专利名称：一种具有梯度功能的高耐久水泥混凝土路面板的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种具有梯度功能的高耐久水泥混凝土路面板，属于道路建筑材 料技术领域。
背景技术：
当前，公路水泥混凝土路面所承受的来自外荷载及环境破坏作用日益加重，如车 辆超载日益严重，路面冲刷、磨耗、冰冻、水破坏、化学侵蚀等使得公路路面的工作环境条件 要比其他一些建筑物更为复杂和严重，路面损毁的事例时有发生；更有甚者，许多路面在投 入使用后不久，即发生破坏，要使用大量人力、财力来进行维修。而分析水泥混凝土路面破 坏原因，除了考虑外界环境的复杂性外，还可以从混凝土路面板结构特征进行分析。当前 水泥混凝土路面板通常采用单层设计方法，厚度一股220mm 280mm，不论板底还是表面层 都是单一混凝土材料形式，而硬化水泥混凝土面板由于强度较高、刚性大，与路面板底部的 半刚性基层材料之间往往存在不一致性问题，在强度、弹性模量、变形特征以及界面粘结等 诸多方面存在较大差异，往往会导致服役过程中的路面板底脱空、水损害、变形开裂、滑移 等病害，影响路面结构使用功能，甚至导致不均勻沉降，引发耐久性破坏。因此，大量资料表 明，水泥混凝土路面的损坏往往不是面层材料本身的问题，而是半刚性基层与面层之间诸 多不匹配性所导致的破坏。梯度功能设计方法是指采用先进的复合技术，将两种或两种以上不同性质的材料 组分进行复合，使其组分和结构达到连续梯度变化，而使内部组分间复合界面消失，缓和材 料内部的不均勻突变特性，得到性能呈连续平稳变化的新型非均质复合材料。它是为适应 宇航、航空、先进动力等高新技术领域对材料提出的苛刻要求，而提出的先进设计理念。因 此，将梯度功能设计方法，引入到水泥混凝土路面结构设计中，对面层材料进行逐层设计， 并对不同层混凝土的界面进行均勻过渡处理，实现从混凝土板底到表面层的强度、变形模 量、粘结性能、耐久性的梯度变化，同时对表面结构进行特殊耐久性设计，提升表面抗渗、耐 磨、以及抗滑性能，有效提升面层材料对外界复杂作用效应的适应能力，将可形成我国原创 性的、具有自主知识产权的、整体上达到国际先进水平的新型公路路面水泥混凝土材料及 结构体系，大幅度延长混凝土材料的耐久性及路面结构的服役寿命。当前，梯度功能设计方法主要集中在航空航天、机械、电子、医学能先进复合材料 领域，而在土木工程材料中的应用尚未见大规模开展，尤其在道路建筑材料领域，水泥混凝 土面层的单层设计仍是主流。尽管在施工技术及成本上，梯度功能水泥混凝土路面板要增 加一定的投入，但综合考虑后期维护及使用寿命，则表现出更高的性价比。
实用新型内容本实用新型的目的在于克服现有技术的不足而提供一种高抗渗、耐磨、抗滑性的 具有梯度功能的高耐久水泥混凝土路面板，该路面板结构将梯度功能设计方法引入到水泥 混凝土路面板设计中，将面板结构进行逐层设计并均勻过渡，缓解面层混凝土与基层材料之间的性能非一致性，提升路面整体结构的耐久性。为了实现上述目的，本实用新型的技术方案是一种具有梯度功能的高耐久水泥 混凝土路面板，其从上至下依次由高强度抗滑表面层、中强度混凝土过渡层、复合混凝土界 面过渡层、低强度普通混凝土层组成。本实用新型中，所述的低强度普通混凝土层的厚度约为路面板总厚度的1/3 1/2。本实用新型中，所述的中强度混凝土过渡层的厚度约为路面板总厚度的1/3。本实用新型中，所述的高强度抗滑表面层的厚度为30 50mm。本实用新型采用了梯度功能设计方法，将传统的水泥混凝土路面板进行逐层设 计，分为底部的C15 C25低强度普通混凝土层、中间的C30 C40中强度混凝土过渡层、 复合混凝土界面过渡层以及C50高强度抗滑表面层。其中复合混凝土界面过渡层处于低强 度混凝土层和中强度混凝土过渡层之间，通过界面压印工艺人工获得，以实现不同强度混 凝土性能的均勻过渡。与现有技术相比，表现出如下优点(1)实现了水泥混凝土路面板从 板底到表面的不同功能过渡，缓解了面层混凝土与基层材料之间的性能非一致性。(2)提高了路面板表面综合使用功能，如高抗渗、耐磨、抗滑性等，改善了整体结 构耐久性。(3)拓展了梯度功能材料研究领域，为道路材料及结构理论突破提供了新的探索 途径及研究思路。
