一种路面坑槽修补用三维网垫

摘要

本发明公开了一种路面坑槽修补用三维网垫，包括二维平面网格和三维节点；二维平面网格包括平面网格线、平面网格圆形节点和平面网格网眼；规则排布的若干条平面网格线相互连接形成平面结构；平面网格线的交点处具有平面网格圆形节点，空隙处形成平面网格网眼；二维平面网格中的所有平面网格网眼均完全相同；平面网格圆形节点的中心处开有竖直贯通的钉孔，用于与路面工程用钉配合；三维节点是底面为圆形的三维立体结构；三维节点的中心处开有竖直贯通的钉孔，用于与路面工程用钉配合。本三维网垫对修补料分别提供二维和三维侧向约束，产生嵌锁作用，限制修补料的移动，提高结合面处混合料的稳定性和接触面的粘结力，延长柔性路面使用寿命。

说明书

技术领域

本发明涉及公路养护维修领域，具体是一种路面坑槽修补用三维网垫。

背景技术

沥青混凝土路面是一种高级柔性路面，具有路面平整、行车舒适等特点。但受到交通荷载的增加和路面施工质量等因素影响，路面早期易出现坑槽、裂缝等病害，部分病害甚至会进一步恶化。坑槽是沥青混凝土路面易多发的常见病害，在路面病害中占比较大，具体指由于水损害等原因造成沥青路表骨料剥落后形成的凹状结构。坑槽出现具有偶然性，若未得到及时维护，在车辆荷载的拓展下，周边路段也会出现大面积坑槽，严重影响行车舒适和安全，甚至会进一步损害路面基层。

目前常用的坑槽修补方法有填料修补和挖补修补两种，且无论修补材料采用热料还是冷料，新旧沥青混合料之间接触面的粘结力是影响修补质量和寿命的关键。为了提高修补块与坑槽壁面的接触粘结力，工程上提出了涂抹粘层油、加热接缝、荒川式斜削侧壁等提高接缝粘结力的方法。但是，受到坑槽深度和施工技术的影响，修补后接缝粘结状态不能维持较长的使用寿命。例如，单一使用粘层油提供的接触粘结力有限，且在涂抹时需特别注意不能在坑槽底部及四周侧壁产生积油，否则会降低粘结力；加热接缝在坑槽深度较深时受到加热设备的限制，在坑槽底部易加热不均匀，进而影响粘结力；斜削侧壁会降低填料底部的压实度。这些方法都增加了施工难度和成本，且对接触面粘结力提升有限，修补质量易受荷载、气候等因素影响。实践证明，传统的沥青路面坑槽修补方法，修补块使用寿命低、新旧沥青混合料接触面粘结力不稳定、在行车荷载和降水等外界因素的作用下很容易产生二次病害。

因此，仅单一采用粘层油或热接缝等方法来提高修补块接缝粘结力很难维持较长的使用寿命，由于接触面提供的粘结力不稳定，很容易受到荷载、积水等因素影响。为了提高修补块使用寿命，工程上需要在坑槽新旧沥青接触面处设置一种新的结构来将修补材料与路面旧料咬合在一起，约束二者在荷载下的相对位移，从而提高接触面粘结力。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供一种路面坑槽修补用三维网垫。

本发明解决所述技术问题的技术方案是，提供一种路面坑槽修补用三维网垫，其特征在于，该三维网垫包括二维平面网格和三维节点；

二维平面网格包括平面网格线、平面网格圆形节点和平面网格网眼；规则排布的若干条平面网格线相互连接形成平面结构；平面网格线的交点处具有平面网格圆形节点，空隙处形成平面网格网眼；二维平面网格中的所有平面网格网眼均完全相同；平面网格圆形节点的中心处开有竖直贯通的钉孔，用于与路面工程用钉配合；

