一种装配式超韧性道路结构体系的制作方法

本申请属于土木工程道路建筑，涉及一种基于纤维增强混凝土复合材料的装配式长寿命超韧性路面结构体系。

背景技术：

1、随着水泥工业的发展，中国的大、中城市的干道以及飞机场跑道大规模采用水泥混凝土路面。传统水泥混凝土路面是以水泥浆为胶凝材料，以粗细骨料提供强度的一种路面，具有刚度大、强度高、耐磨性能好等优点。

2、传统的水泥混凝土路面结构主要使用水泥稳定碎石作为基层，然后直接在基层上浇筑c15的素混凝土作为面层，相邻面层块之间用光圆钢筋进行连接。在道路修建完成后，由于雨水侵蚀、温度应力、车轮荷载等各种外部因素的影响，底基层易产生裂缝进而传播至基层，最后反射至面层，导致混凝土路面板分为数块，破坏路面结构的完整性，进而逐步丧失路面整体刚度，直至最后完全失去承载力而丧失使用功能。

3、传统的混凝土道路结构体系如图1所示，它主要由15～20厘米厚的水泥稳定碎石刚性底基层、15厘米厚的c15混凝土刚性基层以及24～30厘米厚的c30混凝土刚性面层构成，三个刚性层的总厚度约为54～60厘米，虽然该道路结构体系及其所采用的弹性设计理论一直沿用至今，但是出现了断板折角等痼疾难以克服，制约了普通混凝土道路结构的进一步发展。

技术实现思路

1、本申请主要是克服现有道路结构设计理论的不足之处，提出一种弹塑性大变形的道路设计理论并构造一种结构简单、耐久性能良好、阻止面层开裂的新型长寿命的路面结构体系。

2、本申请的目的可以通过以下技术方案来实现：

3、一种装配式超韧性道路结构体系，其特征在于，路面结构自下而上依次为：刚性基层3、半刚性垫层2和超韧性面层1。

4、进一步的，所述刚性基层3作为承重的道路基层；所述超韧性面层1作为道路面层；所述半刚性垫层2设置于刚性基层3和超韧性面层1之间，可有效阻断从刚性基层3反射上来的裂缝，从而有效避免了超韧性面层1的开裂而引起整个道路结构的破坏。进一步的，所述刚性基层3与路基同宽，采用低收缩的c15水泥混凝土材料，可以降低收缩敏感性。

5、进一步的，所述半刚性垫层2采用沥青混凝土材料，其弹性模量相对较低，不仅可以适配超韧性面层在车辆荷载作用下产生的弯拉变形，还可以有效阻断从刚性基层反射上来的裂缝，从而有效避免了超韧性面层的开裂而引起整个道路结构的破坏。

6、进一步的，所述装配式超韧性面层1选用纤维增强的混凝土复合材料，抗拉弯强度较高，承载力和耐久性能优越。

7、进一步的，所述道路结构体系各个功能层的厚度范围：所述刚性基层3厚度为15厘米左右；所述半刚性垫层2厚度为2～4厘米；所述装配式超韧性面层1厚度为7～10厘米。

8、进一步的，所述超韧性面层1为模块化预制的装配式的超韧性面层，其一侧配置有连接用的预埋钢筋，其另一侧配置有用来插入预埋钢筋的预埋管，通过将预埋钢筋连接至相邻超韧性面层的预埋管内实现道路面层的装配。

9、进一步的，所述的装配式超韧性面层，其预埋钢筋为螺纹钢筋，其预埋管为塑料管。

10、本申请选用新型超韧性水泥基混凝土作为道路面层的材料，而且引入了弹塑性大变形的道路结构设计理论，与现有技术相比，本申请具有以下特点：

11、(1)道路结构体系构造清晰简单，厚度大大减小，便于施工并能保证质量，不仅造价降低，而且寿命更长。

12、(2)选用的超韧性面层，其优异的抗弯拉能力可以使其厚度比传统混凝土路面厚度减少三分之二以上，并且承载力和耐久性提升明显。而且，超韧性面层采用模块化预制、可装配的施工方式，不仅加快了施工进度同时保证了道路面层的质量。

13、(3)半刚性垫层的使用，不仅可以适应超韧性面层在车辆荷载作用下产生的弯拉变形，还可以有效阻断从刚性基层反射上来的裂缝，从而有效避免了超韧性面层的开裂而引起整个道路结构的破坏。

技术特征：

1.一种装配式超韧性道路结构体系，其特征在于，该道路结构自下而上依次为：刚性基层(3)、半刚性垫层(2)和超韧性面层(1)。

2.根据权利要求1所述的装配式超韧性道路结构体系，其特征在于，所述刚性基层(3)作为承重的道路基层；所述超韧性面层(1)作为道路面层；所述半刚性垫层(2)设置于刚性基层(3)和超韧性面层(1)之间，用于阻断从刚性基层(3)反射上来的裂缝，从而避免超韧性面层(1)的开裂而引起整个道路结构的破坏。

3.根据权利要求2所述的装配式超韧性道路结构体系，其特征在于，所述刚性基层(3)与路基同宽，采用低收缩的c15水泥混凝土材料，以降低收缩敏感性。

4.根据权利要求2所述的装配式超韧性道路结构体系，其特征在于，所述半刚性垫层(2)采用沥青混凝土材料，其弹性模量较超韧性面层(1)相对较低，其作用是适配超韧性面层在车辆荷载作用下产生较大的弯拉变形，阻断从刚性基层(3)反射上来的裂缝，从而避免了超韧性面层(1)的开裂而引起整个道路结构体系的破坏。

5.根据权利要求2所述的装配式超韧性道路结构体系，其特征在于，所述超韧性面层(1)选用纤维增强的混凝土复合材料。

6.根据权利要求2所述的装配式超韧性道路结构体系，其特征在于，所述刚性基层(3)厚度为15厘米；所述半刚性垫层(2)厚度为2～4厘米；所述超韧性面层(1)厚度为7～10厘米。

7.根据权利要求2所述的装配式超韧性道路结构体系，其特征在于，所述的超韧性面层(1)为模块化预制的装配式的超韧性面层，其一侧配置有连接用的预埋钢筋(5)，其另一侧配置有用来插入预埋钢筋的预埋管(4)，通过将预埋钢筋连接至相邻超韧性面层(1)的预埋管内实现道路面层的装配。

8.根据权利要求7所述的装配式超韧性道路结构体系，其特征在于，所述的超韧性面层(1)，其预埋钢筋为螺纹钢筋，其预埋管为塑料管。

技术总结本申请属于土木工程道路建筑技术领域，提出了一种装配式超韧性道路结构体系，该道路结构自下而上依次为：刚性基层(3)、半刚性垫层(2)和超韧性面层(1)。本申请道路结构体系构造清晰简单，厚度大大减小，便于施工并能保证质量，不仅造价降低，而且寿命更长；超韧性面层优异的抗弯拉能力可以使其厚度比传统混凝土路面厚度减少三分之二以上，并且承载力和耐久性提升明显，超韧性面层采用模块化预制、可装配的施工方式，不仅加快了施工进度同时保证了面层的质量；半刚性垫层不仅可以适应超韧性面层在车辆荷载作用下产生的弯拉变形，还可以有效阻断从刚性基层反射上来的裂缝，从而有效避免了面层的开裂而引起整个路面结构的破坏。技术研发人员：郑越,刘忠,范金国,冯春恒,孙传胜,王晓冬,王伟清,张国锋,张强,郑逸群受保护的技术使用者：秦皇岛市公路养护服务中心技术研发日：20230630技术公布日：2024/6/5