專利名稱：適用大噸位汽車的高強鋼纖維混凝土路面結構及施工方法
技術領域：
本發明屬于公路水泥混凝土路面結構及施工方法技術領域，尤其涉及一種適用大噸位汽車的高強鋼纖維混凝土路面結構及施工方法。
背景技術：
在礦山露天開采中，為提高運輸效率，提高產能，大噸位汽車運輸普遍采用，特別是汽車荷載在300-360噸范圍應用較廣。現在采場、排土場的固定公路均為一般泥結和級配碎石路面，路面標準較低，運輸成本較大。目前交通部門普遍采用的水泥混凝土路面最大荷載為汽車陽噸，結構為面層、連接層和基層三層，即(1)面層為C30-40水泥混凝土，厚度20-30cm ； (2)連接層為水泥穩定碎石，厚度15-20cm ； (3)基層為當地材料，一般采用碎石、穩定土等材料，厚度15-20cm，該路面結構在300-360噸汽車荷載作用下，將直接發生板面斷裂、破損和路基沉降等現象，造成路面結構整體破壞。在300噸汽車荷載作用下的公路目前只有在德興銅礦南山1#廢石隧道進行了試驗，詳見礦業快報2000年9月18期《礦用電動汽車剛性路面修復實踐》和礦業快報2003 年9月9期《復合剛性路面力學測試及破壞機理分析》，該路面結構如下路面為復合剛性路面，分三層，(1)墊層采用C20普通混凝土直接澆筑在基巖上，基巖上無浮渣，混凝土厚 30cm, (2)基層采用C40鋼筋混凝土 Φ 16螺紋鋼，雙向配筋，網度0150X200，混凝土厚 30cm。(3)面層C40鋼纖維混凝土澆筑，鋼纖維規格為0. 2mmX0. 3mmX (25 35)mm，摻量體積比21，該層層厚20cm，該路面結構存在以下不足(1)最大試驗汽車荷載為300噸以下，不能滿足360噸汽車荷載的行駛要求；(2)路面造價達1000元/m2，大規模推廣困難；路基為基巖，使用面窄；(4)面層混凝土為C40，抗彎拉強度僅為4.37ΜΡ 1，不是高標號混凝土。

發明內容
本發明的目的是提供一種路面結構抗彎拉強度高、耐磨性好和使用年限長的適用大噸位汽車的高強鋼纖維混凝土路面結構。本發明的再一個目的是提供一種適用大噸位汽車的高強鋼纖維混凝土路面結構的施工方法。本發明目的是是通過以下技術方案這樣實現的。本發明適用大噸位汽車的高強鋼纖維混凝土路面結構，其特征在于自下而上包括風化巖路基、路基補強灌漿料、水泥穩定碎石連接層和鋼纖維混凝土面層，所述的水泥穩定碎石連接層的攤鋪厚度為40-60cm，所述的鋼纖維混凝土面層厚度40-60cm。所述的水泥穩定碎石連接層的原料以級配碎石作骨料，采用膠凝材料和灰漿攪拌而成。所述的鋼纖維混凝土面層所用的混凝土標號為C60-C80，其原料每立方米重量配比為
4水泥52. 5# 水泥 380-480kg/m3 粉煤灰40-60kg/m3 礦渣微粉40-60 kg/m3 水=130-140 kg/m3 砂30-36 kg/m3 碎石1250-1160 kg/m3 減水劑 2-2. 3 kg/m3 鋼纖維62. 4-93. 6 kg/m3。一種適用大噸位汽車的高強鋼纖維混凝土路面結構的施工方法，其特征在于包括下列步驟
a、對風化巖路基進行清理、夯實；
b、采用路基補強灌漿料對風化巖石路基進行補強，其灌漿料厚度5-lOcm，嵌入深度 2_3cm ；