三维节点是底面为圆形的三维立体结构；圆形底面的直径与平面网格圆形节点的直径相同；三维节点的中心处开有竖直贯通的钉孔，用于与路面工程用钉配合；

二维平面网格和三维节点在制作出厂时连接为整体，三维节点位于平面网格圆形节点的上方，形成三维节点整体式三维网垫；或者，二维平面网格和三维节点在制作出厂时各自成型，形成三维节点分离式三维网垫，使用时三维节点位于二维平面网格的上方并通过路面工程用钉固定。

与现有技术相比，本发明有益效果在于：

(1)本三维网垫可以直接通过二维平面网格和三维节点对修补料分别提供二维和三维侧向约束，网格与修补料之间产生嵌锁作用，限制修补料的移动，提高结合面处混合料的稳定性和接触面的粘结力，延长柔性路面使用寿命。当修补块尤其是接缝处受行车荷载时，网垫结构可以抵抗荷载产生的水平应力和弯拉应力，降低修补块材料与原路面之间的相对位移，提高修补块抗弯拉和抗剪切能力，即使在快速修补时也比单一使用冷料冷补具有更好的修补效果，无论冷补热补都可采用网垫结构来提高修补块稳定性。

(2)本三维网垫与修补料形成加筋复合结构，可提高修补块抗裂能力。而且网垫可以在修补块与原路面层之间形成缓冲层，其网格结构可以扩散应力范围，缓解应力突变且避免应力集中现象，使修补结构受力更加均匀，相较于传统的粘层油等粘结材料，网垫具有更好的抗变形能力，二次修补后路面使用寿命更长。

(3)本三维网垫具有高抗拉、低延伸率的结构特点可以增强路面抗蠕变特性，保持路面长期的使用性能，并且可以有效增加网垫上部修补块抗变形能力，从而在原有修补技术上大幅度延长修补后路面使用寿命，减小二次损害。

(4)本发明设计了三种三维网垫形式，可以更好的适应不同深度坑槽病害环境，使其在不同深度坑槽的底面和侧壁铺设时均能良好地与坑槽壁贴合，并且不影响修补料的填充和压实，可以更好的提高新旧混合料之间的基础粘结力，为修补材料提供稳定的约束。

(5)相较于斜削修补法，喷补法等新式修补措施，本发明的三维网垫更加经济，结构生产简单，对施工设备要求低，受施工条件限制较少，具有更好的粘结性，可以与目前广泛采用的热补法和冷补法结合，增强修补料的稳定。

附图说明

图1为本发明实施例1的三维节点整体式三维网垫的立体示意图；

图2为本发明实施例1的三维节点整体式三维网垫的俯视示意图；

图3为本发明实施例1的三维节点整体式三维网垫的主视示意图；

图4为本发明实施例2的三维节点分离式三维网垫的二维平面网格的立体示意图；

图5为本发明实施例2的三维节点分离式三维网垫的俯视示意图；

图6为本发明实施例2的三维节点分离式三维网垫的主视示意图；

图7为本发明实施例2的三维节点分离式三维网垫的安装示意图；

图8为本发明实施例2的三维节点分离式三维网垫的下一步安装示意图；

图9为本发明实施例2的三维节点分离式三维网垫的再下一步安装示意图；

图10为本发明实施例3的立网式三维网垫的立体示意图；

图11为本发明实施例3的三维立体网格的立体示意图；

图12为本发明的三维节点的立体示意图；

图13为本发明的路面工程用钉的立体示意图；

图中，二维平面网格1、平面网格线11、平面网格圆形节点12、平面网格网眼13；三维节点2、上底面圆21、下底面圆22；路面工程用钉3、圆形钉帽31；钉孔4；三维立体网格5、球面立体网格线51、平面连接网格圆形节点52、立体网格网眼53、平面连接网格线54。

