本发明涉及道路工程技术领域，具体涉及一种适用于水泥混凝土路面的缩缝诱导装置及施工方法。
背景技术：
由于水泥混凝土路面为刚性结构，且道路一般呈条带状，其在沿道路方向会因热胀冷缩而产生巨大的温度应力。工程中为了避免水泥混凝土路面结构因为温度应力过大而发生破坏，通常会在水泥混凝土结构上相隔一定间距设置胀缝和缩缝。
通常情况下，胀缝为上下贯穿混凝土板的真缝，通过混凝土分版块浇筑来实现，胀缝设置的间距较大；缩缝通常设置为非贯穿混凝土板的假缝，当水泥混凝土结构遇冷收缩时诱导裂缝在缩缝位置产生，避免产生不规则裂缝，缩缝的设置间距根据水泥混凝土路面抵抗温缩的能力来设置，通常间距较小。
当前，道路工程通常采用切割水泥混凝土路面结构的方式设置缩缝，并在切割形成的缝隙中填塞阻水材料，以避免切割的缩缝在形成贯通缝之后雨水顺缝隙灌入路面下基层，导致路面结构破坏，出现唧泥、冻胀、板底脱空等道路病害。但是从国内常年积累的工程实践来看，该种缩缝的实施方式较为复杂，且防水效果并不理想，因缩缝渗水而产生的道路病害在水泥混凝土路面中是非常常见的。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题在于针对上述现有技术存在的不足，提供一种适用于水泥混凝土路面的缩缝诱导装置及施工方法，该装置具有止水和传力的功能，且施工简便，工厂化程度高。
本发明为解决上述提出的技术问题所采用的技术方案为：
一种适用于水泥混凝土路面的缩缝诱导装置，混凝土板以缩缝预裂位置为界分为第一板块和第二板块，所述缩缝诱导装置包括传力钢板、插入钢板、膨胀橡胶和润滑层；所述传力钢板以纵向中线为界分为滑动侧和固定侧，传力钢板滑动侧表面光滑且涂刷所述润滑层，传力钢板固定侧设有咬合结构；所述插入钢板垂直安装于传力钢板纵向中线的下表面；所述润滑层及插入钢板表面包覆所述膨胀橡胶，膨胀橡胶在传力钢板纵向中线的上方设置分隔条，并在与所述分隔条及插入钢板的连接位置设置厚度增加的厚度加强区；
所述传力钢板水平设置于混凝土板中，传力钢板滑动侧位于第一板块内，第一板块可相对传力钢板水平滑动，传力钢板固定侧位于第二板块内，通过咬合结构与混凝土固定连接；所述插入钢板与分隔条均与缩缝预裂位置重合。
上述方案中，所述润滑层全部覆盖传力钢板的滑动侧，并延伸至所述固定侧覆盖部分固定侧。
上述方案中，所述膨胀橡胶全部覆盖传力钢板的滑动侧，并延伸至所述固定侧覆盖部分固定侧，且膨胀橡胶在固定侧的覆盖范围超出润滑层的覆盖范围；所述传力钢板固定侧的咬合结构包括咬合槽，所述咬合槽设置于润滑层外侧、对应膨胀橡胶的覆盖范围，用于与从光滑侧延伸过来膨胀橡胶固定连接。
上述方案中，所述传力钢板上的咬合结构还包括螺纹钢筋，所述螺纹钢筋设置于咬合槽外侧，用于加强与混凝土的连接。
上述方案中，所述传力钢板水平放置于混凝土板高度一半位置，传力钢板中心平面与混凝土板平行。
上述方案中，所述传力钢板的厚度为15～30mm；插入钢板的厚度为5～10mm；传力钢板与插入钢板采用采用焊接工艺结合为“t型”。
上述方案中，所述膨胀橡胶在分隔条两侧的强度薄弱区域间隔设置加强肋，所述加强肋、分隔条及厚度加强区均为相同材料一次模压形成整体。
上述方案中，所述膨胀橡胶具有遇水膨胀特性。
上述方案中，所述润滑层采用硅脂润滑材料。
相应的，本发明还提出一种水泥混凝土路面的施工方法，采用上述缩缝诱导装置，包括以下步骤：
步骤1：浇筑混凝土板混凝土，在缩缝预裂位置，当混凝土浇筑至混凝土板厚度一半时暂停浇筑，此次浇筑范围称为第一次浇筑区域；
步骤2：对第一次浇筑区域的混凝土进行振捣，至混凝土不发生沉降、无气泡、出现浮浆停止振捣；
