一种桥面防水混凝土材料及其制备方法技术

本发明专利技术属于桥梁工程用混凝土技术领域，公开了一种桥面防水混凝土材料及其制备方法，该材料按照质量份由以下原料混合而成：普通硅酸盐水泥80～100份、粉煤灰微细颗粒20～30份、河砂140～160份、碎石280～300份、蒽醌‑2‑磺酸钠晶体3～5份、异构十三醇液体1～3份、沸石粉1～2份、水40～50份，在养护过程中混凝土表面涂刷有水性丙烯酸酯树脂乳液。本发明专利技术通过掺入新型外加材料，阻碍混凝土内部毛细孔之间的部分连接孔道的形成，同时将微细颗粒填充至部分毛细孔和界面过渡区的微孔隙，并在混凝土表面涂刷高分子聚合物，共同提高了混凝土的防水性能，对延长桥面铺装层使用寿命，保障桥梁结构安全具有重要意义。

A Bridge Floor Waterproof Concrete Material and Its Preparation Method

The invention belongs to the technical field of concrete for bridge engineering, and discloses a bridge deck waterproof concrete material and its preparation method. The material is composed of 80-100 Portland cement, 20-30 fly ash fine particles, 140-160 River sand, 280-300 gravel, 3-5 anthraquinone sodium sulfonate crystals and 1-3 isotridecanol liquids according to the mass fraction. Part 1~2 of zeolite powder and 40~50 of water. In the curing process, waterborne acrylic resin emulsion is coated on the concrete surface. The invention prevents the formation of part of connecting channels between capillary holes in concrete by adding new-type additive materials, fills part of capillary holes and micro-holes in interface transition zone with micro-particles, and coats polymer on concrete surface, thus jointly improving the waterproof performance of concrete, prolonging the service life of bridge deck pavement and ensuring the safety of bridge structure. Significance.