具体实施方式

下面给出本发明的具体实施例。具体实施例仅用于进一步详细说明本发明，不限制本申请权利要求的保护范围。

本发明提供了一种路面坑槽修补用三维网垫(简称三维网垫)，其特征在于，该三维网垫包括二维平面网格1和三维节点2；

二维平面网格1包括平面网格线11、平面网格圆形节点12和平面网格网眼13；规则排布的若干条平面网格线11相互连接形成平面结构；平面网格线11的交点处具有平面网格圆形节点12，空隙处形成平面网格网眼13；二维平面网格1中的所有平面网格网眼13均完全相同；平面网格圆形节点12的中心处开有竖直贯通的钉孔4，用于与路面工程用钉3配合；二维平面网格1的宽度和长度根据实际坑槽尺寸和深度确定，施工时确保二维平面网格1的面积足够铺满整个坑槽的底面和侧壁即可。

三维节点2是底面为圆形的三维立体结构；圆形底面的直径与平面网格圆形节点12的直径相同，用于三维节点2的底面与平面网格圆形节点12严密贴合，在不影响碾压修补料的同时固定二维平面网格1；三维节点2的中心处开有竖直贯通的钉孔4，用于与路面工程用钉3配合；

二维平面网格1和三维节点2在制作出厂时连接为一整体，三维节点2位于平面网格圆形节点12的上方，形成三维节点整体式三维网垫；或者，二维平面网格1和三维节点2在制作出厂时各自成型，形成三维节点分离式三维网垫，施工时将三维节点2置于平面网格圆形节点12的上方并通过路面工程用钉3固定。

优选地，三维节点整体式三维网垫由于三维节点2和二维平面网格1连接紧密，二者整体受力，共同约束行车荷载下坑槽界面处新旧料之间的相对位移。三维节点分离式三维网垫可以使二维平面网格1更好的贴合坑槽壁面(坑槽的侧壁和底面)，使二者连接更紧密，在侧壁铺设时也能一定程度提高修补料压实度，使得二维平面网格1更好地提高新旧料接触粘结力。

优选地，平面网格线11可以为长条状或圆条状，为了不影响修补料和路面原材料的接触面积，宽度和厚度或直径均为1～5mm；平面网格圆形节点12的直径大于平面网格线11的宽度或直径。

优选地，围成每个平面网格网眼13的所有边的边长为10mm～50mm，使得平面网格网眼13的尺寸不小于修补料中最大碎石尺寸的2～3倍，便于修补料中最大碎石的通过和碾压。

优选地，平面网格网眼13的形状可采用正多边形、长方形、等腰三角形、等腰直角三角形、平行四边形等规则多边形，优选正方形和等腰直角三角形。

优选地，三维节点2采用圆柱或者圆台，形成三维圆柱节点或三维圆台节点；上底面圆21的直径为d1，下底面圆22的直径为d2，d1≤d2(优选d1≤d2≤d1+2mm)；三维节点2的高度为h1，h1＝d2。本实施例中，d1＝8～10mm。

优选地，平面网格圆形节点12中心处的钉孔4的尺寸与三维节点2的中心处的钉孔4的尺寸相同。

优选地，该三维节点分离式三维网垫还包括三维立体网格5；三维立体网格5包括表面平滑的竖直向上凸起的球面立体网格线51和平面连接网格线54；

球面立体网格线51的非凸起端与平面连接网格线54一体成型或者相互连接形成立体结构；球面立体网格线51的空隙处形成立体网格网眼53；平面连接网格线54的交点处具有平面连接网格圆形节点52；平面连接网格圆形节点52的中心处开有竖直贯通的钉孔4，用于与路面工程用钉3配合；

二维平面网格1、三维节点2和三维立体网格5在制作出厂时各自成型，形成立网式三维网垫；使用时三维节点2位于平面连接网格圆形节点52的上方，平面连接网格圆形节点52位于平面网格圆形节点12的上方，且三者通过路面工程用钉3固定。

优选地，球面立体网格线51可以为修补料提供侧向约束，将坑槽壁面处修补料牢牢套住，提高接触粘结力。相较于以上三维节点整体式三维网垫和三维节点分离式三维网垫，立网式三维网垫可以为修补料提供更好的整体侧向约束，使新旧料界面处结合更加紧密。

