CN101016718B - 水泥混凝土上的流入式聚合物水泥混凝土路面结构及施工方法 - Google Patents
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Abstract
水泥混凝土上的流入式聚合物水泥混凝土路面结构及施工方法，涉及道路工程等铺面工程。在水泥混凝土底层(3)上，喷涂粘结层(2)，在粘结层(2)上，采用单级配或间断级配碎石，形成富含孔隙的多孔水泥混凝土，摊铺、整平、振实多孔水泥混凝土后，将聚合物混合料用机械喷洒在多孔水泥混凝土的表面，使聚合物混合料依靠重力沿着孔隙流入到多孔水泥混凝土的内部，填充多孔水泥混凝土中的部分孔隙，从而形成流入式聚合物水泥混凝土面层(1)。聚合物混合料流入多孔水泥混凝土后，形成强度高，抗裂性好、耐水性好、抗老化、耐腐蚀性好的流入式聚合物水泥混凝土面层(1)，粘结层(2)的采用使面层与水泥混凝土底层(3)形成一个整体，共同承受外界作用。具有施工简单方便快速，适用面广，经济性强的特点。
Description
一、技术领域
本发明涉及道路工程等铺面工程及其施工方法，尤其是一种水泥混凝土上的流入式聚合物水泥混凝土路面结构及施工方法。
二、背景技术
1、水泥混凝土材料及其施工方法
水泥混凝土材料是一种家喻户晓的建筑材料，混凝土的发展虽然只有100多年的历史，如今已成为世界范围内应用最广、用量最大、几乎随处可见的建筑材料。水泥混凝土以无机材料的水泥浆体作为胶粘材料，粘结碎石和砂。塑态的水泥混凝土具有一定的流动性，为了保证凝固后的混凝土内部密实，浇注塑态混凝土时一般采用振捣工艺进行施工，水泥浆凝固后形成坚硬如同石料的混凝土。它具有取材方便、施工简单、强度高、可以做成任意形状的特点。然而水泥混凝土材料有其自身不可克服的弱点：凝固初期收缩量大，内部易产生初始缺陷；适应变形能力差，易开裂，因此长期以来人们一直致力于水泥混凝土改性的研究。
近年来，聚合物改性水泥混凝土的出现——混凝土的有机化——又使混凝土这种材料走上了一个新的发展阶段。聚合物改性水泥混凝土以聚合物或者聚合物乳液改性水泥，并以聚合物水泥浆或者聚合物乳液改性水泥浆作为胶粘材料，粘结碎石和砂。聚合物改性水泥混凝土的抗压、抗拉、抗冲击强度均有大幅度提高，具有高抗腐蚀的特点，而且具有变形能力适应性强的显著特点，因而得到了较为广泛的应用。
目前聚合物改性水泥混凝土主要用作混凝土修补材料、装饰材料和房屋地面铺筑材料，在结构工程、路面和桥面中也有零星的运用。聚合物改性水泥混凝土的施工工艺有两种：①当其中的集料粒径较大时，采用和普通水泥混凝土施工相同的工艺：要求聚合物改性水泥混凝土有较大的流动性，塌落度一般在3-5cm，浇注后振捣密实，一般铺筑厚度为2-4cm；②当其中集料的粒径较小时，同样要求聚合物改性水泥混凝土(也称作聚合物水泥砂浆) 具有较大的流动性，采用类似于刷涂料的方式，分层涂刷到结构物表面，一般厚度为0.5-2cm。前一种施工方式用于房屋地面的铺筑，后一种则用于修补、装饰等。
现行的聚合物改性水泥混凝土材料在使用中存在以下主要问题：当采用上述第一种工艺时，由于聚合物改性水泥混凝土的收缩一般总大于普通水泥混凝土，即使收缩性能最好的聚合物改性水泥混凝土其收缩量也仅和普通混凝土相同，因此聚合物改性水泥混凝土铺面时必须设置收缩补偿缝，不能连续铺设。当采用第二种施工工艺时，为了保证聚合物改性水泥混凝土不开裂，单位体积聚合物改性水泥混凝土中聚合物材料用量较大、造价昂贵，另外，分层涂刷的工艺一次形成的厚度较小(不大于1cm)，因此第二种施工工艺一般不能用于大面积、且具有一定厚度要求的道路路面(一般均在4cm以上)铺设。
