一種道路路面或機(jī)場(chǎng)道面鋪裝結(jié)構(gòu)、制備方法及管模的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于道路材料領(lǐng)域，具體來說，設(shè)及一種道路路面或機(jī)場(chǎng)道面鋪裝結(jié)構(gòu)、制 備方法及管模。
【背景技術(shù)】
[0002] 道路路面、機(jī)場(chǎng)道面常采用水泥混凝±作為道路路面和機(jī)場(chǎng)道面材料，水泥混凝 ±具有其原材料來源廣泛、制作工藝簡(jiǎn)便，應(yīng)用方便等優(yōu)點(diǎn)。然而水泥混凝±路面板、道面 板也存在抗拉強(qiáng)度低、初性差和裂縫易擴(kuò)展等缺點(diǎn)，混凝±的抗彎拉強(qiáng)度比抗壓強(qiáng)度低得 多，在輪載作用下當(dāng)彎拉應(yīng)力超過混凝±的極限抗彎拉強(qiáng)度時(shí)，水泥混凝±面板便會(huì)產(chǎn)生 斷裂破壞，且在荷載重復(fù)作用下，由于疲勞效應(yīng)混凝±板會(huì)在低于其極限抗彎拉強(qiáng)度時(shí)出 現(xiàn)破壞。此外，混凝±板厚度方向的溫差會(huì)使板產(chǎn)生溫度翅曲應(yīng)力，對(duì)混凝±板受力不利。 水泥混凝±是脆性材料，它在斷裂時(shí)的相對(duì)拉伸變形很小，對(duì)地基變形的適應(yīng)能力不足，± 基和基層的變形對(duì)混凝±板的影響很大，不均勻的基礎(chǔ)變形會(huì)造成混凝±板與基層脫空， 產(chǎn)生過大的彎拉應(yīng)力。根據(jù)《公路水泥混凝±路面設(shè)計(jì)規(guī)范JTGD40-2011》，進(jìn)行水泥混凝 ±路面設(shè)計(jì)時(shí)，取混凝±板的抗彎拉強(qiáng)度作為設(shè)計(jì)指標(biāo)，滿足荷載疲勞應(yīng)力與溫度疲勞翅 曲應(yīng)力之和不超過混凝±的抗彎拉強(qiáng)度。水泥混凝±機(jī)場(chǎng)道面設(shè)計(jì)與路面設(shè)計(jì)類似，根據(jù) 板邊臨界荷位處的彎拉應(yīng)力來進(jìn)行設(shè)計(jì)。由于水泥混凝±的運(yùn)些特點(diǎn)，加上環(huán)境因素（水 分等）的作用，容易造成由板底開裂向上擴(kuò)展形成的裂縫，W及板底脫空現(xiàn)象，進(jìn)而導(dǎo)致斷 板等嚴(yán)重病害，運(yùn)些缺點(diǎn)嚴(yán)重影響了混凝±路面（道面）面層材料的耐久性和使用壽命，因 此改善水泥混凝±路面（道面）材料的性能，尤其是抗彎拉性能顯得尤為重要。
[0003] 實(shí)際水泥混凝±路面（道面）在車輛荷載（飛機(jī)荷載）作用下，由于水泥混凝±為 脆性材料，抗壓模量高，而抗拉強(qiáng)度遠(yuǎn)低于抗壓強(qiáng)度，所W首要考慮水平拉應(yīng)力的影響。荷 載作用下路面（道面）面層內(nèi)水平應(yīng)力狀況可W簡(jiǎn)述為：上部區(qū)域受高壓應(yīng)力、中部區(qū)域?yàn)?應(yīng)力過渡區(qū)域、下部區(qū)域受高拉應(yīng)力，從上至下為最大水平壓應(yīng)力到最大水平拉應(yīng)力逐漸 過渡，尤其是在底部對(duì)混凝±的抗拉性能要求最高。然而普通的混凝±由于施工時(shí)為均勻 拌和，可W視為均質(zhì)的材料，其各個(gè)位置的力學(xué)性能基本一致，水泥混凝±板力學(xué)性能沿著 板厚方向是無變化的，運(yùn)并不符合路面（道面）面層內(nèi)部的實(shí)際應(yīng)力分布的特點(diǎn)，尤其是抗 拉強(qiáng)度沿厚度方向一致，在實(shí)際荷載作用下水泥混凝±板板底處產(chǎn)生的最大拉應(yīng)力易超過 抗拉強(qiáng)度而產(chǎn)生裂縫而破壞。