步骤3：将所述缩缝诱导装置安装在缩缝预裂位置，插入钢板插入已经振捣密实的混凝土内部，传力钢板，与混凝土面密贴无空隙；
步骤4：浇筑上层混凝土至路面设计标高，此次浇筑范围称为第二次浇筑区域；
步骤5：对第二次浇筑区域的混凝土进行振捣，至混凝土不发生沉降、无气泡、出现浮浆停止振捣，振捣时应避免触碰到已经安装的缩缝诱导装置；
步骤6：进行混凝土板表面整平、养护措施施工。
本发明的有益效果在于：
1、本发明缩缝诱导装置的传力钢板厚度和宽度根据道路等级、交通量、混凝土板厚度等因素通过计算确定，可有效传递沿行车方向的路面水平应力，防止产生错台病害。
2、传力钢板厚最外侧包覆的膨胀橡胶能够一次模压成特定的形状，具有一定的强度，可以保持该特定形状不发生变形，膨胀橡胶一侧与传力钢板咬合固定，另一侧与传力钢板之间填充润滑层，可以确保传力钢板能够相对第一板块自由滑动；而第二板块混凝土与传力钢板的咬合结构可以确保第二板块与传力钢板结合稳定，不发生相对滑动。传力钢板一侧可滑动，一侧固定的设计可确保混凝土板拥有一定的自由伸缩空间，释放混凝土板应力，同时可以保证所有混凝土板可以连接成为一个整体，不发生翘曲、错台等道路病害。
3、传力钢板下部的插入钢板能够提高插入端的刚度，确保“十”字板下部插入混凝土过程中不发生弯曲、位移，同时可以起到固定本缩缝诱导装置位置的作用，确保缩缝诱导装置放置完成后不会因为上层混凝土施工而发生位移。
4、一次模压成型膨胀橡胶在“十”字交叉位置设置厚度增加的加强区，可以确保在混凝土相对位移最大的位置，橡胶不会因拉伸过大而破损。
5、一次模压成型膨胀橡胶在“十”字上方的强度薄弱区域设置加强肋，可以确保上层混凝土施工过程中“十”字板上部的橡胶结构不会发生歪斜，从而保证本装置致诱导产生的裂缝顺直。
6、一次模压成型膨胀橡胶的整体性高，有利于提高缩缝的闭水性；缩缝进水后，膨胀橡胶会发生膨胀，体积增大将缩缝填满，可有效提高缩缝的止水性能，防止路面水渗入路面结构。
7、本发明缩缝诱导装置全部采用工厂预制形式生产，可极大提高产品质量。
8、本发明相应的现场施工工艺简单，可有效提高现场施工进度。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明实施例提供的缩缝诱导装置的剖面示意图；
图2是本发明实施例提供的缩缝诱导装置的平面示意图；
图3是本发明实施例提供的分区域浇筑示意图。
图中：100、缩缝诱导装置；10、传力钢板；11、咬合槽；12、螺纹钢筋；20、插入钢板；30、膨胀橡胶；31、分隔条；32、厚度加强区；33、加强肋；40、润滑层；
200、混凝土板；210、第一板块；220、第二板块；230、缩缝预裂位置；301、第一次浇筑区域；302、第二次浇筑区域。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
如图1-2所示，为本发明实施例提供的一种适用于水泥混凝土路面的缩缝诱导装置100，混凝土板200以缩缝预裂位置230为界分为第一板块210和第二板块220。缩缝诱导装置100包括传力钢板10、插入钢板20、膨胀橡胶30和润滑层40；传力钢板10以纵向中线为界分为滑动侧和固定侧，传力钢板10滑动侧表面光滑且涂刷润滑层40，传力钢板10固定侧设有咬合结构；插入钢板20垂直安装于传力钢板10纵向中线的下表面；润滑层40及插入钢板20表面包覆膨胀橡胶30，膨胀橡胶30在传力钢板10纵向中线的上方设置分隔条31，并在与分隔条31及插入钢板20的连接位置设置厚度增加的厚度加强区32。