2、现行聚合物水泥混凝土存在的问题
常规的聚合物水泥混凝土是将聚合物、水泥、碎石、砂等混合拌和均匀，形成的聚合物水泥混凝土，然后再进行摊铺工作，最终形成的是密实结构的聚合物水泥混凝土。由于聚合物水泥混凝土材料的特性，因此，施工中会出现很多问题，在工程中难于实施。这也正是聚合物水泥混凝土难于在工程中大规模推广应用的原因。
3、水泥混凝土上的加铺层存在的问题
当水泥混凝土底层需要加铺时，现在的做法有两种：一是在其上加铺沥青层，二是在其上铺筑水泥混凝土面层。当铺筑水泥混凝土面层时，一般厚度较厚，经济上浪费较大；当铺筑沥青层时，由于沥青类材料的耐久性差，和底层的水泥混凝土粘结差，因此使用年限短，几年后仍可能需要加铺，综合造价昂贵。
三、发明内容
本发明的目的是提供一种结构简单，施工方便，采用流入式聚合物水泥混凝土所形成的水泥混凝土上的流入式聚合物水泥混凝土路面结构及施工方法，为水泥混凝土上加铺提供一种新的选择和新的方法。
本发明在水泥混凝土上设置粘结层，再在其上形成富含孔隙的多孔水泥混凝土，然后在孔隙中流入聚合物混合料，形成流入式聚合物水泥混凝土面层。多孔水泥混凝土流入聚合物混合料后，使水泥混凝土有机化得以实现，增强了混凝土的变形能力，脆性大幅减少，从而使材料的力学性能更加优异。流入式聚合物水泥混凝土面层通过粘结层和水泥混凝土底层粘结在一起，形成共同受力的路面结构，具有强度高，抗裂性好、耐水性好、抗老化、耐腐蚀性好的特点。
本发明的目的所采用的技术方案是，其结构：包括有水泥混凝土底层，在水泥混凝土底层表面设有粘结层，在粘结层上形成富含孔隙的多孔水泥混凝土，然后在孔隙中流入聚合物混合料，形成流入式聚合物水泥混凝土面层。
本发明，水泥混凝土底层为先期形成的水泥混凝土或者碾压水泥混凝土路面、广场、人行道等。
本发明，粘结层是由聚合物或聚合物与填料按重量配比为——聚合物∶填料＝1∶0～15形成的不透水薄层，能与其下的水泥混凝土底层和其上的流入式聚合物水泥混凝土面层良好粘结。
本发明，流入式聚合物水泥混凝土面层是由多孔水泥混凝土中流入聚合物或聚合物与填料按重量比为——聚合物∶填料＝1∶0～5组成的混合物形成。
本发明，粘结层与流入式聚合物水泥混凝土面层所用的聚合物为聚合物树脂、聚合物粉末或聚合物乳液。
本发明，粘结层与流入式聚合物水泥混凝土面层中所用的聚合物或聚合物与填料组成的混合物中加入相应的稀释剂进行稀释，加入相应的助剂，聚合物与稀释剂、助剂的重量配比为——聚合物∶稀释剂∶助剂＝1∶0～10∶0～2。
本发明，填料为活性填料，包括水泥或粉煤灰，或者为惰性填料，包括碳酸钙或滑石粉或细砂，或者为不同的填料组成的混合物。
本发明，流入式聚合物水泥混凝土面层中的多孔水泥混凝土由间断级配或者单一级配的碎石与砂、水泥、水组成，每立方米混凝土按重量配比为——水泥∶碎石∶砂∶水＝150～450kg∶1200～2200kg∶0～500kg∶60～180kg，形成富含孔隙的水泥混凝土。
本发明，聚合物混合料喷洒到多孔水泥混凝土面层的表面后，能在重力作用下沿着空隙流入多孔水泥混凝土面层的内部。
本发明的施工方法步骤如下：在清理过的水泥混凝土底层的表面，采用机械或者人工的方法将聚合物与填料按重量比1∶0～15均匀拌和，形成聚合物和填料的混合料，然后将混合料喷洒或涂刷在水泥混凝土底层上，形成粘结层，在粘结层中的材料未完全凝固前，按照重量配比将间断级配或者单一级配的碎石与砂、水泥、水采用机械或人工均匀搅拌，形成多孔水泥混凝土，采用摊铺机械或人工摊铺多孔水泥混凝土，利用摊铺机械或者人工实现多孔水泥混凝土的整平、压实，养护1-7天，然后采用机械或者人工的方法将聚合物与填料按重量比1∶0～5采用机械或人工均匀拌和，将聚合物与填料形成的混合料用机械喷洒在多孔水泥混凝土的表面，使流入的聚合物混合料依靠重力沿着孔隙流入到多孔水泥混凝土的内部，填充多孔水泥混凝土中的孔隙，从而形成流入式聚合物水泥混凝土面层，流入式聚合物水泥混凝土面层的聚合物混合料流入工序结束后养护1-7天。
