一种桥面铺装用多元胶凝体系STC超高韧性混凝土材料制造技术

本发明专利技术属于混凝土材料技术领域，提供一种桥面铺装用多元胶凝体系STC超高韧性混凝土材料，每立方米STC材料中：胶凝材料总量为950～1050kg，即胶骨比为1:1.0～1:1.1；水胶比为0.16～0.18；减水剂的掺量占总质量的2.5%～3.0%；钢纤维掺量占总体积的2.5%～3.5%；胶凝材料按照重量百分比计为：普通硅酸盐水泥、微珠、硅灰、微晶铁铝酸钙按比例混合而成；骨料为：10

【技术实现步骤摘要】
一种桥面铺装用多元胶凝体系STC超高韧性混凝土材料


[0001]本专利技术属于混凝土材料
，具体涉及一种桥面铺装用多元胶凝体系STC超高韧性混凝土材料，应用于桥面铺装用混凝土材料。

技术介绍

[0002]普通混凝土材料脆性高、极限拉应变小、抗拉强度低以及微细裂缝的发展延伸导致结构破坏问题是制约混凝土材料学科发展的一个重要因素，虽然混凝土绝大多数是被设计用于抗压构件，但由于泊松比的影响也会使得构件在使用过程中难免会产生裂缝，影响构件的服役寿命。超高韧性混凝土（STC，Super Toughness Concrete）是一种新型超高强度、高韧性的水泥基复合材料。与普通混凝土相比，其显著特点是强度更高、韧性更大、耐久性更好。利用STC材料的这些特性替代传统混凝土用于建筑结构中，可以提高构件的开裂强度和结构的耐久性；用于道路和桥梁结构中，可以增加结构刚度，提高使用寿命等。
[0003]近年来，为缓解交通需求量的爆发式增长，相继涌现一系列大跨径桥梁的修建以及现有桥梁的拓宽改建，同时对桥梁的承载力性能、耐久性能提出更高的要求。钢混组合桥面结构因其具有自重轻、承载力大、施工方便快捷等优点，成为国内外桥梁结构设计中的首选。但由于桥面板的局部刚度不足，钢混组合桥面在设计年限内面临两大病害。其一，桥面混凝土铺装层易损病害，桥面铺装层在通车早期容易产生表面缺陷、表面坑槽、裂缝等结构性问题，严重影响桥面耐久性能及使用寿命；其二，桥面结构疲劳开裂病害，在重载车辆反复作用下，传统混凝土容易出现疲劳开裂，引起结构过早破坏。因此，传统的桥面铺装层在复杂的受力条件和工作环境下极易出现损坏，其设计亟待优化和改进。
[0004]目前，高性能混凝土通过掺加大量的钢纤维来追求更高的强度，却使得混凝土的工作性能严重降低，导致施工过程中摊铺不均匀进而引起局部缺陷，降低混凝土与钢桥面板的粘结度，影响桥面组合结构的承载能力和使用寿命。而钢
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超高韧性混凝土组合桥面结构作为一种新型组合桥面结构型式，尚没有国家标准和行业标准，仅四川省和湖南省制定了地方标准，且由于STC所需原材料要求苛刻、配制难度高，成本高，性能不稳定，施工技术方案不成熟等，故推进和应用较为困难。因此，随着STC应用量的增大，以及对STC综合性能需求的进一步提高，亟需融入传统材料及改性新材料，科学优化配制技术，以获得更高品质的STC材料。

