用于桥面铺装的高韧性低收缩抗裂混凝土及其制备方法技术

本发明专利技术属于混凝土结构材料领域。用于桥面铺装的高韧性低收缩抗裂混凝土的制备方法，其特征在于：它由水、胶凝材料、细集料、粗集料、减缩增韧组分、内养护剂、减水剂和混杂纤维组成，胶凝材料由水泥和粉煤灰组成，混杂纤维由有机聚合物纤维和钢纤维组成；各组分的配比为：水：135-155kg/m3；水泥：320-380kg/m3；粉煤灰：20-40kg/m3；细集料600-800kg/m3；粗集料950-1150kg/m3；减缩增韧剂2.0-3.0kg/m3；内养护剂10~20kg/m3；减水剂3.0-5.0kg/m3；有机聚合物纤维0.8-1.0kg/m3，钢纤维40~50kg/m3。该混凝土及其方法可取消桥面铺装层钢筋网片。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于混凝土结构材料领域，具体涉及一种在混凝土梁顶面取消钢筋网片桥面铺装方案的桥面板混凝土及其制备方法。
技术介绍
现代高速公路桥梁结构复杂，桥面铺装层的受力条件复杂，在混凝土梁上铺装混凝土桥面铺装层易存在以下问题(1)主梁混凝土与铺装层混凝土的龄期差值大，使得先浇混凝土与后浇混凝土收缩值不同，先浇筑的混凝土收缩量远小于后浇筑的混凝土，在新浇筑的混凝土铺装层产生体积收缩时，主梁混凝土会对其产生一定约束作用而造成拉应力，当拉应力值大于铺装层混凝土的抗拉强度时，混凝土即产生开裂。因此，要求铺装层混凝土的收缩值较小，保持主梁混凝土与铺装层混凝土一致变形；(2)由于混凝土桥面存在伸缩缝、湿接缝，造成上层浙青铺装层发生反射裂缝，水分沿裂缝流下直接与混凝土板接触，造成钢筋锈蚀、冻融破坏等病害；同时，水分渗入面层内部并达到水泥混凝土面整平层， 不但会造成桥面铺装层的破坏及浙青铺装层与桥面混凝土整平层的脱粘，还会造成桥面板预应力混凝土的钢筋锈蚀等问题，影响整个桥梁的耐久性以及使用安全性，影响整个桥梁结构的耐久性。因此，要求铺装层混凝土具有良好的抗渗性和耐久性能。(3)在桥面铺装层混凝土浇筑施工中，桥面铺装中钢筋网焊接点易脱落或被踩下去，加之桥梁梁体顶面凹凸不平，使钢筋网贴紧梁体顶面，钢筋网不能起到提高抗裂和抗疲劳的作用，从而削弱了其对桥面铺装层力学性能的贡献。因此，本专利技术取消了钢筋网的设置，采用高韧性低收缩抗裂混凝土作为桥面铺装层的无筋桥面铺装方案。本专利技术旨在开发出高韧性低收缩抗裂C40 C50桥面铺装层混凝土。目前，制备的桥梁混凝土方案主要是掺加粉煤灰、矿粉、硅粉等矿物掺合料和高效减水剂，矿物掺合料提高了混凝土密实性，进而提高抗氯离子渗透能力；然而，加入矿粉、粉煤灰等掺合料制备的混凝土其韧性依然得不到很好的改善。因此，本专利技术通过三个方面对混凝土的性能进行改善首先，加入有机聚合物纤维，具有断裂强度高、在混凝土中分散性好、握裹力强的优点， 与钢纤维混杂后用于水泥混凝土，克服了混凝土抗拉强度低，极限延伸率小，性脆等特点， 具有抗拉、抗剪、阻裂、耐疲劳、高韧性等性能；第二，加入减缩增韧剂，减少混凝土的收缩， 提高混凝土的断裂能；第三，加入利用淀粉接枝阴离子-非离子基团内养护材料，此材料能发挥其吸水-释水效应，对混凝土提供了持续的水源，减少了由于混凝土内部水分供应不足产生的自收缩和干燥收缩发生的几率，改善了混凝土的界面过渡区的结构，提高了混凝土的抗裂性能。参考文献[I] :丁庆军，邹定华，王发洲等.次轻混凝土匀质性影响因素研究[J].混凝土， 2005，8 :57-61.[2]:王发洲，丁庆军，胡曙光，等.一种轻集料混凝土流变性能和均质性的检测装置[P].中国，ZL200720086777. X，2008-08-06。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种，该混凝土及其方法可取消桥面铺装层钢筋网片。