C、攤鋪水泥穩定碎石連接層，制作水泥穩定碎石連接層的原料，以級配碎石作骨料與膠凝材料和灰漿攪拌而成，攤鋪厚度40-60cm，然后壓實；
d、鋪設鋼纖維混凝土面層，制作鋼纖維混凝土，其鋼纖維混凝土所用的混凝土標號為 C60-C80，其原料每立方米重量配比為
水泥52. 5# 水泥 380-480kg/m3 粉煤灰40-60kg/m3 礦渣微粉40-60 kg/m3 水=130-140 kg/m3 砂30-36 kg/m3 碎石1250-1160 kg/m3 聚羧酸系高性能減水劑2-2. 3 kg/m3 鋼纖維62. 4-93. 6 kg/m3
將上述原料攪拌后均勻攤鋪成厚度為40-60cm的高強耐磨鋼纖維混凝土路面層，壓
實；
e、進行養護，完成施工。本發明的優點是
由于本發明在路面施工過程中加厚了混鋪碎石層、水泥穩定碎石連接層和高強混凝土面層各層的厚度，其厚度40-60cm，比一般混凝土路面20-30cm厚20-30cm以上；且面層采用特制的高強耐磨鋼纖維混凝土，并在混凝土中摻入亂向分布的短鋼纖維，形成的一種新型的多相復合材料，這些亂向分布的鋼纖維能夠有效地阻礙混凝土內部微裂縫的擴展及宏觀裂縫的形成，顯著地改善了混凝土的抗拉、抗彎、抗沖擊及抗疲勞性能，具有較好的延性。 與現有技術相比不僅路面結構強度高、耐磨性好，而且使用年限也長。經檢驗。(1)本發明的適用大噸位汽車的高強混凝土路面結構的面層采用特制的高強耐磨鋼纖維混凝土，其混凝土路面抗彎拉強度由普通混凝土的5Mpa，提高到ll-13Mpa以上，完全滿足在300-360大噸位汽車荷載作用下的使用要求；(2)基層采用水泥穩定碎石，其彈性模量可達3000Mpa，，滿足在300-360大噸位汽車荷載作用下上下層力的專遞和擴散的要求；
(3)灌漿料補強后的風化巖路基回彈模量達到550Mpa以上。可以滿足在300-360大噸位汽車荷載作用下力專遞、擴散和沉降的要求。


圖1為本發明的結構示意圖。
具體實施例方式
下面結合附圖對本發明作進一步說明。如圖1所示，本發明的適用大噸位汽車的高強鋼纖維混凝土路面結構，其特征在于自下而上包括風化巖路基4、路基補強灌漿料3、水泥穩定碎石連接層2和鋼纖維混凝土面層1，所述的水泥穩定碎石連接層2的攤鋪厚度為40-60cm，所述的鋼纖維混凝土面層1 厚度 40-60cm。所述的水泥穩定碎石連接層2的原料以級配碎石作骨料，采用膠凝材料和灰漿攪拌而成。所述的鋼纖維混凝土面層1所用的原料為標號C60的混凝土，每立方米重量配比為
水泥52. 5# 水泥 380kg/m3 粉煤灰50kg/m3 礦渣微粉50 kg/m3 水130 kg/m3 砂30 kg/m3 碎石1250 kg/m3
外加劑聚羧酸系高性能減水劑2. 2 kg/m3 鋼纖維62. 4kg/m3
