專利名稱：水泥混凝土路面及其宏觀細觀紋理再造施工方法
技術領域：
本發明涉及一種水泥混凝土路面及其宏觀細觀紋理再造施工方法，尤其是涉及一 種水泥混凝土路面抗滑降噪磨削施工方法。
背景技術：
水泥混凝土路面具有強度高、穩定性好、使用壽命長、養護費用少等特點，廣泛用 于我國的公路建設中，但其表面抗滑性能差、平整度差、行車噪聲大等表面功能缺陷，限制 了其在高速公路中的應用。由于我國資源和能源的限制和制約，加快水泥混凝土路面的發展和方法進步是我 國高速公路建設的客觀需求，也是促進我國能源大發展的重要戰略措施。且水泥混凝土路 面具有其獨特的優點即耐水性、耐腐蝕、耐高溫性能強；當水流經或滲透過水泥混凝土材 料時，路面的水對周圍土壤和地下水無污染，是環保型路面類型；剛度大，使用壽命長。在隧道內車道、爬坡車道、出口匝道下坡路段及收費站重型車停車區等特殊路段， 我們都可以看見水泥混凝土路面的使用。所以我們有必要研究改善水泥混凝土表面功能的 施工工藝。金剛石磨削方法最早于1965年應用于美國加利福尼亞州南部的一條高速公路 上，主要是用來消除和減輕錯臺。自此以后，該方法逐漸成為水泥混凝土路面主要的修復方 法。近年來，金剛石磨削方法逐漸應用于新建水泥混凝土路面的表面功能改善，在抗滑、降 噪以及平整度等方面，取得了良好的效果。
發明內容
經過本施工方法施工后路面形成縱向“燈芯狀”紋理，在增加路面宏觀構造同時， 溝槽之間還形成鋸齒狀構造。通過形成的縱向紋理提高其抗滑性能、降低輪胎與路面接觸 噪聲。此外，在按本施工方法施工過程中，要將路表面4-6mm薄層磨削掉，從而消除了施工 養護過程中，以及舊路面中錯臺等引起路面平整度差的諸多因素，將路面平整度大大提高， 使得車輛在路面上行駛時，行車振動減小，增加了行車舒適性。本發明的目的在于克服現有方法的缺點，提供水泥混凝土路面宏觀細觀紋理再造 施工方法，采用密間距的金剛石刀片磨削水泥混凝土路面，將水泥混凝土路面上4-6mm的 薄層磨削掉；磨削后水泥混凝土路面表面具有縱向紋理的溝槽。所述溝槽成燈芯狀結構排列。所述水泥混凝土路面宏觀細觀紋理再造施工方法制 備的水泥混凝土路面，所述水泥混凝土路面表面具有縱向紋理的溝槽，所述溝槽成燈芯狀 結構排列。本施工方法采用密間距的金剛石刀片切割磨削水泥混凝土路面，將4_6mm的薄層 磨削掉。磨削后路面形成縱向“燈芯狀”紋理，在增加路面宏觀構造同時，溝槽之間還形成 鋸齒狀構造，從而在降噪、抗滑以及平整度等方面，取得了良好的效果。雖然在混凝土強度 保持不變的情況下，減少5mm板厚，水泥混凝土路面的疲勞壽命將減少30%。但是，水泥混 凝土的長期強度(28天強度)要比設計強度大，同時，使用一年后的強度要比28天強度大約20%。如果考慮到水泥混凝土強度隨齡期而不斷增長，那么減少4-6mm板厚，對于水泥混 凝土路面的疲勞壽命影響甚微，可以認為減少4-6mm板厚對路面壽命是沒有影響的。本發明適用于以下范圍新建水泥混凝土路面表面功能改善；舊水泥混凝土路面 表面紋理改造；浙青混凝土路面表面功能改善；隧道水泥混凝土路面表面功能改善；新建水泥混凝土路面要等到路面具有一定強度時，路面養生期最短7天，才可進 行磨削。