專利名稱：一種混雜纖維的水泥混凝土路面的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種水泥混凝土路面，特別是一種添加了混雜纖維的水泥混凝土路面。
背景技術(shù)：
水泥混凝土作為路面建筑工程中的主要施工材料，已在國(guó)內(nèi)外公路建設(shè)中被廣泛使用，基于其所制成的水泥混凝土路面，無(wú)論是在強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性、耐久性，均具有良好的使用特性。隨著技術(shù)、經(jīng)濟(jì)的的發(fā)展，水泥混凝土路面的使用越來(lái)越廣泛，甚至成為一些地區(qū)修建高等級(jí)公路的首先類型。但是，普通水泥混凝土路面因自身水泥混凝土材料的限制，在應(yīng)用過(guò)程中存在易收縮開(kāi)裂、抗拉抗折強(qiáng)度低、韌性差、脆性大、抗沖擊性能較低等問(wèn)題，所以常常會(huì)導(dǎo)致水泥混凝土路面的使用壽命降低。
為此，解決水泥混凝土的早期抗裂問(wèn)題，提高水泥混凝土路面的耐久性和使用壽命已成為業(yè)界十分關(guān)注的問(wèn)題。目前人們常用的方法有采用先進(jìn)的修補(bǔ)技術(shù)、加強(qiáng)路面的結(jié)構(gòu)以及在整體混凝土中摻入纖維的方式來(lái)改善上述性能缺陷。但采用修補(bǔ)技術(shù)效果通常不理想，采用鋼筋混凝土路面可以起到加強(qiáng)路面結(jié)構(gòu)的效果又造價(jià)過(guò)高，通常人們?cè)谒嗷炷林屑尤肜w維來(lái)改善水泥混凝土的抗裂、抗沖擊等性能。
鋼纖維混凝土由于鋼纖維的摻入增強(qiáng)了混凝土材料的抗拉和抗裂性能，作為一種性能優(yōu)良的新型路面材料，它能顯著提高混凝土的抗拉強(qiáng)度、抗彎拉強(qiáng)度、抗沖性、耐磨性和抗疲勞性。在路面工程中應(yīng)用可以明顯減薄路面厚度，改善路用性能。因此，鋼纖維混凝土路面在最近幾年內(nèi)一直得到廣泛的使用。
2000年12月第11卷第4期的《哈爾濱工程高等?？茖W(xué)校學(xué)報(bào)》中公開(kāi)了一篇由陳淵召和呂貴鋒共同發(fā)表的“鋼纖維水泥混凝土路面研究初探”的學(xué)術(shù)論文，其中闡述了在普通水泥混凝土中摻入亂向分布的短鋼纖維，鋼纖維與水泥混凝土共同作用，可以顯著提高混凝土的各項(xiàng)性能指標(biāo)，不僅提高了混凝土的抗拉、抗折、抗剪強(qiáng)度，而且由于它的阻裂性能使原來(lái)本質(zhì)上是脆性材料的混凝土呈現(xiàn)出很高的抗裂性、延性和韌性。鋼纖維加入對(duì)混凝土抗壓性能改變不大，但是由于鋼纖維阻止和延緩裂縫的發(fā)生和發(fā)展，使混凝土的抗拉強(qiáng)度有明顯提高。將鋼纖維按照適合比例添加到混凝土中，鋼纖維混凝土抗折強(qiáng)度比普通混凝土提高31.7％，抗壓強(qiáng)度提高22.6％。
雖然鋼纖維對(duì)于水泥混凝土抗彎、抗拉強(qiáng)度的增強(qiáng)效果什么顯著，可是在混凝土中全部添加鋼纖維，不但大大提高了工程的造價(jià)，也增加了路面結(jié)構(gòu)的附加荷載，還存在著拌和困難、使用過(guò)程腐蝕過(guò)重、壽命短等缺點(diǎn)。2000年5月的《新型建筑材料》第32～33頁(yè)頁(yè)公開(kāi)了一篇由周恒良、倪修全發(fā)表的“路面鋼纖維混凝土抗折強(qiáng)度偏低原因分析”的學(xué)術(shù)論文，其中闡述了不正規(guī)的鋼纖維水泥混凝土的澆灌方法、不合適的配合比等都有可能降低鋼纖維在水泥混凝土中所起的優(yōu)良效果。
