一种钢纤维混凝土海绵城市生态道板及其制备方法与流程

本发明涉及道路工程技术领域，特别涉及一种钢纤维混凝土海绵城市生态道板及其制备方法。

背景技术

在现有城市道路建设技术中，修筑慢车道、小区道路、停车位及大部分非机动车道路，一般先用碎石、砖块或道渣垫层、压结实，再用c10～c20素混凝土覆盖，震动、捣实、抹平来硬化路基，在硬化好的路基上铺上沥青或浇砼混凝土来修筑慢车道或小区道路，在修筑好的硬化路基上铺上植草转来做停车位，另外，大部分的非机动车道在铺设道板砖时，由于道板所占面积小，仍需要先硬化路面。需要注意的是此种结构面积小导致单位面积受力更大，由于道板内未设置钢筋或是仅有单层钢筋网时，强度不佳，极易生断裂。并且可能对下层的硬化路基造成破坏；又如遇下雨天气，道板上的雨水无法渗透地下，而是直接进入下水道，如果雨量过大会导致来不及进入下水道而出现马路积水现象。

另外，随着城镇化的快速建设，大量土地被道路的水泥、沥青等硬质物体所封闭，失去了土地原有的生态功能，植被减少、生态环境恶化，土壤雨水净化功能丧失。

同样的，国内河流为了防止水流对岸滩冲刷侵蚀，船行波对岸坡破坏，维持岸滩稳定，采用的护岸结构很少去考虑河道的生态环境及人文环境，由此带来的环境问题也比较严重，主要产生的问题包括隔绝了生态循环的途径、景观单一甚至丧失、不再具有生态净化功能等。

但是，随着海绵城市概念的兴起，城市生态化已成为城市建设设计发展的主要目标，道路、河岸建设与自然环境保护相互融合在一起，使之与环境构建成有机统一体，科学合理的和谐关系，突出人与自然的和谐共生。将人类发展对自然生态的破环降到最低，寻求一个临界的平衡点实现城市建设与生态环境相协调和可持续。

技术实现要素：

因此，本发明的目的之一在于提供一种钢纤维混凝土海绵城市生态道板及其制备方法，以解决现有技术中修筑小区道路、停车位、非机动车道等必须先修筑硬化路基再铺设砖块或道板，以及在城市中该类路面不透水、不透气的问题，并解决道板受力强度不佳、城市建设与生态环境不协调等问题。

为达上述目的，本发明提供一种钢纤维混凝土海绵城市生态道板，该钢纤维混凝土海绵城市生态道板包括：钢筋骨架结构以及钢纤维混凝土。该钢筋骨架结构包括：第一层钢筋网格平面结构；第二层钢筋网格平面结构，与该第一层钢筋网格平面结构平行且相对设置；以及连接钢筋结构，连接并支撑于该第一层钢筋网格平面结构与该第二层钢筋网格平面结构之间，并使该第一层钢筋网格平面结构与该第二层钢筋网格平面结构之间具有第一间距。钢纤维混凝土以浇筑形式填充于该钢纤维混凝土海绵城市生态道板内，且该钢筋骨架结构被浇砼于该钢纤维混凝土中。

作为可选的技术方案，第一层钢筋网格平面结构以及该第二层钢筋网格平面结构均由纵横不同角度的钢筋焊接而成。

作为可选的技术方案，该钢筋骨架结构包括：沿第一方向平行排列的复数个第一四边形钢筋，第一四边形钢筋具有相对的两个第一边；以及沿第二方向平行排列的复数个第二四边形钢筋，第二四边形钢筋具有相对的两个第二边，该复数个第一四边形钢筋与该复数个第二四边形钢筋交叉排列形成立体网格结构，且该两个第一边之间的垂直连线以及该两个第二边之间的垂直连线均平行于第三方向，该第一方向以及该第二方向与该第三方向垂直；其中，该复数个第一四边形钢筋、该复数个第二四边形钢筋之间形成的所有接触点均采用焊接形式形成焊点；且该立体网格结构的顶部为该第一层钢筋网格平面结构，该立体网格结构的底部为该第二层钢筋网格平面结构，该立体网格结构的侧部为该连接钢筋结构。

