本發(fā)明涉及混凝土鋪面施工領(lǐng)域，尤其涉及一種超高性能混凝土表面與上面層之間的嵌石結(jié)構(gòu)及其施工方法。
背景技術(shù)：
：超高性能混凝土是近年來(lái)迅速發(fā)展起來(lái)的一種纖維增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料，因其抗壓強(qiáng)度高、超高韌性、表面致密且耐久性良好等優(yōu)勢(shì)，成功應(yīng)用于重要鋪面結(jié)構(gòu)。為保護(hù)該結(jié)構(gòu)不受車(chē)輛荷載直接機(jī)械損傷，在超高性能混凝土表面鋪設(shè)上面層，以滿足車(chē)輛行駛性能要求。由于超高性能混凝土材料組分內(nèi)不包含粗骨料，顆粒粒徑一般小于1mm，成型后表面致密且光滑，為此，通常采用硬刻槽法、拋丸法以增加嵌鎖力和抗滑移水平，效果比較好。但這兩種方法也存在問(wèn)題：1、硬刻槽法①表面刻槽深度3mm～4mm，寬度3mm～5mm，間距7mm～10mm，將破壞超高性能混凝土結(jié)構(gòu)，降低鋼筋保護(hù)層厚度；同一厚度的超高性能混凝土的抗折能力也會(huì)相應(yīng)下降，雖可通過(guò)增加超高性能混凝土厚度彌補(bǔ)，但明顯增加結(jié)構(gòu)自重，提高工程造價(jià)。②之后的維護(hù)工程，更換舊面層時(shí)，要重新刻槽或?qū)υ滩圻M(jìn)行清理，存在進(jìn)一步破壞超高性能混凝土結(jié)構(gòu)，且增加結(jié)構(gòu)鋼筋銹蝕風(fēng)險(xiǎn)。2、拋丸法①超高性能混凝土表面實(shí)施拋丸，只能產(chǎn)生細(xì)觀紋理的粗糙面,這是由于超高性能混凝土材料組分中不包含粗骨料，故拋丸工藝只能形成細(xì)觀尺度的表面構(gòu)造。②在抗滑移性能和抗剪能力方面，超高性能混凝土表面細(xì)觀構(gòu)造存在不足。③拋丸方式下，常溫(20℃)時(shí)超高性能混凝土與瀝青上面層層間抗剪強(qiáng)度可滿足工程要求；但在高溫(60℃)下，層間抗剪強(qiáng)度大幅下降，不能滿足受力要求，存在高溫穩(wěn)定性不足而出現(xiàn)層間剪切破壞的風(fēng)險(xiǎn)。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是：針對(duì)超高性能混凝土表面與上面層之間可能存在的剪切破壞問(wèn)題，特別是炎熱地區(qū)、重交通、特重交通道路，或者是連續(xù)長(zhǎng)、陡縱坡路段，橋面鋪裝等對(duì)抗滑移及抗剪強(qiáng)度要求較高的工程，本發(fā)明構(gòu)建超高性能混凝土表面宏觀與細(xì)觀多尺度紋理結(jié)構(gòu)，強(qiáng)化嵌鎖力與粘結(jié)力的協(xié)同作用，全面提升超高性能混凝土與上面層層間抗剪強(qiáng)度與抗滑移性能，為此設(shè)計(jì)了一種超高性能混凝土表面與上面層之間的嵌石結(jié)構(gòu)及其施工方法。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明首先公開(kāi)了一種超高性能混凝土表面與上面層之間的嵌石結(jié)構(gòu)，包括超高性能混凝土基層、超高性能混凝土基層表面嵌固的碎石、粘結(jié)層和上面層；所述粘結(jié)層位于所述超高性能混凝土基層與碎石形成的表面的上部，所述上面層位于所述粘結(jié)層的上面，所述碎石的一端嵌固在所述超高性能混凝土基層內(nèi)，而另一端則向所述上面層凸起；所述超高性能混凝土基層的上表面因受所述碎石的擠壓而形成凹凸表面；所述碎石和凹凸表面的布設(shè)使所述超高性能混凝土基層與上面層之間形成宏觀與細(xì)觀多尺度嵌鎖結(jié)構(gòu)。進(jìn)一步的，所述超高性能混凝土基層的表面構(gòu)造深度td＝1.0～2.0mm。進(jìn)一步的，所述碎石在超高性能混凝土基層內(nèi)的嵌入深度為其粒徑的2/5～3/5，該種嵌入深度與超高性能混凝土的嵌固效果最佳。進(jìn)一步的，所述碎石形狀為多面體，其材料為石英砂或玄武巖，其粒徑為4.75～9.5mm；因?yàn)槌咝阅芑炷撩懿祭w維，若碎石太粗，將嚴(yán)重?cái)_動(dòng)表面結(jié)構(gòu)、且壓入困難；太細(xì)起不了嵌固作用。所述碎石表面潔凈干燥或裹覆與超高性能混凝土一致的砂漿料，砂漿料的主要成分與超高性能混凝土一樣，所以在碎石表面裹覆一薄層，可以使得碎石與超高性能混凝土結(jié)合。