本发明专利技术公开了一种伸缩缝过渡区超高性能混凝土，它以水泥、粉煤灰微珠、硅灰、高钛重矿渣砂、有机‑无机混杂纤维、水性环氧乳液、减水剂和水为主要原料制备而成。本发明专利技术以高钛重矿渣砂为集料，利用其内养护和销钉作用，提高混凝土的体积稳定性、抗渗抗裂性能和力学性能；采用有机‑无机纤维复合增韧技术，提升弯曲韧性和抗冲击性能；利用水性环氧乳液交联固化后形成相互交织的网状结构，进一步提升抗冲击性能和韧性；掺加减水剂和粉煤灰微珠，改善工作性能和密实性；所得超高性能混凝土具有高流态、低收缩、高韧性、高粘结、高冲击性能和耐疲劳等优点，可从根本上解决伸缩缝过渡区混凝土反复修补、反复破坏等问题，具有重要的实际应用价值。
Super high performance concrete in the transition zone of expansion joint and its preparation method
【技术实现步骤摘要】
一种伸缩缝过渡区超高性能混凝土及其制备方法
本专利技术属于建筑材料领域，具体涉及一种伸缩缝过渡区超高性能混凝土及其制备方法。
技术介绍
目前国内大部分桥梁铺装层都采用沥青混合料进行桥面摊铺，在桥梁伸缩缝处采用水泥混凝土填补。因此，伸缩缝过渡区混凝土的质量及平整程度直接影响着桥梁的寿命和行车舒适度。一方面由于其直接承受车轮的反复碾压冲击作用，过渡区混凝土刚度高、变形能力差，不能有效吸收和传递伸缩体的冲击能量；另一方面其长期暴露于自然条件下，部分北方地区使用除冰盐防滑，服役环境较为恶劣，使得伸缩缝装置成为了桥梁结构最易受损和较难修复的部位，其使用寿命远低于桥梁的设计寿命。频繁维修或更换伸缩缝不仅严重影响交通的通畅与安全，并且也带来了资源的浪费与环境问题，提高了桥梁的维护成本。目前应用于伸缩缝过渡区混凝土主要为普通混凝土、钢纤维高强混凝土以及各种树脂混凝土，然而这三种混凝土材料分别存在以下问题：1)普通混凝土属于典型的脆性材料，抗压强度高，但抗拉强度、抗剪强度和抗冲击性能低，使得伸缩缝结构难以承受长期车载的反复冲击作用；2)钢纤维高强混凝土抗拉强度、抗冲击性能和抗疲劳能力较普通混凝土有显著的提升，不足之处主要在于钢纤维高强混凝土胶凝材料用量高，水胶比较低，容易发生收缩开裂问题，另一方面自身的黏结强度低，与沥青混凝土铺装层、水泥混凝土梁板、预埋筋及型钢间的界面黏结力差容易形成渗水缝隙；在承受应力作用时，黏结界面容易开裂，从而大幅降低伸缩缝结构的耐久性和安全性；3)环氧树脂混凝土具有强度高、耐磨性好、抗冲击性能好、粘结性能优异和耐化学腐蚀等优点，但缺点主要在于固化后的环氧混凝土呈脆性性质，拉伸变形能力不足，此外环氧树脂属于有机材料，紫外老化问题比较严重，且现场配制比较繁琐，材料成本和施工成本均较高。因此，有必要研发一种具有超高强、低收缩、抗冲击、粘结性好和耐久性等优点的伸缩缝混凝土材料，从根本上解决伸缩缝结构反复修补和反复破坏的问题，提高桥梁结构的服役寿命和行车舒适性。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于针对现有技术存在的不足，提供一种伸缩缝过渡区超高性能混凝土，它具有优异的力学性能、体积稳定性能、抗疲劳性能和抗冲击韧性，且涉及的制备方法简单、成本低，具有重要的实际推广价值。