本发明采用的流入式聚合物水泥混凝土，与现行的聚合物改性水泥混凝土有着很大的差别，具体表现为：
(1)本发明的流入式聚合物水泥混凝土与现行的聚合物改性水泥混凝土相比，其材料结构不同，与此相应的，配合比设计理论也不同：本发明申请的流入式聚合物水泥混凝土是利用聚合物混合料流入多孔混凝土中的孔隙构成的，因此，在聚合物含量、水泥含量等组分相同时，两者的物理化学性能、力学性能有较大的差别；与此相适应，配合比设计时，本发明考虑的问题也与传统的聚合物水泥混凝土有较大的差别。
(2)施工工艺明显不同。本发明申请的流入式聚合物水泥混凝土面层的施工程序为，首先采用摊铺机自摊平、自振实工艺施工富含孔隙的多孔水泥混凝土，摊铺后无需采用压路机碾压；然后采用流入的方法填充多孔水泥混凝土中的孔隙，最后形成流入式聚合物水泥混凝土面层，因此本发明的施工工艺简单方便，容易实现，便于推广。
而现行的聚合物改性水泥混凝土在施工时常采用振捣工艺施工；当采用涂刷工艺时，一次施工厚度小，难以适应道路路面的大规模施工。
综上，本发明是一种新的不同于现有各种路面结构的新型路面结构。路面既具有水泥混凝土高强度，又具聚合物混凝土的高柔性，既具有无机材料的稳定性，又具有有机材料的粘结能力，路面同时具有刚性路面与柔性路面的优点而各去其短。
本发明可以在保证优良的路用前提下大幅降低路面面层的厚度，带来显著的经济性；流入式聚合物水泥混凝土路面取材方便，施工简单、快捷。
四、附图说明
结合附图进一步说明本发明。
附图是本发明断面结构示意图。
图中：1——流入式聚合物水泥混凝土面层 2——粘结层
3——水泥混凝土底层
五、具体实施方式
下面一个实施例：
其结构为，水泥混凝土底层3、粘结层2、流入式聚合物水泥混凝土面层1，水泥混凝土底层3表面上有粘结层2，在粘结层2上有流入式聚合物水泥混凝土面层1。
首先清扫先期形成的水泥混凝土面层3，然后在其上人工铺刷起粘结作用的聚合物水泥浆，形成粘结层2，粘结层2的重量配比为——聚合物(丁苯橡胶乳液)∶填料(普通硅酸盐水泥PO42.5)∶水∶助剂(硅油消泡剂)＝1∶3∶1∶0.01，加入水稀释粘结层材料，以利于施工；1小时后，用水泥混凝土搅拌机配制具有一定干稠度、适合于沥青摊铺机自整平、自振实工艺的多孔水泥混凝土，其重量配比为——普通硅酸盐水泥PO42.5∶碎石(单级配，粒径5-10mm)∶砂∶水＝300∶1650∶50∶120，将搅拌均匀的混合料用自卸汽车运至施工现场，用沥青摊铺机摊铺，采用摊铺机的自整平、自振实工艺实现多孔水泥混凝土的整平、压实，形成富含孔隙的多孔水泥混凝土层1，不用压路机碾压，也不振捣；薄膜覆盖养生3天，然后在多孔水泥混凝土层的表面用机械喷洒聚合物混合料，聚合物混合料有一定的流动性，能够依靠重力流动、流入到多孔水泥混凝土的孔隙中去，所用的聚合物混合料，其重量配比为——聚合物(苯丙乳液)∶填料(普通硅酸盐水泥PO42.5+砂)∶水(稀释剂)∶助剂(硅油消泡剂)＝1∶3.1(其中：水泥为3，砂为0.1)：4.5：0.01，流入式聚合物水泥混凝土面层1的聚合物混合料流入工序结束后，采用塑料薄膜覆盖养护，养护期7天。
Claims (10)
