專利名稱：預制可卷曲高延性水泥基復合材料鋪裝方法
技術領域：
本發明屬于水泥混凝土路面(橋面)施工技術領域，具體涉及預制可卷曲高延性水 泥基復合材料鋪裝設備與技術。
背景技術：
水泥混凝土作為建筑材料，其性能已經有了一定程度的改善，但應用于基礎設施 建設時仍有不足之處，主要存在以下3方面的問題極端作用荷載下的脆性破壞；正常工 作荷載下的疲勞破壞；鋼筋混凝土結構的可持續性問題。高延性纖維增強水泥基復合材料 (engineered cementitious composite,縮寫ECC)是經系統設計、在拉伸和剪切荷載下呈 現高延展性的一種纖維增強水泥基復合材料。ECC采用基于微觀力學的材料設計方法，聚乙 烯醇纖維(PVA)體積摻量僅為2%的ECC，其單軸拉伸荷載下最大拉應變大于3%。在增強結 構的安全性、耐久性及可持續性方面，ECC具有很大的優勢。眾所周知，在道路工程領域，對于水泥混凝土路面而言，其板底脫空是一種十分常 見的病害。脫空特指路面板與其下支承體系間產生空隙，屬結構性損壞。脫空對面層板受 力極其不利，尤其是板邊、板角等部位，荷載作用下的受力狀態近乎于懸臂梁，過大的應力、 應變及豎向變形極易導致路面板斷裂、破碎。如果在新建水泥混凝土路面面層與基層間增 加一薄層ECC材料功能層，一方面可利用ECC材料的抗滲性阻止水分入侵地基，另一方面也 可以保護抗沖刷性能欠佳的半剛性基層無機結合料免受沖刷，避免唧泥型脫空的產生。對于新建水泥混凝土路面或浙青路面(橋面)，亦可將ECC材料直接加鋪于其路面 (橋面)表面，以預防水分進入路面(橋面)，同時改善行車環境，消除混凝土路面或浙青路面 (橋面)表面的常見病害。此外，對于已經建成一段時間的水泥混凝土路面或浙青路面(橋 面)，亦可加鋪ECC材料作為一種預防性養護措施，改善路面(橋面)使用性能，延長路面(橋 面)服務壽命。關于水泥混凝土路面(橋面)鋪筑技術，常見的有滑模機械鋪筑、三輥軸機組鋪筑、 軌道攤鋪機鋪筑以及小型機具鋪筑等，卻不能很好地適應ECC材料的鋪筑。將ECC材料用 作水泥混凝土路面(橋面)面層與基層間的功能層、加鋪路面(橋面)表面層還鮮見相關工程 案例，尤其是其施工(鋪裝)設備、工藝缺乏有效的方案。一個好的鋪裝工藝應滿足質量控 制、開放交通快捷、操作簡易、低能耗、低噪音，預制可卷曲高延性水泥基復合材料鋪裝設備 與技術將實現上述要求。
發明內容
技術問題本發明要解決的技術問題是發明一種設備，可以將預制的ECC構件卷 曲，再將卷曲的預制ECC構件鋪裝到路面(橋面)上。技術方案為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是
步驟1 預制ECC構件，長度為10(T200m，寬度為3 4m (根據車道寬度調整)，厚度為 1 5cm0