作为可选的技术方案，该钢筋骨架结构还包括：第三四边形钢筋，设置于该立体网格结构的顶侧，且该第三四边形钢筋与该第二四边形钢筋以及第一四边形钢筋的至少其中之一接触；以及第四四边形钢筋，设置于该立体网格结构的底侧，其中该顶侧指向该底侧的方向为该第三方向，且该第四四边形钢筋与该第二四边形钢筋以及第一四边形钢筋的至少其中之一接触；该复数个第一四边形钢筋、该复数个第二四边形钢筋、该第三四边形钢筋以及该第四四边形钢筋之间形成的所有接触点均采用焊接形式形成焊点。

作为可选的技术方案，该连接钢筋结构为复数个马凳拉钩，每一马凳拉钩的相对两端分别与该第一层钢筋网格平面结构与该第二层钢筋网格平面结构连接。

作为可选的技术方案，该连接钢筋结构包括复数个相互平行排列的第三钢筋，且该第三钢筋的顶端与该第一层钢筋网格平面结构连接，该第三钢筋的与该顶端相对的底端与该第二层钢筋网格平面结构连接。

作为可选的技术方案，该第三钢筋为波浪形结构或四边形结构。

作为可选的技术方案，该钢纤维混凝土为c30-c80混凝土，该钢筋骨架结构采用冷拔丝和带肋钢筋形成。

作为可选的技术方案，该钢纤维混凝土海绵城市生态道板上开设有复数个通孔，该复数个通孔与该钢筋骨架结构的网格对应。

作为可选的技术方案，该复数个通孔为半圆形通孔、圆形通孔、杯形通孔、多边形通孔、不规则形状通孔中的一种或上述任意的组合。

作为可选的技术方案，该钢纤维混凝土海绵城市生态道板的长度以及宽度均大于等于0.5m，且该钢纤维混凝土海绵城市生态道板的厚度为3～20cm。

本发明还提供一种如上所述的钢纤维混凝土海绵城市生态道板的制备方法，该钢纤维混凝土海绵城市生态道板的制备方法包括以下步骤：编制该钢筋骨架结构，并将该钢筋骨架结构置于浇筑模具内；配制该钢纤维混凝土；浇筑该钢纤维混凝土于该浇筑模具内；以及养护以及脱模，形成该钢纤维混凝土海绵城市生态道板。

与现有技术相比，本发明的钢纤维混凝土海绵城市生态道板具有以下优点：

(1)本发明生产的钢纤维混凝土海绵城市生态道板，在铺设时不需要硬化地基，可直接铺设在纯土壤结构的地基上。

(2)本发明的钢纤维混凝土海绵城市生态道板单块面积大，能有效地减小道板承受汽车轮胎压力时，产生的对地面的压强。

(3)本发明的钢纤维混凝土海绵城市生态道板采用双面笼式布筋结构的钢笼骨架结构(钢筋骨架结构为双层结构)，使得其具有上下两面钢筋保护层，并用高纯度的钢纤维混凝土浇砼而成，它能同时承受来自上面汽车轮胎或其他设施的向下压力，与来自地面不同支点向上的反作用力。例如当单个车轮压在板中心，那么主要是下层钢筋受拉力。而当两个车轮压在板两侧，则板两头下陷，此时板的上层筋向两边受力。因而当本发明的钢纤维混凝土海绵城市生态道板席地铺设时基本没有断裂与散架的可能性，从而有效增加了道板的使用寿命。

