国内外还从未报道过，发明人在对设置隔离层的路面的研究中，发现了这一奇特现象并得到大量实验的充分证实，尤其是在和路面实际养护条件相似的情况下，抗折强度增长尤为显著，因此，本发明具有十分显著的意义。水泥砼路面是以砼面层抗折强度和抗折疲劳强度为设计指标，而抗折疲劳强度又与抗折强度有固定的关系，因此，透水滤浆隔离层的设立，不仅会显著提高面层的抗折强度，而且会显著提高面层的抗折疲劳强度。本发明将从根本上提高路面的承载能力。
如下两个典型实验充分证明了这一点1、砼试件的抗折试验为了对比标准试件与设置隔离层试件强度的区别，我们采用了3种砼试件，(1)成型在侧板和底板均为钢模板的标准试模中的砼标准试件；(2)保留钢模侧板，去掉钢模底板，成型于水平基层表面的防水隔离层上的试件；(3)保留钢模侧板，去掉钢模底板，成型于水平基层表面的透水滤浆隔离层上的试件。三种试件的尺寸完全相同，仅试件底面的状态不同，选定了三种常见的稳定粒料基层。通过对数十组上百个试件的对比实验发现第一、同一配合比的砼试件在与道路实际养护情况相似的情况下(即浇筑后每天对试件进行洒水养护)，设置防水隔离层的试件与砼标准试件的抗折强度一致，但设置透水滤浆隔离层的砼试件的7天抗折强度比标准试件和设置防水隔离层试件的7天抗折强度普遍高25％以上，最高组高达83％，28天后抗折强度普遍提高20％以上，最高组高达53％。
第二，砼试件成型一至二天后入水养护，设置透水滤浆隔离层的砼试件的抗折强度比标准试件和设置防水隔离层试件的7天抗折强度一般高10％以上，最高组高达25％，28天后抗折强度一般提高10％以上，最高组高达37％。
2、路面板脱空实验为了进一步验证透水滤浆隔离层的设置对抗折强度的影响，在设置防水隔离层和透水滤浆隔离层的基层上浇筑了两组共10块90cm×40cm×10cm的小型路面板，浇筑后洒水养护，与实际路面的养护条件相似，在对路面板进行脱空压测实验后，测得设置透水滤浆隔离层的路面板比防水隔离层的路面板抗弯承载力高27％。
本发明除了具有显著提高水泥砼面层抗折强度和抗折疲劳强度的作用外，还具有已申请的前一个发明专利“设置隔离层和结合层的水泥混凝土路面结构和施工方法”的其它优点，即第一、使面层与基层在接触面尽可能光滑接触，使砼面层能自由交形，减少砼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，减少砼面层在低载荷水平下的断裂或疲劳破坏；第三，结合层与砼面层粘结或结合紧密后，便在砼面层底面形成了一层加强筋，加强筋的作用在于延缓面层的开裂并阻止裂纹的进一步发展。第四，隔离层和结合层的设立，既可减小基层破坏对水泥砼面层的影响也可减少水泥砼面层破坏对基层的影响。
本发明与现有技术相比，具有施工简单，取材方便，成本低，显著提高水泥砼面层抗折强度和抗折疲劳强度，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-水泥砼面层2-基层3-隔离层4-结合层如附图所示，隔离层3上有结合层4和水泥砼面层1、下有基层2。
在新建水泥砼路面时，直接在经碾压找平后的基层2表面用手工或机器铺设一层均匀、平整的具有透水、吸水但能过滤掉水泥砂浆中的水泥颗粒及其它固体颗粒的有纺或无纺织物形成隔离层3，再在透水滤浆隔离层3上用手工或机器铺设一层均匀、平整的能透水并与水泥砂浆一同凝结后，能与水泥砼自然牢固粘结或结合的织物或丝网形成结合层4，再在结合层4上直接浇筑水泥砼面层1。这样便形成了一种在基层2和水泥砼面层1之间设置透水滤浆隔离层3和结合层4的水泥砼路面结构。
权利要求
1．一种设透水滤浆隔离层和结合层的水泥砼路面结构及施工方法，其特征是由水泥砼面层(1)、基层(2)、隔离层(3)、结合层(4)组成，其结构基层(2)上铺有一层能透水滤浆的隔离层(3)，隔离层(3)上有丝网或织物的结合层(4)，结合层(4)上有水泥砼面层(1)。
2．一种设透水滤浆隔离层和结合层的水泥砼路面结构及施工方法，其特征是施工方法在经碾压并找平后的基层(2)表面铺设一层透水滤浆的薄层隔离层(3)，再在隔离层(3)上铺设一层丝网或织物结合层(4)，在结合层(4)上直接浇筑水泥砼面层(1)。
3．根据权利要求1所述的一种设置透水滤浆隔离层和结合层的水泥砼路面结构及施工方法，其特征是薄层隔离层(3)能透水滤浆，即由能透水、吸水但能过滤掉水泥砂浆中的水泥颗粒及其它固体颗粒的有纺或无纺织物形成隔离层。
4．根据权利要求1所述的一种设置透水滤浆隔离层和结合层的水泥砼路面结构及施工方法，其特征是丝网或薄膜结合层(4)能透水并在水泥砂浆凝结后，能与水泥砼面层板底自然牢固粘结或结合的丝网、有纺或无纺织物形成结合层。
全文摘要
本发明,其结构基层2上铺有一层能透水滤浆的隔离层3,隔离3上有丝网或织物的结合层4,结合层4上有水泥砼面层1。施工方法在经碾压并找平后的基层2表面铺设一层透水滤浆的隔离层3,再在隔离层3上铺设一层丝网或织物的结合层4,在结合层4上直接浇筑水泥砼面层1。具有施工简单,取材方便,成本低,显著提高水泥砼面层抗折强度和抗折疲劳强度,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。
文档编号E01C7/32GK1310265SQ0110712
公开日2001年8月29日 申请日期2001年2月14日 优先权日2001年2月14日
发明者易志坚, 唐伯明, 杨庆国 申请人:易志坚, 唐伯明, 杨庆国