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案如下用于桥面铺装的高韧性低收缩抗裂混凝土的制备方法，其特征在于它由水、胶凝材料、细集料、粗集料、减缩增韧组分、内养护剂、减水剂和混杂纤维组成，胶凝材料由水泥和粉煤灰组成，混杂纤维由有机聚合物纤维和钢纤维组成；各组分的配比为水135-155kg/m3 ;水泥320_380kg/m3 ;粉煤灰20_40kg/ m3 ;细集料600-800kg/m3 ;粗集料950_1150kg/m3 ;减缩增韧剂2. 0-3. Okg/m3 ;内养护剂 10 20kg/m3 ;减水剂 3. 0-5. Okg/m3 ;有机聚合物纤维 O. 8-1. Okg/m3,钢纤维 40 50kg/m3。所述的粗集料为普通碎石，所述粗集料为5 25mm连续级配，所述粗集料的堆积密度1500 1700kg/m3,吸水率O. 1% I. 5%，压碎值指标6% 16%。所述的细集料为河砂，所述细集料细度模数2. 5 3. 5，所述细集料的堆积密度 1500 1800kg/m3。按上述方案，所述的水泥为P. 042. 5硅酸盐水泥，其他硅酸盐水泥均可。按上述方案，所述的减水剂为聚羧酸系高效减水剂。按上述方案，所述的减缩增韧剂为具有超长分子链的硅氧烷基团和聚醚基聚合物，具体为聚醚甲基二乙氧基硅烷。如图I所示。按上述方案，所述的内养护剂为淀粉接枝阴离子-非离子基团内养护材料，如图2 所示。上述用于桥面铺装的高韧性低收缩抗裂混凝土的制备方法，其特征在于它包括如下步骤I)原料选取按各组分的配比为水135-155kg/m3 ;水泥320-380kg/m3 ;粉煤灰20-40kg/m3 ;细集料 600-800kg/m3 ;粗集料 950_1150kg/m3 ;减缩增韧剂 2. 0-3. Okg/m3 ； 内养护剂10 20kg/m3 ;减水剂3. 0-5. Okg/m3 ;有机聚合物纤维O. 8-1. Okg/m3,钢纤维40 50kg/m3，选取水、水泥、粉煤灰、细集料、粗集料、减缩增韧剂、内养护剂、减水剂、有机聚合物纤维和钢纤维，备用；2)将水泥、粉煤灰、细集料、粗集料、内养护剂、有机聚合物纤维和钢纤维倒入混凝土搅拌机中干拌30 60s，再加入水、减水剂和减缩增韧剂，继续拌合60 120s，得到用于桥面铺装的高韧性低收缩抗裂混凝土(即得基于减缩增韧剂、内养护剂和混杂纤维的高韧性低收缩抗裂致密匀质的C40桥面混凝土)。本专利技术的技术原理第一，本专利技术在C40桥面混凝土中加入混杂纤维后，在混凝土中形成互穿网络结构，混杂纤维可握裹更多的集料，同水泥基体有更紧密的结合力，可以迅速而轻易地与混凝土材料混合，分布均匀，同时聚合物纤维比面积大，能在混凝土内部构成一种均匀的乱向支撑体系，产生一种有效的二级加强效果，可以把混凝土的收缩能量分散到高抗拉强度的纤维上，阻止混凝土原有缺陷(微裂缝)的扩展并延缓新裂缝的出现，减少微裂缝的尺度，增强材料内部的连续性，减少了冲击波被阻断引起的局部应力集中程度，所以对高强混凝土的脆性有很大的改善，此外，纤维的加入还相当于在混凝土中掺入了巨大数量的微细筋，这些纤维筋能够抑制混凝土开裂的过程，提高混凝土的断裂韧性。第二，减缩增韧剂是通过引入一种具有超长分子链的硅氧烷基团和聚醚基团(如图I所示)，利用这种聚合物的超长分子链在基体中相互缠结形成的网络状骨架结构，可以降低混凝土毛细孔溶液的表面张力达到降低毛细孔力的作用，从而降低了混凝土的干燥收缩和自收缩；由于在增韧体系中，减缩增韧剂具有的环境响应交联点，可以使其与包括自身在内的物质相互交联，形成复杂的网络状骨架结构，同时当材料受到外力作用时吸收部分冲击能，提高混凝土的断裂韧性，通过这种网络状骨架结构的形变、吸收和传递来自基体的冲击能量，达到减缩增韧的目的。减缩增韧剂中引入柔性基团，可以使得裂纹扩展需要吸收更多的能量，从而导致混凝土的断裂韧性增加。第三，内养护剂为自主研发的淀粉接枝阴离子-非离子基团内养护材料(如图2 所示)，具有较好的吸水-释水功能，对混凝土起到内养护作用。该内养护剂碱性环境下的高吸水能力，是由于阴离子性单体和非离子性单体具有高亲水性的-SO3H和-NH2所确定的。