【技术实现步骤摘要】
一种桥面防水混凝土材料及其制备方法
本专利技术属于桥梁工程用混凝土
，具体的说，是涉及一种针对桥面铺装层混凝土受雨水侵蚀破损问题的桥面防水混凝土材料及其制备方法。
技术介绍
近年来，随着我国经济的飞速发展，我国公路桥梁建设取得了巨大的成果，然而桥梁在使用过程中会出现很多问题，桥面铺装破损问题是其中之一。桥面铺装是用水泥混凝土、沥青混凝土等材料铺筑在桥面板上的保护层，用来防止车轮直接磨损桥面板，保护主梁免受雨水侵蚀等。桥面铺装层的破损，会影响车辆行驶在桥上的平顺性，尤其是高速行驶的车辆，会造成车辆颠簸甚至翻车等交通事故。同时，对于桥梁自身结构而言，铺装层的破损会使主梁受到雨水侵蚀，腐蚀混凝土和钢筋。如果桥面铺装破损严重，则需更换铺装层，这不仅会增加地方财政的支出，而且在进行再次铺装时，会造成交通隔断，影响车辆的正常通行。提高桥面铺装的使用寿命及耐久性，对于节约矿物资源、保障车辆行驶安全和桥梁结构安全具有重要意义。桥面铺装层的混凝土由于施工方法、混凝土材料性能以及通车后车辆在桥面上往复荷载等作用下受力状态极为复杂。研究表明，雨水侵蚀、车辆荷载的作用等都会不同程度影响桥面铺装层的耐久性和使用性能。其中，雨水侵蚀对铺装层破损影响不可忽视，尤其是在我国南方地区，年降雨量普遍大于800毫米，这对桥面铺装层的耐久性提出了严格的要求。降雨中的水分和酸性物质会通过混凝土表面的微裂纹流入桥面混凝土结构。在混凝土内部结构中，这些水分和酸性物质通过混凝土中水泥石毛细孔和过渡区微孔隙的共同渗透，会逐步渗透至整个混凝土结构。这会严重影响桥面铺装层的耐久性，一方面渗入混凝土的水分和酸性物质会腐蚀混凝土及钢筋，使其加快锈蚀；另一方面，在冬季时混凝土内部的水会结冰，其体积膨胀约9％，当产生的膨胀应力超过局部抗拉强度时，会使混凝土结构产生再生微细裂缝，经过反复冻融使裂缝进一步扩展，降低了混凝土的强度，最终导致桥面铺装层的破损。因此，雨水侵蚀对桥面铺装层破损的影响十分显著。减少雨水对铺装层的侵入破坏，提高混凝土的自身防水性能，须在铺装层水泥混凝拌合时加入一定量的外加材料。现有提高混凝土防水性能的方法可分为外加剂法和膨胀法，外加剂法是通过在混凝土中加入三乙醇胺、氯化铁等物质，填充混凝土内部的孔隙，提高混凝土的防水性能；膨胀法是通过在混凝土拌合时添加一定量的硫铝酸钙化合物，使混凝土在凝结硬化过程中产生大量的钙铝硫酸盐矿物，俗称钙矾石，在生成钙矾石的过程中，体积不断膨胀。膨胀的钙矾石对混凝土内部的结构进行挤压，提高了混凝土的密实性。这些方法原理是通过填充、挤压混凝土内部的孔隙，以提高混凝土的防水性能。混凝土内部的孔隙分布错综复杂，孔径大小和作用各不相同，毛细孔之间还存在毛细孔道。西德尼·明德斯等人研究表明，混凝土中的部分孔隙和毛细孔道的存在会降低混凝土的防水性能，需要对孔隙进行填充并阻止孔道的形成。当前方法所添加的防水外加剂，其防水性能的提高依靠于填充混凝土内部的孔隙，但是阻止毛细孔道形成的效率较低。而雨水在进入混凝土表面微裂缝之后，主要通过毛细孔道进行渗透流通至各个孔隙，如果不对毛细孔道进行有效的降低，会严重影响混凝土的防水性能。当前降低毛细孔道的方法，是添加松香类、烷基类引气剂，但所获得混凝土，防水性能普遍较差，其抗压强度也受到削弱，难以使用至对防水性能有较高要求的地区。截止到目前，尚没有一种混凝土材料组成设计能够有效降低混凝土中毛细孔道的形成。
技术实现思路
本专利技术要解决的是如何有效降低混凝土中毛细孔道的技术问题，提供了一种桥面防水混凝土材料及其制备方法，该材料对混凝土中毛细孔道进行了有效的降低，并填充混凝土内部的对防水性能有影响的孔隙，以及用高聚物涂刷了混凝土表面的微裂缝，所制备的混凝土防水性能良好，适用于现代化高性能桥面，能降低雨水侵蚀对桥面的影响，减少桥面铺装层更换的次数，对节约矿物资源和保障桥梁结构安全具有重要的作用。为了解决上述技术问题，本专利技术通过以下的技术方案予以实现：一种桥面防水混凝土材料，该材料按照质量份由以下原料混合而成：普通硅酸盐水泥80～100份、粉煤灰微细颗粒20～30份、河砂140～160份、碎石280～300份、蒽醌-2-磺酸钠晶体3～5份、异构十三醇液体1～3份、沸石粉1～2份、水40～50份。进一步地，养护过程中在混凝土表面涂刷有水性丙烯酸酯树脂乳液。进一步地，所述水性丙烯酸酯树脂乳液的质量份为2份。进一步地，所述普通硅酸盐水泥的比表面积≥320m2/kg。进一步地，所述粉煤灰微细颗粒粒径≤15μm。进一步地，所述蒽醌-2-磺酸钠晶体纯度≥99％。进一步地，所述异构十三醇液体纯度≥95％。一种所述桥面防水混凝土材料的制备方法，该方法按照以下步骤进行：(1)称取相应质量份的普通硅酸盐水泥、粉煤灰微细颗粒、河砂、碎石，将其搅拌至水泥均匀分布于混合物中；(2)称取相应质量份的蒽醌-2-磺酸钠晶体、异构十三醇液体、沸石粉和水，将这些物质在容器中混合搅拌均匀后，倒入步骤(1)得到的混合物中搅拌均匀；(3)将搅拌均匀的混凝土拌合物进行振捣，振捣至混凝土表面呈现平坦、浮浆时，停止振捣；(4)将振捣完的混凝土进行洒水养生，洒水的次数应能保持混凝土表面处于湿润状态，在标准环境下养护。进一步地，步骤(4)在标准环境下养护至标准养护时间过半时，将水性丙烯酸酯树脂乳液均匀涂刷至混凝土表面，涂刷完毕后再继续进行标准养护。进一步地，所述水性丙烯酸酯树脂乳液的涂刷厚度为0.3mm～0.5mm。水泥混凝土的结构分为宏观结构和亚微观结构：混凝土的宏观结构呈堆聚状，是由各种形状和不同大小的粗、细骨料颗粒(通常占65％～75％)和水泥石(通常占25％～35％)所组成的复合材料，混凝土的宏观性能主要取决于水泥石性能、骨料性能、水泥石-骨料相对含量及其之间的截面过渡区；混凝土的亚微观结构主要是由水泥石组成，水泥石中的水化生成物、未水化的水泥颗粒以及不同尺寸的孔隙会影响混凝土的性能。水泥混凝土的宏观结构和亚微观结构中均含有大量孔隙，孔隙之间还存在孔隙孔道，而混凝土内部水的渗透主要是通过这其中的部分孔隙进行渗透流通，混凝土的防水性取决于这部分孔隙和孔隙间的连续性，不同的孔隙尺寸、孔隙在空间分布的情况和孔隙之间的通道对混凝土防水性能有不同的影响。其中，孔隙之间的连续性是影响防水性的主要因素，孔径尺寸是第二因素。孤立和封闭的孔，即使大孔隙率也可达到较好的防水性能，而连通的孔隙，即使很小的孔隙率，也会使混凝土失去防水性。因此，本专利技术通过研究混凝土内部结构和作用机理，找出影响混凝土防水性的孔隙及孔隙之间的通道，通过添加外加材料的方法，减少孔隙之间的通道，并用微细颗粒填充部分孔隙，从而提高混凝土的防水性能。在混凝土内部结构中的孔隙主要来源于水泥石的毛细孔和截面过渡区中的微孔隙。具体地，水泥与水反应形成的水泥石是一种多孔的固、液、气三相共存体，水泥石含有多种类型的孔隙，主要有凝胶孔、毛细孔、气孔三种类型。其中，凝胶孔是水化产物C-S-H(水化硅酸钙)的固有特性，在凝胶体中的孔隙率约占27％～29％，其孔径为C-S-H之间的距离，约为1.8nm，这个数量级的孔隙不会对水泥石的防水抗渗性产生影响。毛细孔是未被水泥水化产物固相所填充的空间，呈不规则形状，其体本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种桥面防水混凝土材料，其特征在于，该材料按照质量份由以下原料混合而成：普通硅酸盐水泥80～100份、粉煤灰微细颗粒20～30份、河砂140～160份、碎石280～300份、蒽醌‑2‑磺酸钠晶体3～5份、异构十三醇液体1～3份、沸石粉1～2份、水40～50份。

