具有溫度調(diào)節(jié)功能的水泥混凝土橋面鋪裝層的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種具有溫度調(diào)節(jié)功能的水泥混凝土橋面鋪裝層，屬于橋梁建設【技術(shù)領域】，所述水泥混凝土橋面鋪裝層由FRP筋、中空FRP筋、中空FRP扣管和水泥混凝土組成，F(xiàn)RP筋縱向均勻分布于橋面鋪裝層中，中空FRP筋橫向均勻分布于橋面鋪裝層中，相鄰兩根中空FRP筋通過中空FRP扣管連接，所述中空FRP筋和中空FRP扣管連接形成連通的中空孔道，所述中空孔道設有進水口和出水口。本發(fā)明可以有效地調(diào)節(jié)水泥混凝土內(nèi)部溫度，保證水泥混凝土強度的發(fā)展，減少裂縫的產(chǎn)生，同時可以快速融化冬季橋面冰雪，消除除冰鹽對橋梁主體結(jié)構(gòu)的損害，對延長橋梁使用壽命具有重要意義。
【專利說明】具有溫度調(diào)節(jié)功能的水泥混凝土橋面鋪裝層
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及橋梁建設【技術(shù)領域】，特別是涉及一種具有溫度調(diào)節(jié)功能的水泥混凝土橋面鋪裝層。
【背景技術(shù)】
[0002]橋面鋪裝層是橋梁工程中一種特殊的附屬結(jié)構(gòu)，主要起著保護橋梁結(jié)構(gòu)主體和為行車提供舒適、安全的路面功能作用，同時還要承受車輪荷載的直接作用，并與主梁一起承受外界荷載的作用。水泥混凝土橋面鋪裝層是橋面鋪裝的主要結(jié)構(gòu)形式之一，主要應用于橋梁主體結(jié)構(gòu)剛度較大的情況下，如主梁為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)時。
[0003]水泥混凝土橋面鋪裝層是大面積暴露于空氣中的薄板結(jié)構(gòu)，混凝土表面極易產(chǎn)生裂縫，裂縫出現(xiàn)后橋面鋪裝層的抗?jié)B性能大幅度降低，導致雨水或有害介質(zhì)滲入鋪裝層中引起鋼筋銹蝕，從而使橋面鋪裝層發(fā)生損壞。冬季降雪后，橋面容易結(jié)冰，為保證橋面的正常通行，在橋面使用除冰鹽是融化冰雪的主要手段之一。由于除冰鹽的大量使用，導致其中的氯離子滲入橋面鋪裝層和橋梁主體結(jié)構(gòu)中，引起鋼筋銹蝕，造成安全隱患。從橋梁的使用現(xiàn)狀看，因水泥混凝土產(chǎn)生裂縫和鋼筋銹蝕引起的橋面鋪裝層和主體結(jié)構(gòu)發(fā)生開裂、破損已經(jīng)成為橋梁結(jié)構(gòu)的主要病害之一。由于鋼筋腐蝕造成的結(jié)構(gòu)功能的過早退化或者承載力不足大大縮短了結(jié)構(gòu)的使用壽命。另外，橋面鋪裝層屬于大面積混凝土結(jié)構(gòu)，混凝土施工過程中產(chǎn)生的水化熱使混凝土內(nèi)溫度不均勻，容易出現(xiàn)裂縫，嚴重影響工程質(zhì)量和正常使用。
[0004]纖維增強聚合物(FRP)筋作為一種具有高強、輕質(zhì)、耐腐蝕、耐疲勞等特點的新型復合材料，將其用于橋面鋪裝層中，能夠代替?zhèn)鹘y(tǒng)鋼筋直接受力，解決橋面鋪裝層中的鋼筋銹蝕問題，但是并未解決橋面結(jié)冰或除冰鹽引起的橋梁主體結(jié)構(gòu)中的鋼筋銹蝕問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明針對現(xiàn)有水泥混凝土橋面鋪裝層易產(chǎn)生裂縫和鋼筋銹蝕的病害，以及冬季結(jié)冰影響正常使用的不利情況，提供一種具有溫度調(diào)節(jié)功能的水泥混凝土橋面鋪裝層。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種具有溫度調(diào)節(jié)功能的水泥混凝土橋面鋪裝層，所述水泥混凝土橋面鋪裝層由FRP筋、中空FRP筋、中空FRP扣管和水泥混凝土組成，F(xiàn)RP筋縱向均勻分布于橋面鋪裝層中，中空FRP筋橫向均勻分布于橋面鋪裝層中，相鄰兩根中空FRP筋通過中空FRP扣管連接，所述中空FRP筋和中空FRP扣管連接形成連通的中空孔道，所述中空孔道設有進水口和出水口。
