一种水泥混凝土道面结构体系及其工程应用方法与流程

本发明涉及道面结构，尤其涉及一种水泥混凝土道面结构体系及其工程应用方法。

背景技术：

1、跑道、滑行道、机坪道面是机场最重要的基础设施，如何提升延长道面的使用寿命一直是机场工程研究的热点和难点，民航机场新建、扩建任务依然繁重，一些机场的服役环境严酷，工程质量面临更高的要求，道面耐久性提升的理论与方法是民航高质量发展的迫切需求。

2、目前普遍使用的机场水泥混凝土道面结构层由上而下分别为：水泥混凝土面层(单层)、隔离层(土工合成材料或沥青复合封层)、基层(通常为抗裂性一般的密级配水泥稳定碎石)、垫层，道面结构层设置于道基之上。水泥混凝土道面具有承载力强、建造成本较低、维护费用较少等优点，但是其耐久性问题较为突出，表现为机场混凝土道面平均结构寿命仅为20年左右，错台、断板、面层传荷失效、板底脱空和基层开裂等结构性病害较为普遍；另一方面面层剥落、麻面、抗滑不足、露石、掉边掉角等功能性能病害更为普遍。水泥混凝土道面功能性病害和结构性病害导致了道面维修频繁，维修费用增加，并且严重影响机场的运行安全和效率。

3、中国专利cn116239328a公开了一种高耐久性机场道面水泥混凝土专用混合料及其制备方法。该发明所述的专用混合料的应用，直接与水泥、砂、碎石、水作为原料制备机场道面水泥混凝土，提高了机场道面水泥混凝土的抗折强度、抗压强度以及耐久性、耐磨性，提高了机场道面水泥混凝土的使用寿命，有效降低了使用周期内的维护成本，从而减少了资源浪费和能源消耗。

4、但是现有技术中的机场水泥混凝土道面改进方案多采用传统单层混凝土结构，并且性能仍有待改进。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种水泥混凝土道面结构体系及其工程应用方法，更为稳固、使用寿命更长。

2、为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

3、本发明提供了一种水泥混凝土道面结构体系，由上而下包括表面功能增强型水泥混凝土上面层、绿色水泥混凝土下面层、沥青基排水功能层、抗裂水泥稳定碎石基层、变形协调粒料垫层和浅层强化道基；

4、所述表面功能增强型水泥混凝土上面层中含有胶凝材料、集料、水、外加剂和合成纤维；

5、所述绿色水泥混凝土下面层中含有水泥、集料、水和外加剂；

6、所述沥青基排水功能层中含有沥青、集料和纤维；

7、所述抗裂水泥稳定碎石基层中含有水泥、水和集料。

8、优选的，所述变形协调粒料垫层中含有级配碎石和/或级配砂砾；

9、所述浅层强化道基中含有山皮石填料。

10、优选的，所述表面功能增强型水泥混凝土上面层的厚度为80～160mm；

11、所述绿色水泥混凝土下面层的厚度为200～400mm；

12、所述沥青基排水功能层的厚度为40～60mm；

13、所述抗裂水泥稳定碎石基层的厚度为300～400mm；

14、所述变形协调粒料垫层的厚度为300～400mm；

15、所述浅层强化道基的厚度在300mm以上。

16、优选的，表面功能增强型水泥混凝土上面层中，所述胶凝材料中含有水泥和矿物掺合料，所述矿物掺合料选自硅灰、粉煤灰、磨细矿渣中的一种或几种；

17、表面功能增强型水泥混凝土上面层中，所述水泥为42.5级或52.5级硅酸盐水泥或者道路硅酸盐水泥，所述水泥的用量为300～360kg/m3；

18、表面功能增强型水泥混凝土上面层中，所述矿物掺合料的用量为50～120kg/m3；

19、表面功能增强型水泥混凝土上面层中，所述胶凝材料的用量为360～480kg/m3，所述胶凝材料的水胶比为0.32～0.37；

20、表面功能增强型水泥混凝土上面层中，所述集料中含有粗集料和天然砂，所述粗集料的材质选自玄武岩、石灰岩、花岗岩或砾石中的一种几种；

21、表面功能增强型水泥混凝土上面层中，所述天然砂的细度模数为2.3～3.5；

22、表面功能增强型水泥混凝土上面层中，所述天然砂选自河砂、湖砂和石英砂的一种或几种；

23、表面功能增强型水泥混凝土上面层中，所述外加剂中含有高性能减水剂和引气剂，所述减水剂选自高效减水剂和/或引气减水剂，所述外加剂的用量为1.0～5.0kg/m3；