(4)本发明的钢纤维混凝土海绵城市生态道板可根据实际应用需要于道板上设置不同形状或不同尺寸的通孔，这些通孔的存在能够收蓄雨水、保持土地净化功能，既能减轻城镇道路排水管道压力，又能为植物的生长创造条件，起到调节气候的作用；使工程与环境良好融合，满足生态、景观方面的需要。

关于本发明的优点与精神可以藉由以下的发明详述及所附图式得到进一步的了解。

附图说明

图1a所示为根据本发明的钢纤维混凝土海绵城市生态道板的示意图；

图1b所示为根据本发明的钢纤维混凝土海绵城市生态道板的另一实施方式的示意图；

图1c所示为根据本发明的钢纤维混凝土海绵城市生态道板的再一实施方式的示意图；

图1d所示为根据本发明的钢纤维混凝土海绵城市生态道板的又一实施方式的示意图；

图1e所示为根据本发明的钢纤维混凝土海绵城市生态道板的又一实施方式的示意图；

图2所示为根据本发明的钢纤维混凝土海绵城市生态道板中的钢筋骨架结构的示意图；

图3所示为图2中部分a的放大示意图；

图4所示为根据本发明的钢纤维混凝土海绵城市生态道板中的钢筋骨架结构的另一实施方式的示意图；

图5所示为图4中的钢筋骨架结构的侧视图。

具体实施方式

请参见图1a-图5，图1a所示为根据本发明的钢纤维混凝土海绵城市生态道板的示意图；图1b所示为根据本发明的钢纤维混凝土海绵城市生态道板的另一实施方式的示意图；图1c所示为根据本发明的钢纤维混凝土海绵城市生态道板的再一实施方式的示意图；图1d所示为根据本发明的钢纤维混凝土海绵城市生态道板的又一实施方式的示意图；图1e所示为根据本发明的钢纤维混凝土海绵城市生态道板的又一实施方式的示意图；图2所示为根据本发明的钢纤维混凝土海绵城市生态道板中的钢筋骨架结构的示意图；图3所示为图2中部分a的放大示意图；图4所示为根据本发明的钢纤维混凝土海绵城市生态道板中的钢筋骨架结构的另一实施方式的示意图；图5所示为图4中的钢筋骨架结构的侧视图。本发明提供一种钢纤维混凝土海绵城市生态道板，其可满足最小尺寸为0.5m×0.5m的设计，亦即生态道板的长度以及宽度均大于等于0.5m，而且本发明钢纤维混凝土海绵城市生态道板可以直接用于夯实的土壤，不再做基础层的场地和路面铺设。

其中，上述钢纤维混凝土海绵城市生态道板1包括钢筋骨架结构2以及钢纤维混凝土3。钢纤维混凝土是在普通混凝土中掺入乱向分布的短钢纤维所形成的一种新型的多相复合材料。这些乱向分布的钢纤维能够有效地阻碍收缩和塑性变形引起混凝土内部微裂缝的扩展及宏观裂缝的形成，显著地改善了混凝土的抗拉、抗弯、抗冲击及抗疲劳性能，具有较好的延性、韧性和耐久性。钢筋骨架结构2包括第一层钢筋网格平面结构21、第二层钢筋网格平面结构22以及连接钢筋结构23。第一层钢筋网格平面结构21平行于第一方向d1设置；第二层钢筋网格平面结构22与第一层钢筋网格平面结构21平行且对应设置，亦即第二层钢筋网格平面结构22亦是平行于第一方向d1设置。连接钢筋结构23连接并支撑于第一层钢筋网格平面结构21与第二层钢筋网格平面结构22之间，并使第一层钢筋网格平面结构21与第二层钢筋网格平面结构22之间具有第一间距。钢纤维混凝土3则是以浇筑形式填充于钢纤维混凝土海绵城市生态道板1内，且钢筋骨架结构2浇砼于钢纤维混凝土3中，也可理解为钢筋骨架结构2埋设于钢纤维混凝土3中。换句话说，钢筋骨架结构2具有上下两面(层)钢筋保护层，并用高纯度的钢纤维混凝土浇砼而成，它能同时承受来自上面汽车轮胎或其他设施的向下压力，与来自地面不同支点向上的反作用力。例如当单个车轮压在板中心，那么主要是下层钢筋受拉力。而当两个车轮压在板两侧，则板两头下陷，此时板的上层筋向两边受力。因而当本发明的钢纤维混凝土海绵城市生态道板席地铺设时基本没有断裂与散架的可能性，从而有效增加了道板的使用寿命。