混凝土路面施工时，传力钢板10水平设置于混凝土板200中，传力钢板10滑动侧位于第一板块210内，传力钢板10固定侧位于第二板块220内，插入钢板20与分隔条31均与缩缝预裂位置230重合。传力钢板10光滑侧在有润滑材料、隔离材料辅助的情况下不与混凝土结合，可相对第一板块210自由滑动；传力钢板10固定侧通过咬合结构与混凝土咬合成为不可相对移动的整体；插入钢板20与分隔条31组成的竖向条带结构对混凝土板产生实质性隔离，降低混凝土在该位置的整体性，形成强度薄弱带，混凝土板收缩之后将沿分隔条30形成缩缝。
进一步优化，本实施例中，润滑层40全部覆盖传力钢板10的滑动侧，并覆盖固定侧的一定宽度，该宽度以2-3cm为宜。
进一步优化，膨胀橡胶30全部覆盖传力钢板10的滑动侧，并覆盖固定侧的一定宽度，且膨胀橡胶30在固定侧的覆盖宽度超出润滑层40在固定侧的覆盖宽度不小于3mm。传力钢板10固定侧的咬合结构包括咬合槽11，咬合槽11设置于润滑层40外侧、对应膨胀橡胶30的覆盖范围，用于与从光滑侧延伸过来膨胀橡胶30固定连接，即咬合槽11的宽度应大于3cm。本实施例中，在传力钢板10固定侧距离纵向中线30～50mm的范围内进行双面刨床刨纹处理，形成咬合槽11，槽深不超过1mm。
润滑层40延伸至固定侧是为了避免两侧的混凝土板块产生收缩时将膨胀橡胶30撕裂；膨胀橡胶延30伸至固定侧可以增强止水性能，避免路面自由水下渗到路基。
进一步优化，传力钢板10上的咬合结构还包括螺纹钢筋12，螺纹钢筋12设置于咬合槽11外侧，用于加强与混凝土的连接。本实施例中，咬合槽11外侧焊接三道双面
进一步优化，本实施例中，传力钢板10水平放置于混凝土板200高度一半位置，传力钢板10中心平面与混凝土板200平行。
进一步优化，本实施例中，传力钢板10的厚度为15～30mm，宽度(指纵向，即顺行车方向)400mm，长度(指横向，即垂直行车方向)根据混凝土板200的宽度(指横向，即垂直行车方向)确定。插入钢板20采用碳素钢，厚度为5～10mm，高度50mm，长度与传力钢板10相同。传力钢板10与插入钢板20采用焊接工艺结合为“t型”，传力钢板10具有一定的柔韧性，插入钢板20厚度较小，强度较高，能够实现插入未凝结的混凝土内部的功能。
进一步优化，本实施例中，膨胀橡胶30在分隔条31两侧的强度薄弱区域间隔设置加强肋33。加强肋33、分隔条31及厚度加强区32均为相同材料一次模压形成整体，包覆在传力钢板10和插入钢板20外侧。其中，分隔条31的高度应结合混凝土板200的厚度确定，分隔条31顶部与混凝土板200顶部距离取40mm，分隔条31的长度与传力钢板10相同，厚度取5mm。加强肋33和厚度加强区32的尺寸根据实际需要调整。
本发明在最外侧包覆的膨胀橡胶30能够一次模压成特定的形状，具有一定的强度，可以保持该特定形状不发生变形。膨胀橡胶30按照设计形状覆盖于传力钢板10之上，一侧与传力钢板10咬合固定，另一侧与传力钢板10之间填充润滑材料，可自由滑动。
进一步优化，本实施例中，膨胀橡胶30具有遇水膨胀特性，缩缝进水后，膨胀橡胶会发生膨胀，体积增大将缩缝填满，可有效提高缩缝的止水性能，防止路面水渗入路面结构。
进一步优化，本实施例中，润滑层40采用硅脂润滑材料，在传力钢板10滑动侧双面涂刷，厚度0.5mm。
相应的，本发明还提出一种水泥混凝土路面的施工方法，采用上述缩缝诱导装置100，如图3所示，包括以下步骤：
步骤1：浇筑混凝土板200混凝土，在缩缝预裂位置230，当混凝土浇筑至混凝土板200厚度一半时暂停浇筑，浇筑范围参照第一次浇筑区域301。
步骤2：用振捣棒对第一次浇筑区域301的混凝土进行振捣，至混凝土不发生沉降、无气泡、出现浮浆停止振捣。
步骤3：将缩缝诱导装置100安装在缩缝预裂位置230，插入钢板20插入已经振捣密实的混凝土内部，传力钢板10，与混凝土面密贴无空隙。