本發明適用大噸位汽車的高強鋼纖維混凝土路面結構的施工方法，包括下列步驟 a、對風化巖路基進行清理、夯實；本發明的風化巖路基是指巖石在太陽輻射、大氣、 水和生物作用下出現破碎、疏松及礦物成分次生變化的現象。導致上述現象的作用稱風化作用，將此風化巖石直接作為路基使用，統稱為風化巖路基。b、采用路基補強灌漿料對風化巖石路基進行補強，其灌漿料厚度5cm，嵌入深度 2cm ；其灌漿料為現有技術是以高強度材料作為骨料，以水泥作為結合劑，輔以高流態、微膨脹、防離析等物質配制而成。它在施工現場加人一定量的水，攪拌均勻后即可使用。灌漿料具有自流性好，快硬、早強、高強、無收縮、微膨脹；無毒、無害、不老化、對水質及周圍環境無污染，自密性好、防銹等特點。C、攤鋪水泥穩定碎石連接層，制作水泥穩定碎石連接層的原料，以級配碎石作骨料與膠凝材料和灰漿攪拌而成，攤鋪厚度40-60cm，然后壓實；
本發明的水泥穩定碎石亦為常規技術是以級配碎石作骨料，采用現有的膠凝材料和足夠的灰漿體積填充骨料的空隙，按嵌擠原理攤鋪壓實。其壓實度接近于密實度，強度主要靠碎石間的嵌擠鎖結原理，同時有足夠的灰漿體積來填充骨料的空隙。
d、鋪設鋼纖維混凝土面層，制作鋼纖維混凝土，其鋼纖維混凝土所用的混凝土標號為C60-C80，其原料每立方米重量配比為
水泥52. 5# 水泥 380-480kg/m3 粉煤灰40-60kg/m3 礦渣微粉40-60 kg/m3 水=130-140 kg/m3 砂30-36 kg/m3 碎石1250-1160 kg/m3 聚羧酸系高性能減水劑2-2. 3 kg/m3 鋼纖維62. 4-93. 6 kg/m3
將上述原料攪拌后均勻攤鋪成厚度為40-60cm的鋼纖維混凝土路面層，壓實； e、進行養護，完成施工。本發明的鋼纖維混凝土 強度等級為C60及以上的混凝土。一般把C10-C50稱為普通強度等級混凝土，C60-C90強度等級為高強度混凝土，ClOO以上稱超高強混凝土，
高強耐磨鋼纖維混凝土，并在混凝土中摻入亂向分布的短鋼纖維，形成的一種新型的多相復合材料，這些亂向分布的鋼纖維能夠有效地阻礙混凝土內部微裂縫的擴展及宏觀裂縫的形成，顯著地改善了混凝土的抗拉、抗彎、抗沖擊及抗疲勞性能，具有較好的延性。與現有技術相比不僅路面結構強度高、耐磨性好，而且使用年限也長。高強耐磨鋼纖維混凝土抗彎拉強度由普通混凝土的5Mpa，提高到ll_13Mpa以上， 滿足在300-360大噸位汽車荷載作用下的使用要求。
實施例本發明所述的混凝土面層所用的原料每立方米標號C60的混凝土的重量配比為 水泥52. 5# 水泥 380kg/m3
粉煤灰50kg/m3 礦渣微粉50 kg/m3 水130 kg/m3 砂30 kg/m3 碎石1250 kg/m3
外加劑聚羧酸系高性能減水劑2. 2 kg/m3 鋼纖維62. 4kg/m3
其高強耐磨鋼纖維混凝土抗彎拉強度由普通混凝土的5Mpa，提高到11. 9Mpa以上。本發明采用高強耐磨鋼纖維混凝土路面結構替代原泥結和級配碎石路面，從而達到提高整個路面結構強度的目的，上述路面結構的采用，可以大大提高現有礦山大噸位汽車行駛的路面標準，從而達到降低運輸成本和減少道路維修費用目的。
權利要求
1.一種適用大噸位汽車的高強鋼纖維混凝土路面結構，其特征在于自下而上包括風化巖路基、路基補強灌漿料、水泥穩定碎石連接層和鋼纖維混凝土面層，所述的水泥穩定碎石連接層的攤鋪厚度為40-60cm，所述的鋼纖維混凝土面層厚度40-60cm。
2.根據權利要求1所述的適用大噸位汽車的高強鋼纖維混凝土路面結構，其特征在于所述的水泥穩定碎石連接層的原料以級配碎石作骨料，采用膠凝材料和灰漿攪拌而成。