其中一实施方式中，钢筋骨架结构2包括沿第一方向d1平行排列的复数个第一四边形钢筋4、沿第二方向d2平行排列的复数个第二四边形钢筋5。第一四边形钢筋4具有相对的两个第一边41，第二四边形钢筋5具有相对的两个第二边51，这些第一四边形钢筋4与这些第二四边形钢筋5交叉排列形成立体网格结构，且这两个第一边41之间的垂直连线以及这两个第二边51之间的垂直连线均平行于第三方向d3，其中，第一方向d1以及第二方向d2均与该第三方向d3垂直，且为了更好地提高钢筋骨架结构2的稳固性以及坚固度，较佳地，第一方向d1、第二方向d2、该第三方向d3相互垂直，但本发明并不以此为限。其中，该复数个第一四边形钢筋4、复数个第二四边形钢筋5之间形成的所有接触点均采用焊接形式形成焊点；且该立体网格结构的顶部为该第一层钢筋网格平面结构21，其底部为该第二层钢筋网格平面结构22，其侧部为该连接钢筋结构23。

此外，本实施方式中，钢筋骨架结构2还包括第三四边形钢筋6以及第四四边形钢筋7，第三四边形钢筋6设置于立体网格结构的顶侧，且该第三四边形钢筋6与该第二四边形钢筋5以及第一四边形钢筋4的至少其中之一接触。第四四边形钢筋7设置于立体网格结构的底侧，其中顶侧指向底侧的方向为第三方向d3，且第四四边形钢筋7与该第二四边形钢筋5以及第一四边形钢筋4的至少其中之一接触。而且，这些第一四边形钢筋4、这些第二四边形钢筋5、第三四边形钢筋6以及第四四边形钢筋7的之间形成的所有接触点均采用焊接形式形成焊点。具体的，例如第三四边形钢筋6具有相对的两个第三边61以及相对的两个第四边62，本实施方式中，第三四边形钢筋6的相对的两个第三边61分别与第二四边形钢筋5的相对的两个第一端部52接触；而另一实施方式中也可以是第三四边形钢筋6的相对的两个的第四边62分别与第一四边形钢筋4的相对的两个第二端部接触；再一实施方式中，也可以是第三四边形钢筋6的相对的两个第三边61分别与第二四边形钢筋5的相对的两个第一端部52接触，同时第三四边形钢筋6的相对的两个的第四边62分别与第一四边形钢筋4的相对的两个第二端部接触。同样的，第四四边形钢筋7的设置与第三四边形钢筋6的设置类似，在此不再赘述。

总而言之，上述钢筋骨架结构2采用双层结构，能够承受上方以及下方的双向压力，而不会出现翻面使用发生断裂的情况。

而且，较佳地，为更好地提高钢筋骨架结构2的强度，每一第一四边形钢筋由第一钢筋折弯形成；每一第二四边形钢筋由第二钢筋折弯形成；第三四边形钢筋由第三钢筋折弯形成；第四四边形钢筋由第四钢筋折弯形成。

其中本实施方式中，是以第一四边形钢筋、第二四边形钢筋、第三四边形钢筋以及第四四边形钢筋为长方形钢筋为例进行说明，但是本发明并不以此为限，另一实施方式中，第一四边形钢筋、第二四边形钢筋、第三四边形钢筋以及第四四边形钢筋亦可以为正方形钢筋或菱形钢筋。