-SO3H对二价、三价阳离子具有很好耐受力，而-NH2具有很好的水解稳定性、抗酸碱及本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于桥面铺装的高韧性低收缩抗裂混凝土的制备方法，其特征在于：它由水、胶凝材料、细集料、粗集料、减缩增韧组分、内养护剂、减水剂和混杂纤维组成，胶凝材料由水泥和粉煤灰组成，混杂纤维由有机聚合物纤维和钢纤维组成；各组分的配比为：水：135?155?kg/m3；水泥：320?380?kg/m3；粉煤灰：20?40?kg/m3；细集料600?800?kg/m3；粗集料950?1150?kg/m3；减缩增韧剂2.0?3.0?kg/m3；内养护剂10～20kg/m3；减水剂?3.0?5.0kg/m3；有机聚合物纤维0.8?1.0kg/m3，钢纤维40～50?kg/m3。

【技术特征摘要】
1.用于桥面铺装的高韧性低收缩抗裂混凝土的制备方法，其特征在于它由水、胶凝材料、细集料、粗集料、减缩增韧组分、内养护剂、减水剂和混杂纤维组成，胶凝材料由水泥和粉煤灰组成，混杂纤维由有机聚合物纤维和钢纤维组成；各组分的配比为水135-155 kg/m3 ;水泥320-380 kg/m3 ;粉煤灰20-40 kg/m3 ;细集料600-800 kg/m3 ;粗集料950-1150 kg/m3 ;减缩增韧剂 2. 0-3. O kg/m3 ;内养护剂 10 20kg/m3 ;减水剂 3. 0-5. Okg/m3 ;有机聚合物纤维O. 8-1. Okg/m3,钢纤维40 50 kg/m3。2.根据权利要求I所述用于桥面铺装的高韧性低收缩抗裂混凝土的制备方法，其特征在于所述的粗集料为普通碎石，所述粗集料为5 25_连续级配，所述粗集料的堆积密度1500 1700kg/m3,吸水率O. 1% I. 5%，压碎值指标6% 16%。3.根据权利要求I所述用于桥面铺装的高韧性低收缩抗裂混凝土的制备方法，其特征在于所述的细集料为河砂，所述细集料细度模数2. 5 3. 5，所述细集料的堆积密度1500 1800 kg/m3。4.根据权利要求I所述用于桥面铺装的高韧性低收缩抗裂混凝土的制备方法，其特征在于所述的水泥为P. 042. 5硅酸盐水泥。5.根据权利要求I所述用于桥面铺装的高韧性低收缩抗裂混凝土的制备方法，其特征在于所述的减水剂为聚竣Ife系闻效减水剂。6.根据权利要求I所述用于桥面铺装的高韧性低收缩抗裂混凝土的制备方法，其特征在于所述的减缩增韧剂为具有超长分子链的硅氧烷基团和聚醚基聚合物。7.根据权利要求6所述用于桥面铺装的高韧性低收缩抗裂混凝土的制备方法，其特征在于具有超长分子链的硅氧烷基团和聚醚基聚合物为聚醚甲基二乙氧基硅烷；聚醚甲基二乙氧基硅烷制备过程将减缩剂和吸水释水增韧聚合物按I :2的质量比例混合，形成减缩增韧剂，然后通过与聚羧酸高效减水剂复合；聚羧酸高效减水剂与减缩增韧剂剂的质量比例为6:4 5:5; 其中，减缩剂为2-甲基-2，4-戊二醇与烷基聚氧乙烯醚，2-甲基-2，4-戊二醇与烷基聚氧乙烯醚按I :2的质量比例混合；其中烷基聚氧乙烯醚的制备过程将A组分和作为催化剂的NaOH —起放入10. 8MPa压力的反应器中，A组分、B组分、NaOH的摩尔质量配比=20 3 :1，在氮气保护下缓慢升温，在100 110°C下保温30min使之脱水；然后关闭反应器，加入B组分并加压，压力为10. 8MPa，在100 150°C下反应3h，之后将得到的化合物陈化30min，冷却后，开启反应器，进行中和、过滤，即可得到所需的烷基聚氧乙烯醚；所述A组分为乙烯，B组分为环氧乙烷或环氧丙烷； 吸水释水增韧聚合物为氨基甲酸酯嵌段共聚物的改性处理后一种具有超长分子链的硅氧烷基团和聚醚基团，具体制备工艺为按①聚硅氧烷多元醇②三聚催化剂DMP-30 :③甲苯二异氰酸酯或多苯基多次甲基多异氰酸酯的摩尔质量配比=20 1 :40，称取计量的聚硅氧烷多元醇,加入到三口烧瓶中，加入三聚催化剂DMP-30，搅拌均匀，随后加入过量的甲苯二异氰酸酯或多苯基多次甲基多异氰酸酯，在真空状态...

【专利技术属性】
技术研发人员：牟廷敏，丁庆军，黄修林，沈凡，黄绍龙，胡曙光，范碧琨，梁建，杨堃，王发洲，孔德栋，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：