技术实现思路

[0005]鉴于现有技术的以上缺点，本专利技术提供一种桥面铺装用多元胶凝体系STC超高韧性混凝土材料，使之具有强度高、韧性大、耐久性良好、工作性好、稳定性高等优点，适合桥面铺装工程及道路工程施工用混凝土。
[0006]本专利技术通过如下技术方案实现的：一种桥面铺装用多元胶凝体系STC超高韧性混凝土材料，所述多元胶凝体系STC超高韧性混凝土材料为水泥
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硅灰
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微珠
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微晶铁铝酸钙多元胶凝体系STC超高韧性混凝土材料，每立方米STC材料中：胶凝材料总量为950～1050kg，
胶凝材料与骨料的质量比即胶骨比为1:1.0～1:1.1；水与胶凝材料的质量比即水胶比为0.16～0.18；外加剂减水剂的掺量占STC材料总质量的2.5%～3.0%；钢纤维掺量占STC材料总体积的2.5%～3.5%；其中：胶凝材料按照重量百分比计为：普通硅酸盐水泥为60%～75%，微珠为10%～20%，硅灰为10%～20%；微晶铁铝酸钙为2%～4%；骨料为：10
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20目石英砂与70
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140目石英砂的质量比为55
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65:35
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45。
[0007]所述普通硅酸盐水泥为52.5R强度等级的硅酸盐水泥。
[0008]所述硅灰中二氧化硅含量≥95.00%；比表面积为22.00m2/g。
[0009]所述微珠为粉煤灰硅铝酸盐精细微珠，呈亚微米完全球状,具有连续的粒径分布，活性二氧化硅含量≥50.00%，比表面积为10.00m2/g。
[0010]所述钢纤维为平直型镀铜钢纤维，抗拉强度≥2850MPa，弹性模量为40～60GPa，直径0.2～0.25mm，长度12～15mm。
[0011]所述减水剂为TK
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PCA高性能聚羧酸减水剂，减水率≥45%。
[0012]本专利技术所述微晶铁铝酸钙采用专利CN201610109264.X中所述方法制备而成。
[0013]本专利技术桥面铺装用水泥
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硅灰
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微珠
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微晶铁铝酸钙多元胶凝体系STC超高韧性混凝土材料，微珠和硅灰作为矿物掺合料由于其本身的结构、颗粒形状和化学成分等特征，在水泥基材料中起到“化学填充效应”、“物理填充效应”以及“滚珠效应”。提高了混凝土内有效水胶比，极大地改善STC工作性的同时兼顾了施工过程中对STC强度的要求，还可以延缓混凝土凝结硬化速率，对后期强度有利。硅灰的加入，由于其具备极高的活性，能够显著提高混凝土早期强度，增大密实度，同时，借助钢纤维较强的界面粘结力、抗拉能力，阻止或阻滞结构内部微裂缝的开展，改善界面性能，延缓早期开裂，进而提高混凝土整体强度以及改善弯曲性能和韧性，在矿物掺合料和钢纤维的协同增强增韧作用下，能够减小水化热，降低温升，减少大型桥面板早期热裂缝的生成，同时抑制较低水胶比和超细活性掺合料带来的收缩变形，提升超高韧性混凝土长期服役性能。
[0014]铁铝酸钙在水化过程中会产生凝胶类的水化产物，能聚合成表面积较大的、稳定的凝胶团，其水化产物可为水泥提供一定的刚度和塑性变形能力。以增加复合材料的韧性、抗冲击性能及耐磨性。微珠、硅灰及微晶铁铝酸钙四种材料的平均粒径分别处于四个不同的数量级，优化了微集料的级配，有利于材料的紧密堆积，同时与水泥水化产物氢氧化钙发生二次水化反应生成大量CSH凝胶，使得氢氧化钙相对数量减少，晶体尺寸缩小，分散度提高，形成良好的优势互补效应，得到令人满意的早期和后期强度。
[0015]本专利技术获得了强度更高、韧性更大、耐久性更好的水泥基复合材料。本专利技术力学性能优异，工作性良好，满足设计及施工要求，特别适合用于需要提高构件开裂强度，提升结构的耐久性能的桥面铺装工程及道路工程中，以增加结构的整体刚度以及疲劳寿命等。
附图说明
[0016]图1为本专利技术实施例3所得材料以及基准工况材料对比图；图中：A为基准工况材料，坍落度240mm，扩展度620mm；B为实施例3所得材料，坍落度275mm，扩展度680mm；图2为本专利技术实施例1所述基准工况材料的抗折强度试验图，抗折强度21.0MPa；图3为本专利技术实施例1所得材料的抗折强度试验图，抗折强度30.6MPa。
具体实施方式
[0017]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种桥面铺装用多元胶凝体系STC超高韧性混凝土材料，其特征在于：所述多元胶凝体系STC超高韧性混凝土材料为水泥
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硅灰
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微珠
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微晶铁铝酸钙多元胶凝体系STC超高韧性混凝土材料，每立方米STC材料中：胶凝材料总量为950～1050kg，胶凝材料与骨料的质量比即胶骨比为1:1.0～1:1.1；水与胶凝材料的质量比即水胶比为0.16～0.18；外加剂减水剂的掺量占STC材料总质量的2.5%～3.0%；钢纤维掺量占STC材料总体积的2.5%～3.5%；其中：胶凝材料按照重量百分比计为：普通硅酸盐水泥为60%～75%，微珠为10%～20%，硅灰为10%～20%；微晶铁铝酸钙为2%～4%；骨料为：10
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20目石英砂与70
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140目石英砂的质量比为55
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65:35
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45。2.根据权利要求1所述的一种桥面铺装用多元胶凝体系STC超高韧性混凝土材料，其特征在于：所述普通硅酸盐水泥为52.5R强度等级的硅酸盐水泥。3.根据权利要求1所述的一种桥面铺装用多元胶凝体系STC超高韧性混凝土材料，其特征在于：...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖焕芳，刘军华，张华，张庆华，宋海宏，温辉，程俊斌，
申请(专利权)人：中铁十二局集团第三工程有限公司，
类型：发明
国别省市：