图1是本实用新型路面板结构示意图。图1中1一一低强度混凝土层；2——复合混凝土界面过渡层；3——中强度混凝 土过渡层；4——高强度抗滑表面层。
具体实施方式
为了更好地理解本实用新型，
以下结合附图对本实用新型作进一步地描述。参见附图，本实用新型其从上至下依次由高强度抗滑表面层4、中强度混凝土过渡 层3、复合混凝土界面过渡层2、低强度普通混凝土层1组成。本实用新型中，低强度普通混凝土层1由C15 C25混凝土制成，其厚度约为路面 板总厚度的1/3 1/2。本实用新型中，中强度混凝土过渡层3由C30 C40混凝土制成，其厚度约为路面 板总厚度的1/3，且上表面作拉毛工艺。本实用新型中，复合混凝土界面过渡层2位于低强度混凝土层1和中强度混凝土 过渡层3之间，通过界面压印工艺获得。本实用新型中，所述的高强度抗滑表面层4由高抗滑、抗渗的无粗骨料C50混凝土 制成，厚度为30 50mm。本实用新型中，所述的复合混凝土界面过渡层2由低强度混凝土层1和中强度混 凝土过渡层3相互融合、渗透而成，以实现从下层材料到上层材料的均勻过渡，其厚度视界 面压印深度而定。[0022]在路面板结构中，C15 C25低强度普通混凝土层1厚度约为路面板厚度的1/3 1/2，C30 C40中强度混凝土过渡层3厚度约为路面板厚度的1/3，复合混凝土界面过渡层 2位于低强度混凝土层1和中强度混凝土过渡层3之间，通过界面压印工艺人工获得，C50 高强度抗滑表面层4由高抗滑、抗渗的无粗骨料C50混凝土制成，厚度30 50mm。所述的水泥混凝土路面板，采用连续施工方式，低强度普通混凝土层1、复合混凝 土界面过渡层压印工艺2、中强度混凝土过渡层3、高强度抗滑表面层4顺次浇注或施工，不 需等待混凝土硬化。先成型底部的C15 C25低强度普通混凝土层1，粗骨料可采用与半 刚性基层相同的大粒径骨料，以保证与基层材料的一致性以及相互渗透、粘结；在刚成型完 的低强度普通混凝土层1表面采用压印模具进行表面的压印工艺，压印出折线形界面区或 网格形界面过渡区，在其上均勻浇注C30 C40中强度混凝土过渡层3，在界面过渡区与下 层材料均勻融合和渗透；然后在中强度混凝土过渡层3表面进行适当拉毛处理，并浇注C50 高强度抗滑表面层，该层材料采用了无粗骨料高致密混凝土，提高了硬化后材料抗渗性及 强度，并掺入一定量的抗滑、耐磨介质材料以提升表面抗滑及耐磨功能。
权利要求一种具有梯度功能的高耐久水泥混凝土路面板，其特征在于其从上至下依次由高强度抗滑表面层(4)、中强度混凝土过渡层(3)、复合混凝土界面过渡层(2)、低强度普通混凝土层(1)组成。
2.根据权利要求1所述的具有梯度功能的高耐久水泥混凝土路面板，其特征在于所 述的低强度普通混凝土层(1)的厚度约为路面板总厚度的1/3 1/2。
3.根据权利要求1所述的具有梯度功能的高耐久水泥混凝土路面板，其特征在于所 述的中强度混凝土过渡层(3)的厚度约为路面板总厚度的1/3。
4.根据权利要求1所述的具有梯度功能的高耐久水泥混凝土路面板，其特征在于所 述的高强度抗滑表面层(4)的厚度为30 50mm。专利摘要本实用新型涉及一种具有梯度功能的高耐久水泥混凝土路面板，它由低强度普通混凝土层、中强度混凝土过渡层、复合混凝土界面过渡层以及高强度抗滑表面层组成。所述的低强度普通混凝土层由C15～C25混凝土制成，其厚度约为路面板厚度的1/3～1/2。所述的中强度混凝土过渡层由C30～C40混凝土制成，其厚度约为路面板厚度的1/3。所述的复合混凝土界面过渡层位于低强度混凝土层和中强度混凝土过渡层之间，通过界面压印工艺获得。所述的高强度抗滑表面层由高抗滑、抗渗的无粗骨料C50混凝土制成，厚度30～50mm。本实用新型具有高抗渗、耐磨、抗滑性的特点，通过多层混凝土分层浇注、界面处理等技术，实现路面板混凝土的性能梯度分布，减弱从路面基层到面层的性能突变特性，改善路面板综合使用功能，从而延长水泥混凝土路面耐久性。
文档编号E01C7/14GK201660820SQ201020142449
公开日2010年12月1日 申请日期2010年3月26日 优先权日2010年3月26日
发明者杜月凡, 杨文剑, 汪文渊, 贺敬, 高英力 申请人:长沙理工大学