為了避免鋼纖維加入水泥混凝土中所帶來(lái)的成本過(guò)高、攪拌困難等問(wèn)題，人們嘗試著在混凝土中添加其他纖維。聚丙烯纖維對(duì)于降低混凝土早期塑性收縮及干縮有獨(dú)到的效用，在混凝土中起到鋼纖維難以起到的作用，它具有抗磨和抗凍融性能，抵抗溫度應(yīng)力，防止混凝土板角開(kāi)裂和破損等特點(diǎn)。2002年《天津建設(shè)科技》增刊中第14～16頁(yè)也公開(kāi)了一篇由曹誠(chéng)、劉蘭強(qiáng)和王春陽(yáng)等人發(fā)表的“關(guān)于聚丙烯纖維對(duì)混凝土性能影響的幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)”的學(xué)術(shù)論文，其中說(shuō)明了聚丙烯纖維能消除或減少水泥混凝土中原生裂縫的數(shù)量和尺度，這種效應(yīng)不僅能有效阻止混凝土發(fā)生塑性開(kāi)裂，對(duì)硬化混凝土的性能也非常有益；聚丙烯纖維雖然不能使硬化混凝土的準(zhǔn)靜載強(qiáng)度有明顯提高，但通過(guò)提高混凝土的抗沖擊能力和抗疲勞性能使路面橋面混凝土的使用性能得以改善，雖然聚丙烯纖維對(duì)改善路面的抗裂、抗拉強(qiáng)度有一定效果，但相對(duì)而言，它對(duì)于提高路面結(jié)構(gòu)的抗彎拉強(qiáng)度作用卻不夠明顯。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明公開(kāi)了一種混雜纖維水泥混凝土路面，它是由硬化的水泥混凝土混合物和混雜纖維組成的，其中混雜纖維是由金屬纖維和聚合物合成纖維組成的，將纖維以適合的比例添加到水泥混凝土混合物中，硬化后用碾路機(jī)壓平即可。復(fù)合纖維充分發(fā)揮了兩種纖維的自身優(yōu)勢(shì)，同時(shí)起到了增強(qiáng)與增韌的雙重效應(yīng)既發(fā)揮了金屬纖維可顯著提高混凝土力學(xué)性能及抗變形性能的效用，又發(fā)揮了聚合物纖維能有效地阻止混凝土產(chǎn)生早期塑性裂縫、干縮裂縫和增加混凝土抗疲勞性能的作用，提高混凝土抗裂性和耐久性。最終不但能大幅度提高了混凝土的抗彎強(qiáng)度、抗彎韌性及變形性能，顯著提高混凝土的抗彎疲勞性能，而且還能解決混凝土早期塑性裂縫、收縮裂縫及干縮裂縫等問(wèn)題。
本發(fā)明所述的混雜纖維水泥混凝土路面，其中含有金屬纖維和聚合物合成纖維，金屬纖維可以是鋼纖維、層布式網(wǎng)狀鋼纖維、合金纖維、層布式網(wǎng)狀合金纖維中的至少一種；聚合物合成纖維可以是聚丙烯纖維、聚丙烯腈纖維、聚酯纖維、木質(zhì)素纖維、礦物纖維、石棉纖維、纖維素纖維、芳綸纖維、碳纖維中的至少一種或它們的集束形網(wǎng)狀纖維。
本發(fā)明所述的混雜纖維水泥混凝土路面，是添加了聚合物纖維和金屬纖維的水泥混凝土路面，其在制備時(shí)，首先在在道路底層的砂漿上面均勻撒布一層較長(zhǎng)的金屬纖維，其厚度保持在0.1～0.9cm之間，然后再將添加了聚合物合成纖維的水泥混凝土攤鋪在其上面，其厚度保持在15～16cm之間，依據(jù)路面的交通量和路基因素，整個(gè)水泥混凝土的攤鋪層厚度可介于15～17cm之間，待所有的厚度確定后，用碾路機(jī)將其壓平即可。
本發(fā)明所述的混雜纖維水泥混凝土路面，其中，聚合物合成纖維在水泥混凝土中的添加重量百分比為0.1％～1％。
本發(fā)明所述的混雜纖維水泥混凝土路面可應(yīng)用于水泥道路、機(jī)場(chǎng)道面、工業(yè)廠房地板、停機(jī)坪、橋面鋪裝、堆石壩的面層、樓板、地下連續(xù)墻、剪力墻、大型空間結(jié)構(gòu)的薄板結(jié)構(gòu)和水利工程的抗沖刷部位等。
金屬纖維可顯著提高混凝土的抗彎拉強(qiáng)度，聚合物纖維對(duì)降低混凝土早期塑性收縮及干縮，提高混凝土的抵抗塑性開(kāi)裂能力，具有明顯的效果。將兩種纖維復(fù)合應(yīng)用于水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)中會(huì)產(chǎn)生十分獨(dú)特的疊加效用，充分發(fā)揮了兩種纖維的優(yōu)勢(shì)，既發(fā)揮了金屬纖維可顯著提高混凝土力學(xué)性能及抗變形性能的效用，又發(fā)揮了聚合物纖維能有效地阻止混凝土產(chǎn)生早期塑性裂縫、干縮裂縫和增加混凝土抗疲勞性能的作用，起到既增強(qiáng)又增韌的雙重效應(yīng)，復(fù)合纖維水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)及新材料，顯著改善了混凝土路面的力學(xué)性能和耐久性，大幅度節(jié)省了工程造價(jià)，會(huì)產(chǎn)生顯著的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益，全面推廣應(yīng)用的前景十分廣闊。