为实现上述目的，本专利技术的技术方案为：一种伸缩缝过渡区超高性能混凝土，各组分及其含量包括：水泥650～800kg/m3，粉煤灰微珠150～200kg/m3，硅灰130～200kg/m3，高钛重矿渣砂970～1200kg/m3，有机-无机混杂纤维120～250kg/m3，水性环氧树脂乳液20～40kg/m3，减水剂22.5～28.5kg/m3，水180～200kg/m3。根据上述方案，所述水泥为P·O42.5或P·O52.5硅酸盐水泥。根据上述方案，所述粉煤灰微珠烧失量≤5.0％，需水量比≤90％，球形颗粒体积率≥95％。根据上述方案，所述硅灰的SiO2质量含量≥95％，比表面积≥15500m2/kg，28d活性指数≥100％。根据上述方案，所述高钛重矿渣砂是冶炼钒钛磁铁矿时产生的熔融矿渣经水冷或自然冷却后，通过磁选、破碎、筛分而来的高强多孔细集料，细度模数2.5～3.2，粉尘含量5～15％，堆积密度1650～1870kg/m3，表观密度2970～3300kg/m3，孔隙率15～20％，饱和面干吸水率6.0～9.0％。根据上述方案，所述有机-无机混杂纤维由镀铜短钢纤维、镀铜长钢纤维和PVA纤维混合而成，其中各组分及其含量包括：镀铜短钢纤维80～160kg/m3，镀铜长钢纤维30～120kg/m3，PVA纤维20～50kg/m3；其中镀铜短钢纤维的公称长度为10～16mm，当量直径为0.18～0.35mm，断裂强度≥3000MPa，弹性模量为40～60GPa；镀铜长钢纤维的公称长度为25～40mm，当量直径0.45～0.6mm，断裂强度>2000MPa；PVA纤维的公称长度为10～14mm，当量直径0.15～0.25mm，弹性模量>15GPa，断裂强度>150GPa，断裂延伸率10～15％，无吸水性。根据上述方案，所述水性环氧树脂乳液为非离子型水性环氧树脂乳液，采用双组分体系；包括A料水性环氧树脂和B料固化剂，其中A料水性环氧树脂固含量49～51％，平均粒径≤0.5μm，环氧当量190±5，PH值7～8；B料固化剂固含量49～51％，胺氢当量240～250，VOC当量<50g/L，PH值7～8。根据上述方案，所述减水剂为聚羧酸高效减水剂，固含量为48～51％，减水率26～29％。根据上述方案，所述水为普通自来水，符合《混凝土用水标准》JGJ63的要求。上述一种伸缩缝过渡区超高性能混凝土的制备方法，包括如下步骤：1)按配比称取各原料，各组分及其含量为：水泥650～800kg/m3，粉煤灰微珠150～200kg/m3，硅灰130～200kg/m3，高钛重矿渣砂970～1200kg/m3，有机-无机混杂纤维120～250kg/m3，水性环氧树脂乳液20～40kg/m3，减水剂22.5～28.5kg/m3，水180～200kg/m3；2)将高钛重矿渣砂放入水中浸泡至饱水状态，将所得预湿高钛重矿渣砂、水泥、硅灰、粉煤灰微珠预拌均匀，随后倒入减水剂和70～80％的水湿拌均匀，然后在加入水性环氧树脂乳液和剩余的水搅拌均匀，最后再撒布式加入有机-无机混杂纤维搅拌均匀；3)将步骤2)所得混合料进行装模、振捣、成型，薄膜养护后拆模，最后进行标准养护或蒸汽养护至规定龄期，即得所述伸缩缝过渡区超高性能混凝土。本专利技术所得伸缩缝过渡区超高性能混凝土56d收缩率小于350×10-6，28d抗折强度大于25MPa，与C40混凝土界面粘结强度大于5.5MPa，弯曲韧性指数I20大于30，抗冲击功大于1600J，0.65应力水平下抗弯拉疲劳次数达到1000万次以上，同时抗压强度等级可达C140以上，并具有优异的工作性能和耐久性能；可大幅提升伸缩缝装置的整体变形能力和的承载性能，提高桥梁结构的服役寿命和安全性能，具有重要的实际应用价值。