优选地，球面立体网格线51和平面连接网格线54均为长条状或圆条状，宽度和厚度或直径均为1～5mm；平面连接网格圆形节点52的直径大于平面连接网格线54的宽度或直径。

优选地，围成每个立体网格网眼53的所有边的边长为10mm～50mm，使得立体网格网眼53的尺寸不小于修补料中最大碎石尺寸的2～3倍，便于修补料中最大碎石的通过和碾压。

优选地，立体网格网眼53的形状为四边形或三角形等规则多边形。

优选地，球面立体网格线51的球面为圆球面或椭球面，凸起高度为半圆球或半椭球，最高凸起高度高于三维节点2的高度h1。

优选地，平面连接网格圆形节点52的设置位置和尺寸与平面网格圆形节点12完全相同。

优选地，平面连接网格圆形节点52中心处的钉孔4的尺寸与三维节点2的中心处的钉孔4的尺寸相同。

优选地，路面工程用钉3采用水泥钉或铆钉，具体尺寸以施工要求为准。路面工程用钉3的直径为d，长度为h；d＝d1-5mm，h1＜h/3。本实施例中，h＝30mm～50mm，d＝3mm～5mm，圆形钉帽31的直径为4mm～6mm。

优选地，钉孔4直径为3mm～5mm，具体以钉入的路面工程用钉3的直径为准。

优选地，二维平面网格1、三维节点2和三维立体网格5的材质采用碳纤维或者玻璃纤维。

优选地，该三维网垫可用于沥青路面、混凝土路面和沥青混凝土路面的修补。

基于该三维网垫修补路面坑槽的施工方法(简称施工方法)，包括以下步骤：

(1)测量坑槽病害的范围和深度，确定坑槽修补的尺寸和深度：

根据路面坑槽修补原则中的“圆洞方补，浅洞深补”原则，沿道路中心线平行或垂直方向划出方形的开槽轮廓线，修补块尺寸以超过坑槽破损边界5～30cm为宜；修补深度以“破损至哪一层，开挖至哪一层，且开挖至破损结构层底部”为原则，即上面层破坏，则挖至上面层底部；若中面层已破坏，则挖至中面层底部；若坑槽深度已达下面层，则挖至下面层底部。

(2)开挖成型：挖除坑槽区域破损旧料，要求开挖后坑槽壁面垂直于路面，底面平整、光滑、坚实；彻底清除坑槽内部及四周残余旧料和碎石；

(3)涂刷粘结层：在坑槽的侧壁及底面的表面涂刷一层粘结层，保证粘结层均匀且厚度不过大；一般选用黏性较好SBS改性沥青或相容性较好的环氧改性沥青作为粘结层材料；

优选地，涂刷顺序为先侧壁、后底面；

(4)摊铺成型：根据坑槽实际开挖的尺寸和深度，选择合适的三维网垫类型；当坑槽尺寸和深度较小时，可以选择三维节点整体式三维网垫，便于修补料压实和施工；当坑槽尺寸和深度较大时，可以选择三维节点分离式三维网垫或立网式三维网垫，在不影响压实度前提下便于网垫的施工压实。

方式一、采用三维节点整体式三维网垫进行摊铺成型：

(4.1)铺设三维网垫：在坑槽的底面和所有侧壁均铺设三维节点整体式三维网垫，在粘结层的作用下确保三维网垫紧贴坑槽的底面和侧壁，再使用路面工程用钉3钉入钉孔4中使三维节点整体式三维网垫固定于坑槽的底面和侧壁上，通过路面工程用钉3与三维节点2的接触约束三维网垫在荷载作用下的移动；