具體實(shí)施例方式
實(shí)例1一種復(fù)合纖維水泥混凝土路面，將鋼纖維與聚丙烯腈纖維聯(lián)合使用，其路底層的砂漿上撒布了一層0.3cm左右的鋼纖維，鋼纖維上面攤鋪一層厚16cm，添加重量百分比為0.2％的聚丙烯腈纖維混凝土，其抗彎拉強(qiáng)度較沒(méi)有添加纖維的混凝土提高49％，抗疲勞壽命提高29.1倍?？擅黠@提高混凝土的抗彎拉強(qiáng)度、抗疲勞壽命。
實(shí)例2一種復(fù)合纖維水泥混凝土路面，將層布式鋼纖維與聚丙烯腈纖維聯(lián)合使用，其路底層的砂漿上撒布了一層厚為0.4cm左右的層布式鋼纖維，鋼纖維上面攤鋪一層15cm厚，添加重量百分比為0.2％的聚丙烯腈纖維混凝土，復(fù)合纖維混凝土疲勞壽命較沒(méi)有添加纖維的混凝土提高29.4倍。28天時(shí)，復(fù)合纖維使素混凝土抗彎強(qiáng)度提高49.7％，抗彎韌性指數(shù)提高19.6倍，復(fù)合纖維混凝等效抗彎強(qiáng)度高達(dá)2.5MPa。90天時(shí)復(fù)合纖維使混凝土抗彎韌性提高77倍，等效抗彎強(qiáng)度高達(dá)2.89MPa。
實(shí)例3一種復(fù)合纖維水泥混凝土路面，將鋼纖維與聚丙烯纖維聯(lián)合使用，其路底層的砂漿上撒布了一層0.3cm左右的鋼纖維，鋼纖維上面攤鋪一層厚16cm，添加重量百分比為0.2％的聚丙烯纖維混凝土，其抗彎拉強(qiáng)度較沒(méi)有添加纖維的混凝土提高40％，抗疲勞壽命提高26.6倍。可明顯提高混凝土的抗彎拉強(qiáng)度、抗疲勞壽命。
實(shí)例4一種復(fù)合纖維水泥混凝土路面，將層布式鋼纖維與聚丙烯纖維聯(lián)合使用，其路底層的砂漿上撒布了一層厚為0.4cm左右的層布式鋼纖維，鋼纖維上面攤鋪一層15cm厚，添加重量百分比為0.2％的聚丙烯纖維混凝土，復(fù)合纖維混凝土疲勞壽命較沒(méi)有添加纖維的混凝土提高26.2倍。28天時(shí)，復(fù)合纖維使素混凝土抗彎強(qiáng)度提高47.2％，抗彎韌性指數(shù)提高16.3倍，復(fù)合纖維混凝等效抗彎強(qiáng)度高達(dá)2.1MPa。90天時(shí)復(fù)合纖維使混凝土抗彎韌性提高71倍，等效抗彎強(qiáng)度高達(dá)2.67MPa。
實(shí)例5一種復(fù)合纖維水泥混凝土路面，將層布式鋼纖維與芳綸纖維聯(lián)合使用，其路底層的砂漿上撒布了一層厚為0.4cm左右的層布式鋼纖維，鋼纖維上面攤鋪一層10cm厚，添加重量百分比為0.15％的芳綸纖維混凝土，復(fù)合纖維混凝土疲勞壽命較沒(méi)有添加纖維的混凝土提高32.6倍。28天時(shí)，復(fù)合纖維使素混凝土抗彎強(qiáng)度提高62.3％，抗彎韌性指數(shù)提高16.3倍，復(fù)合纖維混凝等效抗彎強(qiáng)度高達(dá)4.76MPa。90天時(shí)復(fù)合纖維使混凝土抗彎韌性提高96倍，等效抗彎強(qiáng)度高達(dá)6.23MPa。
實(shí)例6一種復(fù)合纖維水泥混凝土路面，將層布式鋼纖維與碳纖維聯(lián)合使用，其路底層的砂漿上撒布了一層厚為0.4cm左右的層布式鋼纖維，鋼纖維上面攤鋪一層15cm厚，添加重量百分比為0.15％的碳纖維混凝土，復(fù)合纖維混凝土疲勞壽命較沒(méi)有添加纖維的混凝土提高26.2倍。28天時(shí)，復(fù)合纖維使素混凝土抗彎強(qiáng)度提高58.6％，抗彎韌性指數(shù)提高14.2倍，復(fù)合纖維混凝等效抗彎強(qiáng)度高達(dá)4.64MPa。90天時(shí)復(fù)合纖維使混凝土抗彎韌性提高86倍，等效抗彎強(qiáng)度高達(dá)5.72MPa。