對于舊水泥混凝土路面表面功能修復改善來講，還要考慮到交通管制問題。一股 情況下，金剛石磨削施工時不需進行交通管制，與施工車道鄰近的車道可正常通車。經過本施工方法施工后路面形成縱向“燈芯狀”紋理，在增加路面宏觀構造同時， 溝槽之間還形成鋸齒狀構造。通過形成的縱向紋理提高其抗滑性能、降低輪胎與路面接觸 噪聲。此外，在按本施工方法施工過程中，要將路表面4-6mm薄層磨削掉，從而消除了施工 養護過程中，以及舊路面中錯臺等引起路面平整度差的諸多因素，將路面平整度大大提高， 使得車輛在路面上行駛時，行車振動減小，增加了行車舒適性。本施工方法通過修復路面板施工、養護過程中造成的表面功能不足，達到以下目 的消除接縫或裂縫處的錯臺；改善施工中的平整度差；增加路面的宏觀細觀構造，從而改 善抗滑性；降低行車噪音；本施工方法成本低，能夠節省大量的費用，能夠提供粗糙平整的表面以延長混凝 土路面的壽命。它消除了因交通和天氣長期作用而引起的路面缺陷。在交通荷載沖擊下平 整的路面壽命可持續得更長，原因之一是動態或沖擊荷載減少。研究還表明用本施工方法 得到的路面表面紋理可以增加安全性，減少事故的發生。如何根據金剛石磨削施工的特點調整現場施工的各項方法要點，既提高生產效 率，又保證施工質量，是推廣抗滑降噪水泥混凝土路面的關鍵環節。針對我國目前的國情， 研究水泥混凝土路面抗滑降噪磨削施工方法具有十分重要的意義。
圖1為本發明的金剛石磨削紋理構造圖；圖2為現有的金剛石刻槽紋理構造圖；圖3為本發明的水泥混凝土路面宏觀細觀紋理再造施工方法圖；圖4為本發明的磨削機的結構簡圖。其中1為橫向懸掛梁；2為機械框架；3為后輪；4為深度控制輪；5為磨削刀頭； 6-前輪。
具體實施例方式由圖1、圖2比較可以看出金剛石磨削后得到的路面紋理結構不但有宏觀紋理，而 且溝槽之間還形成鋸齒狀細觀紋理構造，從而在降噪、抗滑以及平整度等方面，取得了良好 的效果。包括以下步驟1.承包商提出完整施工計劃書，內容包括磨削機具種類，水平控制儀器種類，平 整度及抗滑性測試儀器及檢測方式，污泥及廢水收集設備，磨削方式及施工預定進度，接縫 修補及填縫材料種類規格。
2.對于新建公路，面層接縫施工完成、養生七天且質量檢驗合格后，即可組織磨削 施工。同時，磨削時機不宜過晚，否則，混凝土強度較高，磨削時深度不易滿足，同時還會加 劇鋸片損耗。用來修復舊水泥路面時，則需考慮方法要點里的幾個要求。3.作業前要測量欲磨削路面并放樣，給出待磨削路段的磨削深度。4.根據工程量多少合理確定清掃人員，以磨削至路段終點調頭時能基本清掃完已 磨削段為宜。一股根據磨削速度、磨削深度、待磨削面積、接料車的裝載量和距卸料地點的 距離等因素確定接料車數量，保證磨削機能連續作業。5.根據石料類型布置刀頭鋸片的間距。不同類型的石料對磨削紋理尺寸的要求不 同，從而需要針對不同的石料類型來布置刀頭鋸片的間距。6.對磨削機進行檢查，對傳感器、深度控制器和調平系統進行調試、校核。并配備 足夠的用來冷卻刀頭的水。7.用磨削機具按照施工計劃進行磨削作業。施工時可以多臺機械設備平行施工， 一次性完成一整條車道的磨削。