另外，普通水泥混凝±為脆性材料，變形能力較差，其彈性模 量遠(yuǎn)高于基層（如水泥穩(wěn)定粒料），因而兩者之間的變形協(xié)調(diào)能力較差，致使混凝±板板底 容易因脫空而產(chǎn)生過大的彎拉應(yīng)力，進(jìn)而導(dǎo)致開裂破壞。所W，對(duì)路面（道面）面層結(jié)構(gòu)的 性能改善使其力學(xué)性能能夠漸變，更為契合混凝±路面（道面）面層的實(shí)際受力狀況，并且 降低混凝±路面（道面）面層底部的模量并增強(qiáng)其變形性能，使其與基層具有良好的變形 協(xié)調(diào)能力，W滿足路面（道面）的使用要求具有重要研究意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 技術(shù)問題：本發(fā)明實(shí)施例所要解決的技術(shù)問題是：提供一種道路路面或機(jī)場(chǎng)道面 鋪裝結(jié)構(gòu)，作為路面或道面的面層，其力學(xué)性能適應(yīng)水泥混凝±面層應(yīng)力沿厚度方向的漸 變分布的規(guī)律，不易斷裂，使用壽命長(zhǎng)；同時(shí)，還提供該鋪裝結(jié)構(gòu)的制備方法，能夠制備出性 能梯度分布的鋪裝結(jié)構(gòu)；還提供一種管模，能夠?qū)崿F(xiàn)鋪裝結(jié)構(gòu)管狀試件的取出和攤平，并使 得鋪裝結(jié)構(gòu)預(yù)制塊的表面具有抗滑性能。
[0005] 技術(shù)方案：為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明實(shí)施例采用如下的技術(shù)方案：
[0006] 一種道路路面或機(jī)場(chǎng)道面鋪裝結(jié)構(gòu)，該鋪裝結(jié)構(gòu)包括W下組分：粗集料、細(xì)集料、 水泥、水、纖維、減水劑、促凝早強(qiáng)劑和消泡劑，組成比例為：按重量計(jì)，粗集料60~65份，細(xì) 集料39~43份、水泥25~28份，水11~13份，減水劑0. 5~0. 6份，促凝早強(qiáng)劑0. 012~ 0. 016份，消泡劑0. 05~0. 06份，纖維體積占鋪裝結(jié)構(gòu)總體積的0. 60 %~0. 85 % ;該鋪 裝結(jié)構(gòu)包括從頂面到底面依次設(shè)置的粗集料層、粗細(xì)集料過渡層、細(xì)集料層和纖維層，其 中，粗集料層包括粗集料、細(xì)集料、纖維、水泥和水；在粗集料層中，粗集料的體積含量介于 52%~60%，細(xì)集料的體積含量介于10%~13% ;粗細(xì)集料過渡層包括粗集料、細(xì)集料、纖 維、水泥和水；在粗細(xì)集料過渡層中，粗集料的體積含量介于39%~45%，細(xì)集料的體積含 量介于25%~30% ;細(xì)集料層包括細(xì)集料、纖維、水泥和水；在細(xì)集料層中，細(xì)集料的體積 含量介于50%~55%，纖維在在細(xì)集料層的體積含量占纖維總體積含量的17%~22%;纖 維層包括纖維、細(xì)集料、水泥和水；在纖維層中，細(xì)集料的體積含量介于36 %~40 %，纖維 在纖維層的體積含量占纖維總體積含量的50%~55%;粗集料和細(xì)集料組成的集料的平均 粒徑沿著厚度方向從粗集料層頂面到纖維層底面呈梯度逐漸減小；從粗集料層的頂面到粗 細(xì)集料過渡層的底面，粗集料的體積含量呈梯度逐漸減??；從粗集料層的頂面到細(xì)集料層 的底面，細(xì)集料的體積含量呈梯度逐漸增大；從粗集料層的頂面到纖維層的底面，纖維的體 積含量呈梯度逐漸增大。