步骤4：浇筑上层混凝土至路面设计标高，浇筑范围参照第二次浇筑区域302。
步骤5：用振捣棒对第二次浇筑区域302的混凝土进行振捣，至混凝土不发生沉降、无气泡、出现浮浆停止振捣，振捣时应避免触碰到已经安装的缩缝诱导装置100。
步骤6：进行混凝土板200表面整平、养护等措施施工。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。
1.一种适用于水泥混凝土路面的缩缝诱导装置，混凝土板以缩缝预裂位置为界分为第一板块和第二板块，其特征在于，所述缩缝诱导装置包括传力钢板、插入钢板、膨胀橡胶和润滑层；所述传力钢板以纵向中线为界分为滑动侧和固定侧，传力钢板滑动侧表面光滑且涂刷所述润滑层，传力钢板固定侧设有咬合结构；所述插入钢板垂直安装于传力钢板纵向中线的下表面；所述润滑层及插入钢板表面包覆所述膨胀橡胶，膨胀橡胶在传力钢板纵向中线的上方设置分隔条，并在与所述分隔条及插入钢板的连接位置设置厚度增加的厚度加强区；
所述传力钢板水平设置于混凝土板中，传力钢板滑动侧位于第一板块内，第一板块可相对传力钢板水平滑动，传力钢板固定侧位于第二板块内，通过咬合结构与混凝土固定连接；所述插入钢板与分隔条均与缩缝预裂位置重合。
2.根据权利要求1所述的适用于水泥混凝土路面的缩缝诱导装置，其特征在于，所述润滑层全部覆盖传力钢板的滑动侧，并延伸至所述固定侧覆盖部分固定侧。
3.根据权利要求2所述的适用于水泥混凝土路面的缩缝诱导装置，其特征在于，所述膨胀橡胶全部覆盖传力钢板的滑动侧，并延伸至所述固定侧覆盖部分固定侧，且膨胀橡胶在固定侧的覆盖范围超出润滑层的覆盖范围；所述传力钢板固定侧的咬合结构包括咬合槽，所述咬合槽设置于润滑层外侧、对应膨胀橡胶的覆盖范围，用于与从光滑侧延伸过来的膨胀橡胶固定连接。
4.根据权利要求3所述的适用于水泥混凝土路面的缩缝诱导装置，其特征在于，所述传力钢板上的咬合结构还包括螺纹钢筋，所述螺纹钢筋设置于咬合槽外侧，用于加强与混凝土的连接。
5.根据权利要求1所述的适用于水泥混凝土路面的缩缝诱导装置，其特征在于，所述传力钢板水平放置于混凝土板高度一半位置，传力钢板中心平面与混凝土板平行。
6.根据权利要求1所述的适用于水泥混凝土路面的缩缝诱导装置，其特征在于，所述传力钢板的厚度为15～30mm；插入钢板的厚度为5～10mm；传力钢板与插入钢板采用焊接工艺结合为“t型”。
7.根据权利要求1所述的适用于水泥混凝土路面的缩缝诱导装置，其特征在于，所述膨胀橡胶在分隔条两侧的强度薄弱区域间隔设置加强肋，所述加强肋、分隔条及厚度加强区均为相同材料一次模压形成整体。
8.根据权利要求1所述的适用于水泥混凝土路面的缩缝诱导装置，其特征在于，所述膨胀橡胶具有遇水膨胀特性。
9.根据权利要求1所述的适用于水泥混凝土路面的缩缝诱导装置，其特征在于，所述润滑层采用硅脂润滑材料。
10.一种水泥混凝土路面的施工方法，其特征在于，采用权利要求1-9任一项所述的缩缝诱导装置，包括以下步骤：
步骤1：浇筑混凝土板混凝土，在缩缝预裂位置，当混凝土浇筑至混凝土板厚度一半时暂停浇筑，此次浇筑范围称为第一次浇筑区域；
步骤2：对第一次浇筑区域的混凝土进行振捣，至混凝土不发生沉降、无气泡、出现浮浆停止振捣；
步骤3：将所述缩缝诱导装置安装在缩缝预裂位置，插入钢板插入已经振捣密实的混凝土内部，传力钢板，与混凝土面密贴无空隙；
步骤4：浇筑上层混凝土至路面设计标高，此次浇筑范围称为第二次浇筑区域；
步骤5：对第二次浇筑区域的混凝土进行振捣，至混凝土不发生沉降、无气泡、出现浮浆停止振捣，振捣时应避免触碰到已经安装的缩缝诱导装置；
步骤6：进行混凝土板表面整平、养护措施施工。
技术总结