另外，本实施方式中，第一层钢筋网格平面结构21以及第二层钢筋网格平面结构22例如为长方形结构，而且第一层钢筋网格平面结构21以及第二层钢筋网格平面结构22大小相同，对应的连接钢筋结构23为沿第三方向d3设置的竖直结构，但本发明并不以此为限，另一实施方式中，第一层钢筋网格平面结构以及第二层钢筋网格平面结构22例如为圆形，那么连接钢筋结构则为连接圆周的环形结构。

而且，本实施方式中，每一第二四边形钢筋5均围绕于该复数个第一四边形钢筋4外且与该复数个第一四边形钢筋4接触。

而且，较佳地，复数个第一四边形钢筋以及复数个第二四边形钢筋均为等距排列，如此也可便于后续通孔的开设。具体的，上述复数个第一四边形钢筋以及复数个第二四边形钢筋的长度尺寸允许偏差较佳在±2mm,而且其表面不得有油污；另外复数个第一四边形钢筋之间的间距以及复数个第二四边形钢筋之间的间距尺寸允许偏差较佳在±5mm。

另外，在焊接这些第一四边形钢筋、这些第二四边形钢筋、第三四边形钢筋以及第四四边形钢筋之间形成的接触点时，钢筋骨架结构的焊缝、焊点、箍筋与骨架的焊接质量应符合gb50204的规定。

请参见图4和图5，另一实施方式中，连接钢筋结构600的第一层钢筋网格平面结构601以及第二层钢筋网格平面结构602均由纵横不同角度的钢筋焊接而成。本实施方式中，连接钢筋结构600包括复数个沿第一方向延伸且平行排列的第三钢筋603，且该第三钢筋603的顶端604与该第一层钢筋网格平面结构601连接，该第三钢筋603的底端605与该第二层钢筋网格平面结构602连接，具体的，第三钢筋603例如波浪形结构，其亦可理解为一种斜撑结构。另一实施方式中，第三钢筋亦可为四边形结构，四边形结构的其中一相对两边分别与第一层钢筋网格平面结构以及第二层钢筋网格平面结构连接，四边形结构的其中另一相对两边则形成该第一间距。

再一实施方式中，连接钢筋结构为复数个马凳拉钩，每一马凳拉钩的相对两端分别与第一层钢筋网格平面结构与第二层钢筋网格平面结构连接。其中，较为简单的，马凳拉钩为一种开口箍。

再者，本发明中，钢纤维混凝土为强度等级为c30-c80混凝土，亦即钢纤维混凝土c30,c35,c40,c45,c50,c60,c70,c80均可使用。钢筋骨架结构采用冷拔丝和带肋钢筋形成。另外，钢筋骨架结构采用的钢筋的直径为2-16mm。

而且，本发明的钢纤维混凝土海绵城市生态道板上可根据实际使用情况来选择性的开设或不开设通孔，例如本发明的钢纤维混凝土海绵城市生态道板按照其使用场所可以分类为4种情况，如下：

1.板面开孔透水型：钢纤维混凝土海绵城市生态道板上开设有复数个通孔200，这些通孔有利于水的渗透与蒸发，即可调节城市温度，又可有利于植物的生长。如图1所示，钢纤维混凝土海绵城市生态道板的厚度在3～20cm，用于景观绿化带和机动车辆不能行使和停放的区域。

2.板面开孔透水型：钢纤维混凝土海绵城市生态道板上开设有复数个通孔200，如图1所示，钢纤维混凝土海绵城市生态道板的厚度在5～20cm，用于慢车道、人行道、居民住宅小区内的道路和停车场。甚至，如果将钢纤维混凝土海绵城市生态道板的尺寸做成2.6mx5.2m，下方不需要填埋任何材料，整好土即可直接放置于夯实的地面作为停车位，快速铺设，也不会破坏下方土壤结构。