實(shí)例7一種復(fù)合纖維水泥混凝土路面，將鋼纖維與聚酯纖維聯(lián)合使用，其路底層的砂漿上撒布了一層0.3cm左右的鋼纖維，鋼纖維上面攤鋪一層厚16cm，添加重量百分比為0.2％的聚酯纖維混凝土，其抗彎拉強(qiáng)度較沒(méi)有添加纖維的混凝土提高46％，抗疲勞壽命提高28.1倍?？擅黠@提高混凝土的抗彎拉強(qiáng)度、抗疲勞壽命。
權(quán)利要求
1.一種纖維水泥混凝土路面，水泥混凝土混合物中摻入了增強(qiáng)纖維，組其特征在于，所述增強(qiáng)纖維由金屬纖維和聚合物合成纖維組成，且金屬纖維撒鋪在路面底層的砂漿上面，其上攤鋪了一層添加了聚合物纖維的水泥混凝土。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的纖維水泥混凝土路面，其特征在于，金屬纖維可以是鋼纖維、層布式鋼纖維、合金纖維、層布式合金纖維中的至少一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的混雜纖維水泥混凝土路面，其特征在于，聚合物合成纖維可以是聚丙烯纖維、聚丙烯腈纖維、聚酯纖維、木質(zhì)素纖維、礦物纖維、石棉纖維、纖維素纖維、芳綸纖維、碳纖維中至少的一種或它們的集束形網(wǎng)狀纖維。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的纖維水泥混凝土路面，其特征在于，聚合物合成纖維在水泥混凝土中的添加的重量百分比為0.1％～1％。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的纖維水泥混凝土路面，其特征在于，金屬纖維層的厚度可保持在0.1～0.9cm。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的纖維水泥混凝土路面，其特征在于，金屬纖維層上面攤鋪的添加了聚合物合成纖維的水泥混凝土厚度可保持在10～16cm。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的纖維水泥混凝土路面，其特征在于，金屬纖維層的厚度可保持在0.1～0.9cm。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的纖維水泥混凝土路面，其特征在于，金屬纖維層上面攤鋪的添加了聚合物合成纖維的水泥混凝土厚度可保持在10～16cm。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種水泥混凝土路面，尤其是一種添加了混雜纖維的水泥混凝土路面，其特征在于混雜纖維由金屬纖維和聚合物合成纖維組成，且金屬纖維鋪在路面底層的砂漿上面，其上攤鋪了一層添加了聚合物合成纖維的水泥混凝土，兩種纖維復(fù)合應(yīng)用于水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)中會(huì)產(chǎn)生十分獨(dú)特的疊加效用，既充分發(fā)揮了金屬纖維可顯著提高混凝土力學(xué)性能及抗變形性能的效用，又發(fā)揮了聚合物合成纖維能有效地阻止混凝土產(chǎn)生早期塑性裂縫、干縮裂縫和增加混凝土抗疲勞性能的作用，起到既增強(qiáng)又增韌的雙重效應(yīng)，著改善了混凝土路面的力學(xué)性能和耐久性，大幅度節(jié)省了工程造價(jià)。
文檔編號(hào)E01C7/14GK1580407SQ03154270
公開(kāi)日2005年2月16日 申請(qǐng)日期2003年8月15日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月15日
發(fā)明者何唯平, 鄧宗才, 王璋水, 張海文 申請(qǐng)人:深圳市海川實(shí)業(yè)股份有限公司