[0007]所述中空FRP筋的兩端設有垂直于中空FRP筋且與其為一體結(jié)構(gòu)的端頭，中空FRP扣管的兩端設有垂直于中空FRP扣管且與其為一體結(jié)構(gòu)的端頭。
[0008]所述中空FRP筋的端頭長度為20 mm，所述中空FRP扣管的端頭長度為10 mm。
[0009]所述中空FRP筋和中空FRP扣管采用建筑結(jié)構(gòu)膠連接。
[0010]所述中空FRP筋和中空FRP扣管均包括中空孔道，所述中空孔道外周面軸向包裹有以聚合物和金屬粉末組成的膠液基體，所述膠液基體內(nèi)還設有纖維增強材料。
[0011]所述聚合物為環(huán)氧樹脂、乙烯基酯或不飽和聚酯中的一種、兩種或兩種以上的任
意組合。
[0012]所述金屬粉末為鐵粉、鋁粉或鋼粉。
[0013]所述纖維增強材料為碳纖維、玻璃纖維、芳綸纖維、聚乙烯纖維或玄武巖纖維。
[0014]所述FRP筋直徑為l(Tl2mm，所述中空FRP筋內(nèi)徑為10 mm，所述中空FRP扣管內(nèi)徑為16 mm。
[0015]本發(fā)明的有益積極效果是:本發(fā)明提出的具有溫度調(diào)節(jié)功能的水泥混凝土橋面鋪裝層，可以有效地調(diào)節(jié)水泥混凝土內(nèi)部溫度，保證水泥混凝土強度的發(fā)展，減少裂縫的產(chǎn)生，可以有效地解決因為施工溫度、養(yǎng)護環(huán)境及管養(yǎng)手段等引起的橋面鋪裝層病害問題，同時可以快速融化冬季橋面冰雪，消除除冰鹽對橋梁主體結(jié)構(gòu)的損害，對延長橋梁使用壽命
具有重要意義。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明中空FRP筋的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明中空FRP扣管的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4為本發(fā)明中空FRP筋及扣管剖面示意圖。
[0017]圖中:1、進水口，2、出水口，3、FRP筋，4、中空FRP筋，5、中空FRP扣管，6、中空FRP筋端頭，7、中空FRP扣管端頭，8、中空孔道，9、纖維增強材料，10、金屬粉末，11、聚合物。
【具體實施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步的說明。
[0019]實施例一
參見圖1-圖4，本發(fā)明一種具有溫度調(diào)節(jié)功能的水泥混凝土橋面鋪裝層，所述水泥混凝土橋面鋪裝層由FRP筋3、中空FRP筋4、中空FRP扣管5和水泥混凝土組成，F(xiàn)RP筋3縱向均勻分布于橋面鋪裝層中，中空FRP筋4橫向均勻分布于橋面鋪裝層中，相鄰兩根中空FRP筋4通過中空FRP扣管5連接，所述中空FRP筋4和中空FRP扣管5連接形成連通的中空孔道，所述中空孔道設有進水口 I和出水口 2。所述中空FRP筋4的兩端設有垂直于中空FRP筋4且與其為一體結(jié)構(gòu)的端頭6，中空FRP扣管5的兩端設有垂直于中空FRP扣管5且與其為一體結(jié)構(gòu)的端頭7。
[0020]所述中空FRP筋4的端頭6長度為20 mm,所述中空FRP扣管5的端頭7長度為10mm。所述中空FRP筋4和中空FRP扣管5采用建筑結(jié)構(gòu)膠連接。