步驟2 將滾筒架設在支架上，將滾筒的中軸與電機連接，共同構成卷曲裝置。步驟3 將預制ECC構件一端抬起，搭接在卷曲裝置的滾筒上，在ECC接近抬起的 一段長度內，于其上架設若干橫跨ECC寬度的防滑毛刷板。步驟4 開動電機，通過滾筒的中軸順時針帶動滾筒轉動，進而卷曲ECC構件(第一 圈時需要人工從旁協助以防ECC構件從滾筒掉落)。步驟5 將纏繞ECC構件的滾筒運輸至道路施工現場，將滾輪兩側邊緣對準行車道 方向，反方向推動滾輪，逐漸釋放ECC構件，鋪裝在基層或面層上方，直至鋪裝完畢。有益效果首先，通過預制ECC構件，避免了現場材料制備、施工環節的一系列麻 煩，預制工程構件也是今后土建行業的一個趨勢。其次，將預制ECC構件卷曲，大大節約了 空間，節省了場地費，更為經濟。第三，現場通過推動滾筒釋放ECC構件鋪裝路面(橋面)，操 作簡易，人工即可操作，低能耗，基本無噪音。第四，由于構件預制，避免了以往施工水泥混 凝土需要養生所需的時間，大大縮短了施工時間，開放交通較為迅速，克服了水泥路面開放 交通較遲的缺點。第五，由于構件預制，能夠極好地保障工程質量。
圖1為本發明提供的預制可卷曲高延性水泥基復合材料鋪裝設備二維示意圖； 圖2為本發明提供的防滑毛刷板三維示意圖。以上的圖中有滾筒1 ；防滑毛刷板2 ；電機3 ；支架4。
具體實施例方式在ECC構件的準備上
1I1預制ECC構件，長度為100πΓ200，寬度為3 4m(根據車道寬度調整)，厚度為廣5cm。②ECC材料的組成成分水泥，粉煤灰，石英砂，水，減水劑，聚乙烯醇纖維(PVA)。③ECC材料的配合比設計，各組分之間的質量之比水泥粉煤灰石英砂水減 水劑為1 1.2 0.8 0. 2 0.013，PVA纖維的含量為總體積的2%。其中為了減少水 泥用量以降低造價，可以增加粉煤灰含量以代替部分水泥，其中粉煤灰與水泥的質量之比 可達到5. 6，同時隨著粉煤灰用量的增加，ECC材料的延性會隨之增加，從而將更有利于預 制ECC構件的卷曲。該工藝的操作應滿足如下條件 1、準備工作
①滾筒的軸心應當于兩側突出，突出部位的長度可控制在0. 2m，突出部位的直徑可控 制在0. 15^0. 2m,以便在卷曲ECC構件之前將滾筒架設在支架上。②支架的懸臂應預留直徑與滾筒軸心突出部位一致的圓孔，確保滾筒架設。③卷曲ECC構件的第一圈時，電機速度要慢，保證ECC卷曲與受拉協調，且務必需 要人工從旁協助，以防ECC構件從滾筒掉落、打滑。第一圈繞完后，電機的轉速可適當增快， 但亦須防止打滑。④現場鋪裝時，盡可能在滾筒兩側設置防止滾筒偏離行車方向的設施(如鋼軌)， 如果沒有合適的設施，亦可用石灰在其前進方向畫線，確保滾筒沿直線前進。
2、計算
滾筒的長度(即預制ECC構件的寬度)定為4m，也可根據車道寬度做適當調整。滾筒的半徑是整個卷曲裝置的核心，計算方法如下
① 卷曲后最內圈ECC構件的曲率半徑最小，曲率最大，因而拉伸應變也最大。所以，滾筒的半徑必須滿足最內圈ECC構件的拉伸。②設滾筒半徑為R，ECC構件厚度為d，假設ECC材料已經達到最大拉應變(控制 在范圍0. 5 5%)。根據ECC材料試驗，通常情況下，受拉面至中性軸的距離約為0. 9d。③根據上述條件，結合應變的基本定義，有
27iiR + d)-27r(R + 0.