進(jìn)一步的，所述碎石的撒布數(shù)量為所述超高性能混凝土基層表面積的40％～80％。進(jìn)一步的，所述凹凸表面中平均凹陷深度為3～6mm。進(jìn)一步的，所述上面層為瀝青混凝土、改性瀝青混凝土、瀝青瑪蹄脂碎石、環(huán)氧瀝青混凝土、superpave或novachip的任一一種或者多種組合形成的瀝青混合料，所述瀝青混合料的厚度控制為10mm～60mm；或者所述上面層為薄層聚合物罩面，所述薄層聚合物罩面的厚度控制為6mm～25mm。進(jìn)一步的，所述超高性能混凝土基層與上面層的常溫下層間斜剪強(qiáng)度在1.5mpa以上，所述超高性能混凝土基層與上面層的60℃層間斜剪強(qiáng)度在1.0mpa以上。然后本發(fā)明公開(kāi)了一種上述超高性能混凝土表面與上面層之間的嵌石結(jié)構(gòu)的施工方法，包括以下步驟：1)鋪筑超高性能混凝土基層后，在超高性能混凝土基層未初凝之前撒布碎石；2)將碎石壓入超高性能混凝土基層內(nèi)，嵌入深度為碎石粒徑的2/5～3/5，形成凹凸表面；3)超高性能混凝土基層高溫蒸養(yǎng)后，自然冷卻，采用壓縮空氣進(jìn)行表面吹掃，去掉表面浮漿及松動(dòng)的碎石；4)在凹凸表面上噴灑粘結(jié)材料形成粘結(jié)層，所述粘結(jié)層選用高黏度改性瀝青或熱瀝青,其用量0.8～1.4l/m2，或選用改性乳化瀝青，用量0.3～0.6l/m2；5)在超高性能混凝土基層上的凹凸表面上設(shè)置上面層，使碎石完全與上面層結(jié)合形成整體，所述上面層采用瀝青混合料。進(jìn)一步的，所述步驟4)中，粘結(jié)層采用環(huán)氧樹(shù)脂類(lèi)材料，用量為0.9～1.3kg/m2，所述步驟5)中，上面層采用聚合物混凝土。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：通過(guò)堅(jiān)硬的碎石一部分固結(jié)在超高性能混凝土中，另一部分固結(jié)在上面層中，增強(qiáng)界面嵌鎖力，在超高性能混凝土表面構(gòu)建宏觀與細(xì)觀多尺度紋理結(jié)構(gòu)，強(qiáng)化嵌鎖力與粘結(jié)力的協(xié)同作用，同時(shí)，結(jié)合粘結(jié)層的黏結(jié)材料的黏結(jié)作用，有效阻止上面層在基層界面的滑移，大幅提升超高性能混凝土與上面層之間的抗滑移性能、抗剪性能以及高溫穩(wěn)定性。下面將參照附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。附圖說(shuō)明構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分的附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中：圖1是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例公開(kāi)的超高性能混凝土表面與上面層之間的嵌石結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例公開(kāi)的超高性能混凝土表面與上面層之間的嵌石結(jié)構(gòu)第一局部放大示意圖；圖3是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例公開(kāi)的超高性能混凝土表面與上面層之間的嵌石結(jié)構(gòu)第二局部放大示意圖。圖例說(shuō)明：1、超高性能混凝土基層；2、碎石；3、凹凸表面；4、粘結(jié)層；5、上面層。具體實(shí)施方式以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，但是本發(fā)明可以由權(quán)利要求限定和覆蓋的多種不同方式實(shí)施。本發(fā)明首先公開(kāi)了一種超高性能混凝土表面與上面層之間的嵌石結(jié)構(gòu)，如圖1-圖3所示，包括超高性能混凝土基層1、粘結(jié)層4和上面層5，粘結(jié)層4位于超高性能混凝土基層1的上面，上面層5位于粘結(jié)層4的上面，在本實(shí)施例中，超高性能混凝土基層1與上面層5之間嵌布有大量的碎石2；碎石2一端嵌固在超高性能混凝土基層1內(nèi)，而另一端則嵌固在上面層5內(nèi)。超高性能混凝土基層1的上表面因受碎石2的擠壓而形成有一凹凸表面3；碎石2和凹凸表面3的布設(shè)使超高性能混凝土基層1與上面層5之間形成嵌鎖結(jié)構(gòu)。