本专利技术采用的原理为：1)本专利技术采用高钛重矿渣砂作为集料制备超高性能混凝土，一方面，高钛重矿渣砂表面粗糙，富有棱角，使细集料与胶凝浆体间的咬合得更加致密，有利于提高超高性能混凝土强度；另一方面，高钛重矿渣砂表面多孔、粗糙，内部含有大量毛细孔，使得高钛重矿渣砂具有“缓释水”效应，预湿处理的高钛重矿渣砂在混凝土成型后会随着时间的延长缓慢释放出内部水分，使混凝土得到充分的内养护，大幅降低混凝土收缩；此外，大量胶凝浆体进入到高钛重矿渣砂表面空隙，形成致密销钉，减小界面过渡区厚度，使得高钛重矿渣砂与水泥石很好的结合成一个整体，显著提高混凝土的密实性和强度，阻止有害离子在硬化浆体毛细孔中迁移，提高了超高性能混凝土的力学性能和抗渗性能。2)本专利技术采用高渣粉含量的高钛重矿渣砂代替石英砂制备超高性能混凝土，渣粉对外加剂的吸附量大，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种伸缩缝过渡区超高性能混凝土，各组分及其含量为：水泥650～800kg/m
【技术特征摘要】
1.一种伸缩缝过渡区超高性能混凝土，各组分及其含量为：水泥650～800kg/m3，粉煤灰微珠150～200kg/m3，硅灰130～200kg/m3，高钛重矿渣砂970～1200kg/m3，有机-无机混杂纤维120～250kg/m3，水性环氧树脂乳液20～40kg/m3，减水剂22.5～28.5kg/m3，水180～200kg/m3。
2.根据权利要求1所述的伸缩缝过渡区超高性能混凝土，其特征在于，所述水泥为P·O42.5或P·O52.5硅酸盐水泥。
3.根据权利要求1所述的伸缩缝过渡区超高性能混凝土，其特征在于，所述粉煤灰微珠烧失量≤5.0％，需水量比≤90％，球形颗粒体积率≥95％。
4.根据权利要求1所述的伸缩缝过渡区超高性能混凝土，其特征在于，所述硅灰的SiO2质量含量≥95％，比表面积≥15500m2/kg，28d活性指数≥100％。
5.根据权利要求1所述的伸缩缝过渡区超高性能混凝土，其特征在于，所述高钛重矿渣砂是冶炼钒钛磁铁矿时产生的熔融矿渣经水冷或自然冷却后，通过磁选、破碎、筛分而来的高强多孔细集料，细度模数2.5～3.2，粉尘含量5～15％，堆积密度1650～1870kg/m3，表观密度2970～3300kg/m3，孔隙率15～20％，饱和面干吸水率6.0～9.0％。
6.根据权利要求1所述的伸缩缝过渡区超高性能混凝土，其特征在于，所述有机-无机混杂纤维由镀铜短钢纤维、镀铜长钢纤维和PVA纤维混合而成，其中各组分及其含量包括：镀铜短钢纤维80～160kg/m3，镀铜长钢纤维30～120kg/m3，PVA纤维20～50kg/m3。
7.根据权利要求6所述的伸缩缝过渡区超高性能混凝土，其特征在于，所述镀铜短钢纤维的公称长度为10～16mm，当量直径0.18～0.35mm，断裂强度≥3000MPa，弹性模量200～...
【专利技术属性】
技术研发人员：李进辉，张恒，丁庆军，耿雪飞，陈方友，周鹏，金宏程，徐伟，邓超，袁湘平，廖其高，王绪刚，袁滔，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42
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