(4.2)填充修补料：向坑槽内部填入修补料，在填料的同时保证均匀摊铺，最后将修补料顶部刮平；修补料高度高于周围路面1cm～3cm；

方式二、采用三维节点分离式三维网垫进行摊铺成型：为使施工便捷的同时保证坑槽底层三维网垫的平整铺设，摊铺顺序为先底面、后侧面。

(4.1)坑槽底面和相应层侧壁的摊铺成型：在坑槽的底面和所有侧壁均铺设二维平面网格1，在粘结层的作用下确保二维平面网格1紧贴坑槽的底面和侧壁；然后将三维节点2放置于坑槽底面的平面网格圆形节点12以及坑槽侧壁的位于坑槽底面的三维节点2的高度以下的所有平面网格圆形节点12上(本实施例为：坑槽侧壁的最底层(即第一层)的平面网格圆形节点12上)；再使用路面工程用钉3将设置好的三维节点2和平面网格圆形节点12固定于坑槽底面和对应的坑槽侧壁上，然后填充修补料至完全淹没坑槽底面的三维网垫；

(4.2)坑槽其余层侧壁的摊铺成型：将三维节点2放置于坑槽侧壁的二维平面网格1的次底层(即第二层)的平面网格圆形节点12上，再使用路面工程用钉3将三维节点2和次底层平面网格圆形节点12固定于坑槽侧壁内部，然后填充修补料至淹没次底层的三维节点2；再采用相同的方法处理第三层，直至最顶层；最后将修补料顶部刮平；修补料高度高于周围路面1cm～3cm；

方式三、采用立网式三维网垫(即具有三维立体网格的三维节点分离式三维网垫)进行摊铺成型：

方式1、一次性填料：

(4.1)铺设三维网垫：在坑槽的底面和所有侧壁均铺设二维平面网格1，在粘结层的作用下确保二维平面网格1紧贴坑槽的底面和侧壁后，在坑槽的底面和所有侧壁均铺设三维立体网格5，使平面连接网格圆形节点52与平面网格圆形节点12紧密贴合且位置正对后，将三维节点2放置于所有的平面连接网格圆形节点52上，再使用路面工程用钉3钉入钉孔4中将立网式三维网垫固定于坑槽的底面和所有侧壁；

(4.2)填充修补料：向坑槽内部填入修补料，在填料的同时保证均匀摊铺，最后将修补料顶部刮平；修补料高度高于周围路面1cm～3cm；

方式2、为使施工便捷的同时保证坑槽底层三维网垫的平整铺设，摊铺顺序为先底面、后侧面：

(4.1)坑槽底面和相应层侧壁的摊铺成型：在坑槽的底面和所有侧壁均铺设二维平面网格1，在粘结层的作用下确保二维平面网格1紧贴坑槽的底面和侧壁；然后在坑槽的底面和所有侧壁均铺设三维立体网格5(底面通过重力实现三维立体网格5的铺设、侧壁可通过可卸载的夹持力实现三维立体网格5的铺设)，使平面连接网格圆形节点52与平面网格圆形节点12紧密贴合且位置正对；然后将三维节点2放置于坑槽底面的平面连接网格圆形节点52以及坑槽侧壁的位于坑槽底面的三维节点2的高度以下的所有平面连接网格圆形节点52上(本实施例为：坑槽侧壁的最底层的平面连接网格圆形节点52上)；再使用路面工程用钉3将设置好的三维节点2、平面连接网格圆形节点52和平面网格圆形节点12固定于坑槽底面和对应的坑槽侧壁上，然后填充修补料至完全淹没坑槽底面的立网式三维网垫；

(4.2)坑槽其余层侧壁的摊铺成型：将三维节点2放置于坑槽侧壁的三维立体网格5的次底层(即第二层)的平面连接网格圆形节点52上，再使用路面工程用钉3将三维节点2、次底层平面连接网格圆形节点52和次底层平面网格圆形节点12固定于坑槽侧壁内部，然后填充修补料至淹没次底层的三维节点2；再采用相同的方法处理第三层，直至最顶层；最后将修补料顶部刮平；修补料高度高于周围路面1cm～3cm；

