CN1847528A

CN1847528A - 一种施工简便的水泥混凝土超薄路面

Info

Publication number: CN1847528A
Application number: CN 200610066294
Authority: CN
Inventors: 姚行厚
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2006-04-03
Filing date: 2006-04-03
Publication date: 2006-10-18

Abstract

本发明属于一种施工简便的水泥混凝土超薄路面结构，它主要由基层和面层构成。做法是：在基层表面撒铺一层3至5cm厚的大石子(砾石或碎石)，要求均匀铺满。基层为有结合料的半刚性基础时，要求工人用木夯或铁锨拍打石子，使石子嵌入基层1cm左右，浇筑水泥混凝土后，路面底层与基层表面的一层3至5cm厚的大石子粘接在一起，即构成厚12cm的超薄路面。在车轮荷载下，路面底层将发生应力集中现象：即荷载将垂直或顺着大石子周围倾斜向下传向基层、传向垫层、传向土基，从而充分发挥了水泥混凝土的抗压性能，路面底层的水平弯拉应力变得很小。超薄路面每平方米可省造价人民币40元左右，1公里高速路(双向八车道)可省人民币80万元左右。

Description

一种施工简便的水泥混凝土超薄路面

本发明属于一种公路水泥混凝土超薄路面结构，特别涉及于机场道面、港口码头、市政及厂矿道路、广场铺面等工程领域。

众所周知，传统的路面薄板的受力状态是上层受压，下层受拉，而水泥混凝土的力学性能是抗压性能好，抗拉性能差，两者相差7倍以上，当板底因弯拉应力过大而断裂时，板上层的压应力远没有达到极限应力。此外，板中部的拉压应力也很小，所以说，薄板路面大约有70％材料没有充分发挥作用。

本发明的目的首先在于要改变路面薄板的受力性能，使板底的弯拉应力大大减小(约为1MPa以下)，轮载将垂直或倾斜向下传向基层，以便充分发挥水泥混凝土的抗压能力，从而可以减少路面厚度。本发明提出一种施工简便的超薄路面结构，厚度为12公分。

本发明的超薄路面结构的技术方案是：它主要由基层和面层构成，其特征是在基层表面撒铺一层3至5cm厚的大石子(砾石或碎石)，要求均匀铺满。当基层是贫混凝土、沥青混合料、水泥稳定土、石灰稳定土等结合料的半刚性基础，则在基层表面撒铺一层3至5cm厚的大石子(砾石或碎石)，要求均匀铺满，要用木夯或铁锹拍打石子，使石子嵌入基层表面1cm左右，再浇筑路面水泥混凝土，厚12cm。

本发明的超薄路面结构的施工方法十分简便：

1.当地基、垫层、基层完工后，按上述要求在基层表面撒铺一层大石子(砾石或碎石)，厚3至5cm，要求均匀铺满。如基层是贫混凝土、沥青混合料、水泥稳定土、石灰稳定土等有结合料的半刚性基础，撒铺一层3至5cm的大石子(砾石或碎石)后，要求用木夯或铁锹拍打大石子，使其嵌入基层表面1cm左右。

2.不需要支装模板，不设胀缩缝，路面不切缝，可以像沥青路面一样大面积摊铺。使用滑模摊铺机或沿道路纵向支模进行半机械化施工(高12cm)，是为了使路面更加平整；三、四级公路可使用碾压混凝土；山区缺电时，浇筑路面水泥混凝土可使用木制长条夯夯实、平整、抹平路面，养生即可。

3.养护。

按照以上施工步骤，即构成本发明水泥混凝土超薄路面，厚度为12cm。

附图说明：

图1为本施工简便的水泥混凝土超薄路面结构的实施例之一的透视图；

在图1中：1-路面结构；2-面层；3-基层；4-面层底部的大石子层。

本发明的超薄路面结构有以下五个特点：

1.浇筑路面水泥混凝土时，路面底部的水泥砂浆渗入3至5cm厚的一层大石子的孔缝中，则路面底部不是混凝土，而是水泥砂浆稳定石子，石子的弹性模量高，路面上层的混凝土的弹性模量低，轮载下，将发生应力集中现象，这种应力方向和轮载方向一致，都是垂直向下或沿石子周围倾斜向下，从而充分发挥了水泥混凝土的抗压能力，因此它可以减薄到12cm厚。过去传统的教科书上常把应力集中描述为坏现象，本发明巧妙地利用了应力集中现象，改变了薄板路面的受力状态。