24、表面功能增强型水泥混凝土上面层中，所述合成纤维选自改性聚酯、聚丙烯腈、聚酰胺、聚乙烯醇中的一种或几种；

25、所述合成纤维的用量为1.0～4.0kg/m3。

26、优选的，绿色水泥混凝土下面层中，所述水泥为道路硅酸盐水泥、硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥中的一种或几种，所述水泥的用量为310～350kg/m3，水灰比为0.38～0.44；

27、绿色水泥混凝土下面层中，所述外加剂为高效减水剂和/或引气减水剂，所述外加剂的添加量为1.0～4.0％；绿色水泥混凝土下面层中，所述集料中含有细集料和粗集料；

28、绿色水泥混凝土下面层中，所述细集料的细度模数为2.3～3.5；

29、和/或，所述细集料的材质选自玄武岩、石灰岩或花岗岩中的一种或几种

30、绿色水泥混凝土下面层中，所述粗集料的材质选自混凝土再生骨料、碎石、破碎砾石中的一种或几种。

31、优选的，沥青基排水功能层中，所述沥青为重交70号沥青；

32、沥青基排水功能层中，所述集料中含有粗集料、细集料和矿粉，所述粗集料对沥青的粘附性在4级以上，所述粗集料的材质选自玄武岩、石灰岩或花岗岩中的一种或几种，所述细集料的砂当量在60％以上，亚甲基蓝值在25g/kg以下，所述矿粉的材质选自石灰岩和/或岩浆岩；

33、沥青基排水功能层中，所述纤维选自木质素纤维和/或聚酯纤维，

34、所述纤维的添加量为0.1～0.3％；

35、抗裂水泥稳定碎石基层中，所述水泥的添加量为3～5％；

36、抗裂水泥稳定碎石基层中，所述集料为骨架密实型级配集料；

37、抗裂水泥稳定碎石基层中，所述集料中含有粗集料和细集料，所述粗集料的材质选自玄武岩、石灰岩、花岗岩或混凝土再生骨料中的一种或几种，所述细集料的材质选自玄武岩、石灰岩或花岗岩中的一种或几种。

38、优选的，所述抗裂水泥稳定碎石基层中设置有预制型排水条带构筑物。

39、优选的，所述排水条带构筑物的原料为预制透水混凝土；

40、所述预制透水混凝土的空隙率为15～25％，透水系数在4.0mm/s以上；

41、所述预制透水混凝土中含有水泥、集料、水、外加剂和胶结料；

42、预制透水混凝土中，所述水泥为硅酸盐水泥和/或普通硅酸盐水泥；

43、所述预制透水混凝土中，水泥的添加量为240～300kg/m3；

44、预制透水混凝土中，所述集料中含有粗集料和细集料；

45、预制透水混凝土中，所述粗集料的材质选自玄武岩、石灰岩或花岗岩中的一种或几种。

46、本发明还提供了上述水泥混凝土道面结构体系在机场道面工程中的应用方法。

47、本发明提供了上述水泥混凝土道面结构体系的工程应用方法，包括以下步骤：

48、通过换填土、振动碾压、冲碾、强夯中的一种或几种方法施工得到浅层强化道基；

49、在所述浅层强化道基之上通过摊铺碾压施工得到变形协调粒料垫层；

50、在所述变形协调粒料垫层之上通过分次摊铺一次碾压成型、整体成型、分次摊铺分次碾压成型中的一种或几种方法施工得到抗裂水泥稳定碎石基层；

51、在所述抗裂水泥稳定碎石基层之上依次撒布改性乳化沥青粘层油和透层油，撒布后通过热拌热铺工艺施工得到沥青基排水功能层；

52、在所述沥青基排水功能层上铺设土工布；

53、在所述土工布之上通过摊铺施工得到绿色水泥混凝土下面层；

54、在所述绿色水泥混凝土下面层之上通过摊铺施工得到表面功能增强型水泥混凝土上面层。

55、本发明的有益效果：

56、本发明提供的水泥混凝土道面结构体系中各结构层或功能层通过其所处的位置和性能相配合，共同解决了机场水泥混凝土道面抗冻、抗滑、抗冲击等功能性能衰减快的问题，显著延长道面的功能寿命，并且避免了单层高性能混凝土费用高的问题；解决了水泥混凝土道面基层动水冲刷、脱空、开裂和道基变形等引起的混凝土板结构支撑体系失效问题，避免混凝土板因支撑体系不稳定产生的开裂、断板、错台等结构性病害，延长道面的结构寿命。

57、将本发明提供的水泥混凝土道面结构体系应用至机场道面施工，可提升道面服役期间的结构性能和各项功能性能，使水泥混凝土道面服役时间提高至40年以上，减少道面的维护成本和全生命周期费用，提高机场的运行安全性和运行效率。