3.根據權利要求1所述的適用大噸位汽車的高強鋼纖維混凝土路面結構，其特征在于所述的鋼纖維混凝土面層所用的混凝土標號為C60-C80，其原料每立方米重量配比為水泥52. 5# 水泥 380-480kg/m3 粉煤灰40-60kg/m3 礦渣微粉40-60 kg/m3 水=130-140 kg/m3 砂30-36 kg/m3 碎石1250-1160 kg/m3 減水劑 2-2. 3 kg/m3 鋼纖維62. 4-93. 6 kg/m3。
4.根據權利要求3所述的適用大噸位汽車的高強鋼纖維混凝土路面結構，其特征在于所述的減水劑為聚羧酸系高性能減水劑。
5.根據權利要求3所述的適用大噸位汽車的高強鋼纖維混凝土路面結構，其特征在于所述的鋼纖維混凝土面層所用的混凝土標號為C60，其原料每立方米重量配比為水泥52. 5# 水泥 380kg/m3 粉煤灰50kg/m3 礦渣微粉50 kg/m3 水130 kg/m3 砂30 kg/m3 碎石1250 kg/m3外加劑聚羧酸系高性能減水劑2. 2 kg/m3 鋼纖維62. 4kg/m3。
6.一種權利要求1-3任意一項所述的適用大噸位汽車的高強鋼纖維混凝土路面結構的施工方法，其特征在于包括下列步驟a、對風化巖路基進行清理、夯實；b、采用路基補強灌漿料對風化巖石路基進行補強，其灌漿料厚度5-lOcm，嵌入深度 2_3cm ；C、攤鋪水泥穩定碎石連接層，制作水泥穩定碎石連接層的原料，以級配碎石作骨料與膠凝材料和灰漿攪拌而成，攤鋪厚度40-60cm，然后壓實；d、鋪設鋼纖維混凝土面層，制作鋼纖維混凝土，其鋼纖維混凝土所用的混凝土標號為 C60-C80，其原料每立方米重量配比為 水泥52. 5# 水泥 380-480kg/m3 粉煤灰40-60kg/m3 礦渣微粉40-60 kg/m3水130-140 kg/m3 砂30-36 kg/m3 碎石1250-1160 kg/m3 聚羧酸系高性能減水劑2-2. 3 kg/m3 鋼纖維62. 4-93. 6 kg/m3將上述原料攪拌后均勻攤鋪成厚度為40-60cm的鋼纖維混凝土路面層，壓實； e、進行養護，完成施工。
全文摘要
本發明涉及一種適用大噸位汽車的高強鋼纖維混凝土路面結構及施工方法。其特征在于自下而上包括風化巖路基、路基補強灌漿料、水泥穩定碎石連接層和鋼纖維混凝土面層，其施工方法是a、對風化巖路基進行清理、夯實；b、采用路基補強灌漿料對風化巖石路基進行補強，厚度5-10cm，嵌入深度2-3cm；c、攤鋪水泥穩定碎石連接層，厚度40-60cm，然后壓實；d、攤鋪鋼纖維混凝土路面層，厚度為40-60cm；e、養護、成品。本發明采用鋼纖維混凝土路面結構替代原泥結和級配碎石路面，有效地阻礙混凝土內部微裂縫的擴展及宏觀裂縫的形成，顯著地改善了混凝土的抗拉、抗彎、抗沖擊及抗疲勞性能，具有較好的延性。
文檔編號E01C7/14GK102561139SQ20121000978
公開日2012年7月11日 申請日期2012年1月13日 優先權日2012年1月13日
發明者姚秀華, 姜科, 孫子德, 張玉輝, 朱萬剛, 李海臣, 李榮海, 王瑞, 蓋江, 遲淑萍 申請人:鞍鋼集團礦業公司