通過(guò)該種結(jié)構(gòu)，大幅提高了超高性能混凝土基層1表面與上面層5之間的抗滑移性能、抗剪性能以及高溫穩(wěn)定性。其中，在本實(shí)施例中，碎石2形狀為多面體，采用石英砂，其粒徑為4.75mm～9.5mm，因?yàn)槌咝阅芑炷撩懿祭w維，若碎石太粗，將嚴(yán)重?cái)_動(dòng)表面結(jié)構(gòu)、且壓入困難；太細(xì)起不了嵌鎖作用。撒布數(shù)量為超高性能混凝土基層1表面積的60％。同時(shí)，在使用時(shí)碎石2表面潔凈干燥，碎石2在超高性能混凝土基層1內(nèi)的嵌入深度為碎石粒徑的3/5，此時(shí)，碎石與超高性能混凝土的嵌固效果最佳。而超高性能混凝土基層1表面的凹凸面3平均深度為4mm，表面的構(gòu)造深度td＝1.0～2.0mm，優(yōu)選的，表面的構(gòu)造深度td＝1.8mm，此時(shí)具有更好的抗滑移效果。在具體施工應(yīng)用時(shí)，上面層5可以為瀝青混凝土、改性瀝青混凝土、瀝青瑪蹄脂碎石、環(huán)氧瀝青混凝土或superpave或novachip的一種或者多種的組合，其厚度為10mm～60mm，在本實(shí)施例中，上面層5采用35mm瀝青瑪蹄脂碎石(stonemasticasphalt)?？蛇x的，上面層5的鋪設(shè)材料為薄層聚合物混凝土罩面，其厚度為6mm～25mm。然后，本發(fā)明公開(kāi)了上述超高性能混凝土表面與上面層之間的嵌石結(jié)構(gòu)的施工方法，包括以下步驟：1)鋪筑超高性能混凝土基層1后，在超高性能混凝土基層1未初凝之前撒布碎石2；2)將碎石2壓入超高性能混凝土基層1內(nèi)，嵌入深度為碎石粒徑的2/5～3/5，形成凹凸表面3；3)超高性能混凝土基層1高溫蒸養(yǎng)后，自然冷卻，采用壓縮空氣進(jìn)行表面吹掃，去掉表面浮漿及松動(dòng)的碎石；4)在凹凸表面3上噴灑黏結(jié)材料形成粘結(jié)層4，粘結(jié)層4選用高黏度改性瀝青或熱瀝青,其用量0.8～1.4l/m2，或選用改性乳化瀝青，用量0.3～0.6l/m2；5)在超高性能混凝土基層1上的凹凸表面3上設(shè)置上面層5，使碎石2完全與上面層5結(jié)合形成整體，上面層5采用瀝青混合料?？蛇x的，在實(shí)際施工過(guò)程中，上述施工方法的步驟4)中，粘結(jié)層4采用環(huán)氧樹(shù)脂類(lèi)材料，用量為0.9～1.3kg/m2，步驟5)中，上面層5采用聚合物混凝土，也可以達(dá)到優(yōu)良的效果。進(jìn)一步的，在本實(shí)施例中，對(duì)成型后的超高性能混凝土光面、拋丸與嵌石進(jìn)行表面紋理橫向?qū)Ρ仍囼?yàn)，結(jié)果如表1所示(其中光面為超高性能混凝土表面不作處理)：表1超高性能混凝土表面紋理構(gòu)造深度表面類(lèi)型光面刻槽拋丸嵌石td/mm0.510.660.52～0.601.0～2.0從表1可看出,超高性能混凝土表面拋丸后，其表面構(gòu)造深度td略高于未經(jīng)處理的光面，但明顯不及嵌石(即嵌入碎石2)的效果。同時(shí)，將拋丸法與嵌石法進(jìn)行抗剪強(qiáng)度橫向?qū)Ρ仍囼?yàn),超高性能混凝土與瀝青上面層層間斜剪試驗(yàn)結(jié)果如表2所示(其中，拋丸1指采用拋丸機(jī)對(duì)uhpc表面拋丸，表面構(gòu)造深度td＝0.54mm；拋丸2指采用拋丸機(jī)對(duì)uhpc表面拋丸，表面構(gòu)造深度td＝0.58mm；60％嵌石指撒布碎石的數(shù)量為超高性能混凝土基層1表面積的60％，碎石粒徑為4.75mm～9.5mm；80％嵌石指撒布碎石的數(shù)量為超高性能混凝土基層1表面積的80％，碎石粒徑為4.75mm～9.5mm。):表2超高性能混凝土與瀝青上面層層間斜剪試驗(yàn)結(jié)果從表2可看出,拋丸方式下，常溫(20℃)時(shí)超高性能混凝土與瀝青上面層層間抗剪強(qiáng)度可達(dá)0.71～0.80mpa，滿足工程要求，高溫(60℃)下，層間抗剪強(qiáng)度為0.41～0.45mpa，因而存在高溫穩(wěn)定性不足而出現(xiàn)層間剪切破壞的風(fēng)險(xiǎn)；但是采用嵌石方式，不僅斜剪強(qiáng)度遠(yuǎn)大于其它方法的測(cè)試結(jié)果，而且其受高溫的影響最小，具有明顯的優(yōu)勢(shì)。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。當(dāng)前第1頁(yè)12