[0021]所述中空FRP筋包括中空孔道8，所述中空孔道8外周面軸向包裹有以聚合物11和金屬粉末10組成的膠液基體，所述膠液基體內(nèi)還設有纖維增強材料9。
[0022]所述聚合物11為環(huán)氧乙烯基酯樹脂，纖維增強材料9為玻璃纖維，金屬粉末10為鋁粉，玻璃纖維增強材料9的重量占中空玻璃纖維增強聚合物(GFRP)筋4重量的60%，膠液基體的重量占中空玻璃纖維增強聚合物(GFRP)筋4重量的40%，鋁粉末10的重量占膠液基體重量的20%。[0023]所述中空GFRP扣管5的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與中空GFRP筋4的內(nèi)部結(jié)構(gòu)相同。
[0024]所述FRP筋直徑為10?12 mm，所述中空FRP筋內(nèi)徑為10 mm，所述中空FRP扣管內(nèi)徑為16 mm。
[0025]施工時，選用直徑為12 mm的GFRP筋3和內(nèi)徑為10 mm的中空GFRP筋4代替水泥混凝土橋面鋪裝層中的縱、橫向鋼筋，其中沿橋面鋪裝縱向為GFRP筋3，沿橋面鋪裝橫向為中空GFRP筋4，橫向中空GFRP筋的連接采用內(nèi)徑為16 mm的中空GFRP扣管5并涂刷建筑結(jié)構(gòu)膠進行連接。
[0026]將GFRP筋3縱向均勻放置在橋面鋪裝層的下層，中空GFRP筋4橫向均勻放置在GFRP筋3上面，且中空GFRP筋4端頭6向上豎立，在縱向和橫向GFRP筋交叉處采用扎絲進行綁扎，以固定GFRP筋3和中空GFRP筋4位置不發(fā)生變化。筋材綁扎完畢后，在中空GFRP扣管5端頭7內(nèi)壁涂刷建筑結(jié)構(gòu)膠，并將中空GFRP扣管5端頭7反向扣在中空GFRP筋4端頭6上面，待建筑結(jié)構(gòu)膠固化后，采用灌水法檢驗橫向中空GFRP筋4形成的中空孔道是否通暢。若通暢，可進行下道工序，進行水泥混凝土的澆筑；若發(fā)生堵塞現(xiàn)象，需排除故障，確保中空孔道的通暢。
[0027]整個橋面鋪裝層中并不是只有一個進水口 1和出水口 2，具體進水口和出水口的數(shù)量可根據(jù)橋面鋪裝面積、灌水能力以及縱向伸縮縫分區(qū)的要求進行劃分。
[0028]冬期施工時，水泥混凝土澆筑完畢后需要升溫養(yǎng)護。此時可在中空孔道進水口 1處加入熱水(水溫根據(jù)氣溫進行確定)，出水口 2處進行熱水的循環(huán)，將熱量通過中空GFRP筋4管壁傳遞給筋網(wǎng)周圍的水泥混凝土，同時在水泥混凝土表面進行保溫覆蓋，達到水泥混凝土水化需要的溫度環(huán)境，保證水泥混凝土強度的發(fā)展，同時可以有效減少表面裂縫的產(chǎn)生。
[0029]在橋梁運營期，冬季降雪后，橋面容易結(jié)冰，影響道路通行。為清除橋面冰雪，此時可以采用在中空孔道進水口 1處灌入熱水，出水口 2處進行熱水的循環(huán)，熱量通過中空GFRP筋4管壁傳遞給上部表面的水泥混凝土，使橋面不會出現(xiàn)結(jié)冰現(xiàn)象或者可以快速融化冰雪，保證橋梁的正常通行。
[0030]夏季施工時，由于大面積橋面鋪裝層水泥混凝土內(nèi)部溫度較高，由于溫度應力的作用容易開裂，可在中空孔道進水口 1處灌入冷水，出水口 2處進行冷水的循環(huán)，降低筋網(wǎng)周圍水泥混凝土的溫度，控制混凝土的開裂。
[0031]實施例二
本實施例與實施例一結(jié)構(gòu)基本相同，其不同之處在于，所述聚合物11為不飽和聚酯，纖維增強材料9為碳纖維，金屬粉末10為鐵粉，碳纖維增強材料9的重量占中空碳纖維增強聚合物筋4重量的65%，膠液基體的重量占中空碳纖維增強聚合物筋4重量的35%，鐵粉末10的重量占膠液基體重量的25%。
[0032]實施例三