1.一种水泥混凝土上的流入式聚合物水泥混凝土路面结构，包括有水泥混凝土底层(3)，其特征是：水泥混凝土底层(3)表面上有粘结层(2)，在粘结层(2)上形成富含孔隙的多孔水泥混凝土，然后在孔隙中流入聚合物混合料，形成流入式聚合物水泥混凝土面层(1)。
2.根据权利要求1所述的水泥混凝土上的流入式聚合物水泥混凝土路面结构，其特征是：水泥混凝土底层(3)为先期形成的水泥混凝土或者碾压水泥混凝土路面、广场、人行道。
3.根据权利要求1所述的水泥混凝土上的流入式聚合物水泥混凝土路面结构，其特征是：粘结层(2)是由聚合物或聚合物与填料按重量配比为——聚合物∶填料＝1∶0～15形成的不透水薄层，能与其下的水泥混凝土底层(3)和其上的流入式聚合物水泥混凝土面层(1)良好粘结。
4.根据权利要求1所述的水泥混凝土上的流入式聚合物水泥混凝土路面结构，其特征是：流入式聚合物水泥混凝土面层(1)是由多孔水泥混凝土中流入聚合物或聚合物与填料按重量配比为——聚合物∶填料＝1∶0～5组成的混合物形成。
5.根据权利要求3或4所述的水泥混凝土上的流入式聚合物水泥混凝土路面结构，其特征是：粘结层(2)与流入式聚合物水泥混凝土面层(1)所用的聚合物为聚合物树脂、聚合物粉末或聚合物乳液。
6.根据权利要求3或4所述的水泥混凝土上的流入式聚合物水泥混凝土路面结构，其特征是：粘结层(2)与流入式聚合物水泥混凝土面层(1)所用的聚合物或聚合物与填料的混合物加入相应的稀释剂进行稀释，加入相应的助剂，聚合物与稀释剂、助剂的重量配比为——聚合物∶稀释剂∶助剂＝1∶0～10∶0～2。
7.根据权利要求3或4所述的水泥混凝土上的流入式聚合物水泥混凝土路面结构，其特征是：填料为活性填料，包括水泥或粉煤灰，或者为惰性填料，包括碳酸钙或滑石粉或细砂，或者为不同的填料组成的混合物。
8.根据权利要求4所述的水泥混凝土上的流入式聚合物水泥混凝土路面结构，其特征是：流入式聚合物水泥混凝土面层(1)中的多孔水泥混凝土由间断级配或者单一级配的碎石与砂、水泥、水组成，每立方米混凝土按重量配比为——水泥∶碎石∶砂∶水＝150～450kg∶1200～2200kg∶0～500kg∶60～180kg，形成富含孔隙的水泥混凝土。
9.根据权利要求4所述的水泥混凝土上的流入式聚合物水泥混凝土路面结构，其特征是：聚合物混合料喷洒到多孔水泥混凝土面层(1)的表面后，能在重力作用下沿着空隙流入多孔水泥混凝土面层(1)的内部。
10.一种水泥混凝土上的流入式聚合物水泥混凝土路面结构施工方法，其特征是步骤如下：在清理过的水泥混凝土底层(3)的表面，采用机械或者人工的方法将聚合物与填料按重量配比1∶0～15均匀拌合，形成聚合物与填料的混合料，然后将混合料喷涂或涂刷在水泥混凝土底层(3)上，形成粘结层(2)，在粘结层(2)中的材料未完全凝固前，按照重量配比将间断级配或者单一级配的碎石与砂、水泥、水采用机械或人工均匀搅拌，形成多孔水泥混凝土，采用摊铺机械或人工摊铺多孔水泥混凝土，利用摊铺机械或者人工实现多孔水泥混凝土的整平、压实，养护1-7天，然后采用机械或者人工的方法将聚合物与填料按重量比为1∶0～5采用机械或人工均匀拌合，将聚合物与填料形成的混合料用机械喷洒在多孔水泥混凝土的表面，使流入的聚合物混合料依靠重力沿着孔隙流入到多孔水泥混凝土的内部，填充多孔水泥混凝土中的孔隙，从而形成流入式聚合物水泥混凝土面层(1)，流入式聚合物水泥混凝土面层(1)的聚合物混合料流入工序结束后养护1-7天。
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