优选地，步骤(4)中，相邻路面工程用钉3的间隔为10～100mm。

(5)压实：采用压路机按照由边缘至中间的顺序，先压实坑槽边缘，然后环形反复碾压至中间部分，保证修补料平整，与原路面衔接顺畅。

优选地，所述路面为沥青路面、混凝土路面或沥青混凝土路面。

实施例1

二维平面网格1和三维节点2在制作出厂时连接为整体，三维节点2位于平面网格圆形节点12的上方，形成三维节点整体式三维网垫。如图2所示，第一层平面网格圆形节点12为图2中的最下层的4个，最顶层平面网格圆形节点12为图2中的第四层的4个。

平面网格线11为长条状，宽度为3mm，厚度2mm。平面网格圆形节点12的直径为10mm。平面网格网眼13的形状采用正方形，边长为30mm。

三维节点2采用三维圆台节点，上底面圆21的直径d1＝8mm，下底面圆22的直径d2＝10mm，高度h1＝10mm。

路面工程用钉3采用铆钉，直径d＝3mm，长度h＝40mm，圆形钉帽31的直径为4mm，圆形钉帽31的厚度为1mm，相邻路面工程用钉3的横纵间隔为33mm。

钉孔4为圆形，直径为3mm，深度贯穿整个三维网垫。

实施例2

二维平面网格1和三维节点2在制作出厂时各自成型，形成三维节点分离式三维网垫。如图5所示，最底层(即第一层)平面网格圆形节点12为图5中的最下层的4个，最顶层平面网格圆形节点12为图5中的第四层的4个。

平面网格线11为扁平长条状，宽度为3mm，厚度2mm。平面网格圆形节点12的直径为10mm。平面网格网眼13的形状采用等腰直角三角形，直角边长度为30mm，斜边长度为42.43mm。

三维节点2采用三维圆台节点，上底面圆21的直径d1＝8mm，下底面圆22的直径d2＝10mm，高度h1＝10mm。

路面工程用钉3采用水泥钉，直径d＝3mm，长度h＝40mm，圆形钉帽31的直径为4mm，圆形钉帽31的厚度为1mm。

钉孔4为圆形，直径为3mm，深度贯穿整个三维网垫。

实施例3

二维平面网格1、三维节点2和三维立体网格5在制作出厂时各自成型，形成立网式三维网垫；

平面网格线11为扁平长条状，宽度为3mm，厚度2mm。平面网格圆形节点12的直径为10mm。平面网格网眼13的形状采用正方形，边长为30mm。

三维节点2采用三维圆台节点，上底面圆21的直径d1＝8mm，下底面圆22的直径d2＝10mm，高度h1＝10mm。

路面工程用钉3采用水泥钉，直径d＝3mm，长度h＝40mm，圆形钉帽31的直径为4mm，圆形钉帽31的厚度为1mm，相邻路面工程用钉3的横纵间隔为33mm。

钉孔4为圆形，直径为3mm，深度贯穿整个三维网垫。

球面立体网格线51和平面连接网格线54为圆条状，直径为1mm。球面立体网格线51包括6条弧形网格线和3条水平环线；6条弧形网格线的一端汇聚到一点相互连接，另一端均连接于1条水平环线上；另外两条水平环线与6条弧形网格线连接，且位于汇聚点和最下方的1条水平环线之间，形成向上凸起的小半球形即球面立体网格线51。球面立体网格线51的凸起高度为20mm，底面圆直径为42.43mm。

球面立体网格线51形成三层18个立体网格网眼53；最底层的立体网格网眼53展成平面的形状为扇环形，下底弧长22mm、上底弧长20mm、两侧斜边长12mm；中间层的立体网格网眼53展成平面的形状为扇环形，下底弧长20mm、上底弧长15mm、两侧斜边长12mm；最上层的立体网格网眼53展成平面的形状为扇形，弧长15mm、两侧边长12mm。

平面连接网格圆形节点52的直径为10mm，厚度2mm。

本发明未述及之处适用于现有技术。