[0007] 一種上述的道路路面或機(jī)場(chǎng)道面鋪裝結(jié)構(gòu)的制備方法，該制備方法包括W下步 驟：
[0008] S10 :在混凝±攬拌筒中，加入粗集料、細(xì)集料和水泥，形成混合物；干拌混合物， 使得各組分混合均勻；
[0009] S20 :向混合物中加入水、減水劑和消泡劑，然后攬拌，形成混凝±拌合物；
[0010] S30 :向步驟S20制備的混凝±拌合物中加入纖維，攬拌均勻，得到纖維混凝±拌 合物；
[0011] S40 :將步驟S30制備的纖維混凝±拌合物和促凝早強(qiáng)劑加入離屯、機(jī)的管模中，運(yùn) 行離屯、機(jī)，使纖維混凝±拌合物沿管模內(nèi)壁均勻分布，且內(nèi)部形成空腔；然后逐步提高轉(zhuǎn) 速，增大離屯、力，在離屯、機(jī)中逐漸形成鋪裝結(jié)構(gòu)的粗集料層、粗細(xì)集料過渡層、細(xì)集料層和 纖維層，制備出管狀的新拌鋪裝結(jié)構(gòu)；
[0012] S50:管狀的新拌鋪裝結(jié)構(gòu)初凝后，拆卸管模，將管狀的新拌鋪裝結(jié)構(gòu)取出并攤平， 形成矩形狀；
[0013] S60:矩形狀的新拌鋪裝結(jié)構(gòu)終凝后，將履帶從新拌鋪裝結(jié)構(gòu)上拆卸，對(duì)新拌鋪裝 結(jié)構(gòu)養(yǎng)護(hù)，從而制成鋪裝結(jié)構(gòu)預(yù)制塊。
[0014] 作為優(yōu)選例，所述的步驟S10中，攬拌筒的轉(zhuǎn)速為60~l(K)r/min，干拌時(shí)間為2~ 3min〇
[0015] 作為優(yōu)選例，所述的步驟S20中，攬拌筒的轉(zhuǎn)速為60~10化/min,攬拌時(shí)間8~ lOmin。
[0016] 作為優(yōu)選例，所述的步驟S30中，攬拌筒的轉(zhuǎn)速為150~24化/min,攬拌時(shí)間為 16~20min;所述的纖維的密度為1. 2~1. 6g/cm3,拉伸強(qiáng)度大于lOOOMPa。
[0017] 作為優(yōu)選例，所述的步驟S40中，在管模內(nèi)壁固定一層履帶，并在履帶的表面涂刷 隔離劑；履帶內(nèi)表面設(shè)有平行于履帶寬度方向的凸起條紋，相鄰條紋間距不相等。
[0018] 作為優(yōu)選例，所述的步驟S40中，離屯、機(jī)的起始轉(zhuǎn)速為45~60r/min，運(yùn)行時(shí)間為 3~5min，使纖維混凝±拌合物沿管模內(nèi)壁均勻分布，且內(nèi)部形成空腔。
[0019] 作為優(yōu)選例，所述的步驟S40中，逐步提高轉(zhuǎn)速是指：先逐漸提升轉(zhuǎn)速至130~ 14化/min,并維持5~7min，在最外側(cè)形成粗集料層；然后逐漸提升轉(zhuǎn)速至160~18化/ min,并維持8~lOmin，在粗集料層內(nèi)側(cè)逐漸形成粗細(xì)集料過渡層和細(xì)集料層；最后逐漸提 升轉(zhuǎn)速至200~215;r/min，并維持6~9min，在細(xì)集料層內(nèi)側(cè)形成纖維層。
[0020] 作為優(yōu)選例，所述的步驟S50中，初凝時(shí)間為80~90min;所述的步驟S60中，終 凝時(shí)間為270~285min，所述的養(yǎng)護(hù)是對(duì)鋪裝結(jié)構(gòu)覆蓋塑料薄膜進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間為28 天。
[0021] 一種道路路面或機(jī)場(chǎng)道面鋪裝結(jié)構(gòu)制備方法中的管模，該管模包括至少3個(gè)管模 片、隔離塊和履帶，相鄰管模片之間活動(dòng)連接，且隔離塊位于兩個(gè)管模片之間，隔離塊分別 與相鄰的管模片固定連接，管模片