2.超薄路面的力学模型不是“薄板”，原因有三：一是超薄路面材料不是均匀连续；二是超薄路面材料不是各向同性；三是超薄路面与薄板路面的受力状态完全不同，这个问题可以用三维有限元进行理论计算，也可以用激光光弹性实验进行应力分析，超薄路面的受力状态呈现出“厚壳”的特征。有人会说，宏观看，超薄路面在轮载下仍是一块受弯板，底层仍有水平方向的弯拉应力。不错，弹性地基上的超薄路面仍会受弯变形，但因超薄路面刚度大，水平方向的弯拉应力小，它与荷载应力的合力方向仍是倾斜向下。

3.超薄路面底层的温度翘曲应力将比超薄路面降低很多，这是因为路面底层的结构是“水泥沙浆稳定石子”，石子的导热系数比沙浆的导热系数大，石子要热胀，但受到沙浆的阻止，路面底层中部的温度比路边高，温度翘曲应力将从路面底层的中部向路边迅速衰减(普通路面温度翘曲应力将从板底向板边迅速积累增加)，它只能用三维有限元求得数值解，也可以用激光光弹性实验进行应力分析，这将十分费钱费力。

4.取消接缝，不设胀缩缝，路面不切缝。有人认为不可思议，不理解。这是因为水平面内的胀缩(包括弯拉应力及温度翘曲应力造成的胀缩很小)很小，所以超薄路面可以像沥青路面一样大面积摊铺，十分复杂的接缝问题迎刃而解。高等级公路及机场道面为了平整及面层拉毛(增大摩擦系数)可纵向支装横板。

5.本发明的超薄路面的根据有三：一是三维有限元的理论计算；二是经过长沙交通学院强度测试，在5吨荷载作用下，厚12cm的超薄路面的最大弯拉应力为1.57mpa，而厚24cm的普通路面的最大弯拉应力为1.60mpa，二者相当；三是发明人在数十年的施工经验及从事空心路面、超薄路面结构的力学分析，使施工技术一步一步的简化。

综上所述，本发明的超薄路面优点有二：一是经济效益巨大，每平方米路面造价可省人民币40元左右，1公里高速路(双向8车道)可省人民币80万元左右；机场超薄路面厚20cm，每平方米可省人民币60元左右，一座机场可省人民币数千万元；二是施工简便，将受到施工企业的欢迎。

结论：从古到今，任何技术创新，都要经过观察、实验、假设、理论这样的发展过程，超薄路面经过了十余年的历程，将得到进一步的发展。

Claims

1.一种水泥混凝土超薄路面结构，它主要由路面和基层构成，其特征是在基层表面撒铺一层3至5cm厚的大石子(砾石或碎石)，要求均匀铺满，当浇筑水泥混凝土路面时，路面底层的水泥砂浆将渗入这一层大石子孔隙中，即构成厚12cm的超薄路面。它的力学模型不是“薄板”，而类似于“厚壳”。

2.一种水泥混凝土超薄路面结构，它主要由路面和基层构成，其特征在于基层是贫混凝土，沥青混合料、水泥稳定土、石灰稳定土等有结合料的半刚性基础，在其表面撒铺一层3至5cm厚的大石子(砾石或碎石)要求均匀铺满，用木夯或铁锹拍打石子，使石子嵌入基层1cm左右，再浇筑水泥混凝土路面，厚12cm。

3.一种水泥混凝土超薄路面结构，它主要由路面和基层构成，超薄路面取消胀缝、缩缝，可以大面积摊铺。高等级公路可纵向支装模板，目的是为了路面更加平整，低等级公路可以不支模板，使用碾压混凝土。贫困县、乡、山区修水泥混凝土路面时，没有电，可使用石夯夯实基础，用木制长条夯夯实路面水泥混凝土，瓦工抹平路面即可。超薄路面面层不切缝。

4.一种水泥混凝土超薄路面结构，它主要由路面和基层构成，它涉及于机场道面、港口码头，市政及厂矿道路、广场铺面等工程领域，即普通(道)路面可按超薄路面要求施工，减薄50％板厚。但机场道面、港口码头基层表面铺的这层石子厚度应是超薄道面厚度的1/4至1/3，即5至6cm，码头应是7至10cm。