3.板面开孔透水型：钢纤维混凝土海绵城市生态道板上开设有复数个通孔200，如图1所示，钢纤维混凝土海绵城市生态道板的厚度在5～20cm，用于堆料场，河堤挡板、河底板、码头、河道驳岸等特殊区域。以河道为例，钢纤维混凝土海绵城市生态道板的应用既能够防止河道岸滩抵御水流冲刷淘蚀和船行波作用下崩塌破坏，又能保证河流水体与边坡土体中地下水之间正常交换，利于水生动植物的生长，体现生态及景观功能。

4.板面不透水型：钢纤维混凝土海绵城市生态道板上不开设通孔，钢纤维混凝土海绵城市生态道板的厚度在5～20cm，用于机耕路道路铺设。目前，农村许多地方在硬化公路已经实现村村通，但也有许多机耕路仍是泥泞路，一旦雨天，道路就许多天很难行驶，“机耕路”状况普遍不容乐观，由于长时间风吹雨淋、机械碾压，加之年久失修，导致路面不平、山头塌方，水坑满地，路边种植农作物等，给机耕路的通畅带来极大不便，并且容易导致事故发生；也有条件较好的农村铺设石子、水泥路面，但是农田由于时常变动，机耕路也随之变迁，一旦变迁，石子、水泥路面就要全部拆除，造成资源浪费。而本发明采用双层网格钢筋骨架结构，外浇注以钢纤维混凝土，形成的道板结构简单，牢固、耐用、美观，可以应用在农村机耕路的铺设上，其尺寸可根据机耕路实际情况进行设计和拼接，方便在田地变更时，将其拆卸移动，可重复使用，其明显优于现有技术中的水泥、石子、泥泞的机耕路。

另外，若钢纤维混凝土海绵城市生态道板上开设通孔，较佳地，这些通孔与钢筋骨架结构中的网格对应。其中这些通孔设置的目的是为了透气透水，而这些通孔例如可为半圆形通孔、圆形通孔、杯形通孔、多边形通孔、不规则形状通孔中的一种或上述任意的组合，而上述多边形通孔例如为三角形通孔、正方形通孔、长方形通孔、六边形通孔、五边形通孔、菱形通孔等等。具体的，例如图1a中，钢纤维混凝土海绵城市生态道板1的通孔200为圆形通孔；图1b中，钢纤维混凝土海绵城市生态道板10的通孔201为长方形通孔；图1c中，钢纤维混凝土海绵城市生态道板300的通孔301为三角形通孔；图1d中，钢纤维混凝土海绵城市生态道板400的通孔401为菱形通孔；图1e中，钢纤维混凝土海绵城市生态道板500的通孔501为六边形通孔。再如图2中所示，钢纤维混凝土海绵城市生态道板10的四周凹槽102与凸起101间隔设置，这样能够便于多个钢纤维混凝土海绵城市生态道板10的拼接。

此外，本发明提供一种如上所述的钢纤维混凝土海绵城市生态道板的制备方法，该钢纤维混凝土海绵城市生态道板的制备方法包括以下步骤：

步骤s1，编制该钢筋骨架结构2，并将该钢筋骨架结构2置于浇筑模具内；

步骤s2，配制该钢纤维混凝土；

步骤s3，浇筑该钢纤维混凝土于该浇筑模具内；以及

步骤s4，养护以及脱模，形成该钢纤维混凝土海绵城市生态道板。

藉由以上较佳具体实施例的详述，是希望能更加清楚描述本发明的特征与精神，而并非以上述所揭露的较佳具体实施例来对本发明的保护范围加以限制。相反地，其目的是希望能涵盖各种改变及具相等性的安排于本发明所欲申请的权利要求的保护范围内。因此，本发明所申请的权利要求的保护范围应该根据上述的说明作最宽广的解释，以致使其涵盖所有可能的改变以及具相等性的安排。