[發明專利]超高性能混凝土表面與上面層之間的嵌石結構及施工方法

在審

• 申請號: 201710032448.5
• 申請日: 2017-01-16
• 公開（公告）號: CN107059529A
• 公開（公告）日: 2017-08-18
• 發明（設計）人: 李嘉;王萬鵬;邵旭東;黃政宇
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: E01C7/14
• 分類號: E01C7/14
• 代理公司: 長沙朕揚知識產權代理事務所(普通合伙)43213
• 代理人: 楊斌

技術領域

本發明涉及混凝土鋪面施工領域，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構及其施工方法。

背景技術

超高性能混凝土是近年來迅速發展起來的一種纖維增強水泥基復合材料，因其抗壓強度高、超高韌性、表面致密且耐久性良好等優勢，成功應用于重要鋪面結構。為保護該結構不受車輛荷載直接機械損傷，在超高性能混凝土表面鋪設上面層，以滿足車輛行駛性能要求。

由于超高性能混凝土材料組分內不包含粗骨料，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構，降低鋼筋保護層厚度；同一厚度的超高性能混凝土的抗折能力也會相應下降，雖可通過增加超高性能混凝土厚度彌補，但明顯增加結構自重，提高工程造價。

②之后的維護工程，更換舊面層時，要重新刻槽或對原刻槽進行清理，存在進一步破壞超高性能混凝土結構，且增加結構鋼筋銹蝕風險。

2、拋丸法

①超高性能混凝土表面實施拋丸，只能產生細觀紋理的粗糙面,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觀尺度的表面構造。

②在抗滑移性能和抗剪能力方面，超高性能混凝土表面細觀構造存在不足。

③拋丸方式下，常溫(20℃)時超高性能混凝土與瀝青上面層層間抗剪強度可滿足工程要求；但在高溫(60℃)下，層間抗剪強度大幅下降，不能滿足受力要求，存在高溫穩定性不足而出現層間剪切破壞的風險。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：針對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題，特別是炎熱地區、重交通、特重交通道路，或者是連續長、陡縱坡路段，橋面鋪裝等對抗滑移及抗剪強度要求較高的工程，本發明構建超高性能混凝土表面宏觀與細觀多尺度紋理結構，強化嵌鎖力與粘結力的協同作用，全面提升超高性能混凝土與上面層層間抗剪強度與抗滑移性能，為此設計了一種超高性能混凝土表面與上面層之間的嵌石結構及其施工方法。

為解決上述技術問題，本發明首先公開了一種超高性能混凝土表面與上面層之間的嵌石結構，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、粘結層和上面層；所述粘結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，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使所述超高性能混凝土基層與上面層之間形成宏觀與細觀多尺度嵌鎖結構。

進一步的，所述超高性能混凝土基層的表面構造深度TD＝1.0～2.0mm。

進一步的，所述碎石在超高性能混凝土基層內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；因為超高性能混凝土密布纖維，若碎石太粗，將嚴重擾動表面結構、且壓入困難；太細起不了嵌固作用。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合。

進一步的，所述碎石的撒布數量為所述超高性能混凝土基層表面積的40％～80％。

進一步的，所述凹凸表面中平均凹陷深度為3～6mm。

進一步的，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℃層間斜剪強度在1.0MPa以上。

然后本發明公開了一種上述超高性能混凝土表面與上面層之間的嵌石結構的施工方法，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，嵌入深度為碎石粒徑的2/5～3/5，形成凹凸表面；