【技术特征摘要】
1.一种桥面防水混凝土材料，其特征在于，该材料按照质量份由以下原料混合而成：普通硅酸盐水泥80～100份、粉煤灰微细颗粒20～30份、河砂140～160份、碎石280～300份、蒽醌-2-磺酸钠晶体3～5份、异构十三醇液体1～3份、沸石粉1～2份、水40～50份。2.根据权利要求1所述的一种桥面防水混凝土材料，其特征在于，养护过程中在混凝土表面涂刷有水性丙烯酸酯树脂乳液。3.根据权利要求2所述的一种桥面防水混凝土材料，其特征在于，所述水性丙烯酸酯树脂乳液的质量份为2份。4.根据权利要求1所述的一种桥面防水混凝土材料，其特征在于，所述普通硅酸盐水泥的比表面积≥320m2/kg。5.根据权利要求1所述的一种桥面防水混凝土材料，其特征在于，所述粉煤灰微细颗粒粒径≤15μm。6.根据权利要求1所述的一种桥面防水混凝土材料，其特征在于，所述蒽醌-2-磺酸钠晶体纯度≥99％。7.根据权利要求1所述的一种桥面防水混凝土材料，其特征在于，所述异构十三醇液体纯度...

【专利技术属性】
技术研发人员：林泽辉，李林安，戚佳颖，周聪，张庆，王琦，李军，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津,12