通常大型工程使用多臺設備一次性施工，提高工作效率；對 于小型工程來講，可采用一臺設備多次進行磨削，兩次磨削之間的重疊寬度不大于50mm。為 提升整體路段的平整度要求，在單一車道(約3. 5m 3. 75m)上磨削機具分次磨削原則上 不得超過三刀次。承包商若因磨削施工不當，致使磨削過深或混凝土板塊遭到破壞，應立即 停止磨削作業，并以經過核準的計劃書書內建議之材料修補完善后，始可繼續施工。8.磨削后對泥屑進行清掃。施工中的泥漿殘渣使用真空裝置及時清理干凈，注意 保持鄰近車道的清潔；野外施工時可直接將磨削中產生的泥漿殘渣等排至路邊。9.測量平整度。在測量平整度上，盡量使用自動化儀器來代替三米直尺法，減少人 為誤差。為所有的平整度單位要一致化，建議最好用國際平整度指數IRI來代表。水泥混 凝土路面的IRI值為IRI < 2. 5。以100米為單元記錄其平整度，測量位置又分為左、右輪 跡線，分別記錄后以統計學方式分析其平整度值。完工后平整度檢驗之每單元IRI值不得 大于2. 5m/km，全段整數值平均后之平整度IRI值不得大于3. Om/km。超過以上規定值，承 包商應再磨削修正至符合規定。10.灌縫。11.完工驗收。方法要點1.施工時應按一條車道連續進行磨削施工，盡量延長施工長度，接頭時要對齊。2.施工時磨削方向要與正常的車輛行駛方向相反，前輪先駛過錯臺等引起的不平 處，磨削刀頭將其磨削平整，后輪再駛過磨削后的路面。3.施工過程中要不斷用水來冷卻磨削刀頭。4.施工中的泥漿殘渣使用真空裝置及時清理干凈，注意保持鄰近車道的清潔。5.在農村地區，被環境保護機構界定為非危害型材料的泥漿可以直接放入鄰近的 斜坡。6.橋面原則上不實施磨削，若鋪面表面有光滑現象，其磨削深度應先征得工程師 同意后方可施工。7.任何一種磨削機具都是以鋸片來達到磨削效果，所以其也有壽命長短，故鋸片 必須隨時檢查更換。
8.當金剛石磨削用來修復舊水泥路面時，需要考慮以下問題。(1)如果有跡象表明路面存在嚴重的排水或侵蝕問題，通常指的是嚴重的錯臺 (> 6mm)或排水問題，應該在磨削之前采取措施減輕這些問題。(2)路面聯接處橫向裂縫的不斷擴張和角偶處的斷裂說明路面存在嚴重的結構缺 陷。磨削后板面的斷裂和錯臺會繼續發展，而且還降低工程修復的壽命。(3)當接縫傳荷能力達不到原有設計傳荷能力的60%時，應先進行傳力桿加固， 然后再進行磨削。磨削機具介紹金剛石磨削使用固定于磨削刀頭上的金剛石鋸片來磨削水泥混凝 土路面，主要施工機械設備為金剛石磨削機，該設備主要由磨削刀頭、磨削深度控制裝置、 冷卻系統、泥漿殘渣收集清理裝置、動力系統等構成。磨削機的結構簡圖見下圖4。磨削機 器最主要的三部分是機器的重量、提供給磨削刀頭的動力、磨削刀頭。現有的磨削機具有 美國Cushion Cut公司的自走式刨平機和德國Writgen公司的冷刨除機。在選擇鋸片時應考慮三個因素1)金剛石粒度。金剛石粒度可以遮蓋或掩飾其硬度或金剛石尺寸。金剛石含量較 高會使磨削刀頭更堅硬，使磨削效果更好。2)金剛石的尺寸。金剛石的尺寸會影響磨削刀頭的壽命、磨削速度以及磨削刀頭 的成本。