本實施例與實施例一結(jié)構(gòu)基本相同，其不同之處在于，所述聚合物11為環(huán)氧樹酯，纖維增強材料9為玄武巖纖維，金屬粉末10為鋼粉，玄武巖纖維增強材料9的重量占中空玄武巖纖維增強聚合物筋4重量的75%，膠液基體的重量占中空玄武巖纖維增強聚合物筋4重量的25%，鋼粉末10的重量占膠液基體重量的15%。
【權(quán)利要求】
1.一種具有溫度調(diào)節(jié)功能的水泥混凝土橋面鋪裝層，其特征在于:所述水泥混凝土橋面鋪裝層由FRP筋、中空FRP筋、中空FRP扣管和水泥混凝土組成，F(xiàn)RP筋縱向均勻分布于橋面鋪裝層中，中空FRP筋橫向均勻分布于橋面鋪裝層中，相鄰兩根中空FRP筋通過中空FRP扣管連接，所述中空FRP筋和中空FRP扣管連接形成連通的中空孔道，所述中空孔道設有進水口和出水口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有溫度調(diào)節(jié)功能的水泥混凝土橋面鋪裝層，其特征在于:所述中空FRP筋的兩端設有垂直于中空FRP筋且與其為一體結(jié)構(gòu)的端頭，中空FRP扣管的兩端設有垂直于中空FRP扣管且與其為一體結(jié)構(gòu)的端頭。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有溫度調(diào)節(jié)功能的水泥混凝土橋面鋪裝層，其特征在于:所述中空FRP筋的端頭長度為20 mm，所述中空FRP扣管的端頭長度為10 mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有溫度調(diào)節(jié)功能的水泥混凝土橋面鋪裝層，其特征在于:所述中空FRP筋和中空FRP扣管采用建筑結(jié)構(gòu)膠連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有溫度調(diào)節(jié)功能的水泥混凝土橋面鋪裝層，其特征在于:所述中空FRP筋和中空FRP扣管均包括中空孔道，所述中空孔道外周面軸向包裹有以聚合物和金屬粉末組成的膠液基體，所述膠液基體內(nèi)還設有纖維增強材料。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的具有溫度調(diào)節(jié)功能的水泥混凝土橋面鋪裝層，其特征在于:所述聚合物為環(huán)氧樹脂、乙烯基酯或不飽和聚酯中的一種、兩種或兩種以上的任意組合。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的具有溫度調(diào)節(jié)功能的水泥混凝土橋面鋪裝層，其特征在于:所述金屬粉末為鐵粉、鋁粉或鋼粉。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的具有溫度調(diào)節(jié)功能的水泥混凝土橋面鋪裝層，其特征在于:所述纖維增強材料為碳纖維、玻璃纖維、芳綸纖維、聚乙烯纖維或玄武巖纖維。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有溫度調(diào)節(jié)功能的水泥混凝土橋面鋪裝層，其特征在于:所述FRP筋直徑為l(Tl2mm，所述中空FRP筋內(nèi)徑為10 mm，所述中空FRP扣管內(nèi)徑為16 mm。
【文檔編號】E01D19/12GK103643631SQ201310621679
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年11月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月30日
【發(fā)明者】趙軍, 李光輝 申請人:鄭州大學