ε:
2^+0. id)
式中ε —ECC構件的彎拉應變； ε ο——控制彎拉應變。 隊 0.9d—-Ο.ω，對于厚度一定的ECC構件，滾筒的最小半徑隨控制彎拉應變的
eO
增加而單調減小。由于控制彎拉應變在0. 5 5%，可得當ε。= 0. 5%時，i 2179. M ；當ε。 =5% 時，及 > Μ ,即 = ".Μ -179.M。④對應于厚度為廣5cm的ECC構件
厚度d = Icm時，滾筒的最小半徑R = 17. 9 179. 9cm，故直徑D可取0.4 3. 6m;厚度d =2cm時，滾筒的最小半徑R = 35. 8 359. 8cm,故直徑D可取0. 8 7. 2m ；厚度d = 3cm時， 滾筒的最小半徑R = 53. 7 539. 7cm，故直徑D可取1.廣10. 8m;厚度d = 4cm時，滾筒的最 小半徑R = 71. 6 719. 6cm，故直徑D可取1.5 14. 4m;厚度d = 5cm時，滾筒的最小半徑R =89. 5 899. 5cm,故直徑 D 可取 1. 8 18. Om0對于各厚度一定的ECC構件，之所以滾筒直徑D的取值是一個范圍，是因為考慮了 ECC材料從0. 5^5%的控制彎拉應變范圍，以期能滿足不同用戶的需求。滾筒直徑的精度均 為保留至小數點后一位。
權利要求
1.一種預制可卷曲高延性水泥基復合材料鋪裝方法，其特征在于將預制的ECC構件卷 曲，再將卷曲的預制ECC構件鋪裝到路面上，操作時包括如下步驟步驟1 預制ECC構件，長度為100 200m，寬度為3 4m,厚度為廣5cm ； 步驟2:將滾筒(1)架設在支架(4)上，將滾筒(1)的中軸與電機(3)連接，共同構成卷 曲裝置；步驟3 將預制ECC構件一端抬起，搭接在卷曲裝置的滾筒(1)上，在ECC接近抬起的一 段長度內，于其上架設若干橫跨ECC寬度的防滑毛刷板(2 )；步驟4:開動電機(3)，通過滾筒(1)的中軸順時針帶動滾筒(1)轉動，進而卷曲ECC構件；步驟5 將纏繞ECC構件的滾筒(1)運輸至道路施工現場，將滾輪兩側邊緣對準行車道 方向，反方向推動滾輪，逐漸釋放ECC構件，鋪裝在基層或面層上方，直至鋪裝完畢。
2.根據權利要求1所述的預制可卷曲高延性水泥基復合材料鋪裝方法，其特征在于 滾筒的長度即預制ECC構件的寬度定為細，或根據車道寬度做適當調整，ECC構件厚度d = Icm時，滾筒的直徑D取0.4 3.6m ;ECC構件厚度d = 2cm時，滾筒的直徑D取0. 8 7. ^ii ； ECC構件厚度d = 3cm時，滾筒的直徑D取1. Γ Ο. 8m ；ECC構件厚度d = 4cm時，滾筒的直 徑D取1. 5 14. 4m ；ECC構件厚度d = 5cm時，滾筒的直徑D取1. 8 18. Om0
全文摘要
本發明提供了預制可卷曲高延性水泥基復合材料鋪裝方法，包含如下步驟步驟1預制ECC構件，長度為100~200m，寬度為3～4m，厚度為1~5cm，步驟2將滾筒(1)架設在支架(4)上，將滾筒(1)的中軸與電機(3)連接，共同構成卷曲裝置，步驟3將預制ECC構件一端抬起，搭接在卷曲裝置的滾筒(1)上，在ECC接近抬起的一段長度內，于其上架設若干橫跨ECC寬度的防滑毛刷板(2)，步驟4開動電機(3)，通過滾筒(1)的中軸順時針帶動滾筒(1)轉動，進而卷曲ECC構件，步驟5將纏繞ECC構件的滾筒(1)運輸至道路施工現場，將滾輪兩側邊緣對準行車道方向，反方向推動滾輪，逐漸釋放ECC構件，鋪裝在基層或面層上方，直至鋪裝完畢。
文檔編號E01C19/00GK102094376SQ201010597549
公開日2011年6月15日 申請日期2010年12月21日 優先權日2010年12月21日
發明者薛彥卿, 錢吮智 申請人:東南大學