較大的金剛石顆粒更適用于較軟的集料，而較小的金剛石顆粒更適用于較硬的集 料。3)連接強度。連接強度指的是鑲嵌有金剛石的金屬板體的堅固性。金剛石磨削表面紋理構造和摩擦性能好壞與磨削刀頭上鋸片間距有關。適當的間 距能夠改善摩擦性能，延長路面的使用壽命。一股軟質石料路面間距要大些，硬質石料路面 間距小些。具體要求見下表1。金剛石磨削紋理尺寸要求 附注軟質石料石灰石、白云石、珊瑚石、砂礫；中等砂礫、礁石、花崗巖；硬質石料花崗巖、燧石、黑硅石、石英、砂礫。使用效果降低輪胎路面噪聲。金剛石磨削后路面形成的縱向“燈芯狀”紋理，能 增加輪胎與路面之間的空隙，利于輪胎花紋中受壓氣體排出，減弱輪胎與路面之間的泵吸 作用，從而降低輪胎與路面接觸噪聲。不同紋理構造形式的噪聲水平比較見下表2。表2不同紋理構造形式的噪聲水平比較
6 有效改善路面平整度。金剛石磨削過程中，要將路表面4_6mm薄層磨削掉，從而消 除了施工養護過程中，以及舊路面中錯臺等引起路面平整度差的諸多因素，將路面平整度 大大提高，使得車輛在路面上行駛時，行車振動減小，增加了行車舒適性。改善路面抗滑能力。金剛石磨削通過形成的縱向紋理，增加了路表宏觀構造，改善 了路面摩擦性能，減少了雨天行車發生側滑的可能性。除此之外，金剛石磨削紋理表面還形 成一定的小鋸齒狀構造，起到了微觀構造的作用，對增加路面的摩擦性能是極為有利的。以上內容是結合具體的優選實施方法對本發明所作的進一步詳細說明，不能認定 本發明的具體實施方法僅限于此，對于本發明所屬方法領域的普通方法人員來說，在不脫 離本發明構思的前提下，還可以做出若干簡單的推演或替換，都應當視為屬于本發明由所 提交的權利要求書確定專利保護范圍。
權利要求
一種水泥混凝土路面宏觀細觀紋理再造施工方法，其特征在于采用密間距的金剛石刀片切割磨削水泥混凝土路面，將水泥混凝土路面上4 6mm的薄層磨削掉；磨削后水泥混凝土路面表面具有縱向紋理的溝槽。
2.如權利要求1所述水泥混凝土路面宏觀細觀紋理再造施工方法，其特征在于所述 溝槽成燈芯狀結構排列。
3.如權利要求1或2所述水泥混凝土路面宏觀細觀紋理再造施工方法制備的水泥混凝 土路面，其特征在于所述水泥混凝土路面表面具有縱向紋理的溝槽，所述溝槽成燈芯狀結 構排列。
全文摘要
本發明公開了一種水泥混凝土路面宏觀細觀紋理再造施工方法，采用密間距的金剛石刀片磨削水泥混凝土路面，將水泥混凝土路面上4-6mm的薄層磨削掉；磨削后水泥混凝土路面表面具有縱向紋理的溝槽。所述溝槽成燈芯狀結構排列。所述水泥混凝土路面宏觀細觀紋理再造施工方法制備的水泥混凝土路面，所述水泥混凝土路面表面具有縱向紋理的溝槽，所述溝槽成燈芯狀結構排列。本發明施工后路面形成縱向“燈芯狀”紋理，在增加路面宏觀構造同時，溝槽之間還形成鋸齒狀構造。通過形成的縱向紋理提高其抗滑性能、降低輪胎與路面接觸噪聲。
文檔編號E01C19/43GK101914885SQ20101026013
公開日2010年12月15日 申請日期2010年8月23日 優先權日2010年8月23日
發明者王鵬, 陳亞杰, 韓森, 高巍 申請人:長安大學