[發明專利]一種鋼箱梁橋面用水泥基復合材料及其制備和鋪裝

有效

• 申請號: 201310419625.7
• 申請日: 2013-09-13
• 公開（公告）號: CN103449786A
• 公開（公告）日: 2013-12-18
• 發明（設計）人: 丁慶軍;陸超;徐波;牟廷敏;沈凡;趙明宇;盧吉
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: C04B28/04
• 分類號: C04B28/04;C04B14/48;C04B14/02;C04B16/06;C04B24/28;E01D21/00;E01D101/24
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 唐萬榮

技術領域

本發明屬于材料科學與工程領域，具體涉及一種鋼箱梁橋面用水泥基復合材料及其制備方法和鋪裝方法。

背景技術

由于鋼箱梁橋具有自重輕、節省鋼材、易預制安裝等顯著優勢，被廣泛應用于國內外橋梁、市政工程建設。采用鋼板鋪設防銹層后焊接剪力件+鋼筋網+混凝土+防水粘結層+面層SMA的鋼箱梁橋面鋪裝方案僅適用于200m左右的橋梁，極大的限制了我國大型橋梁的建設創新。

傳統方案用于較大跨度鋼箱梁橋面存在以下問題：1）在反復的交通荷載和高低溫荷載的雙重作用下，水泥混凝土易產生疲勞開裂，導致水分浸入加劇其中的鋼筋銹蝕，降低了橋梁使用壽命；2）由于普通混凝土自重較大，力學性能及耐久性不佳等問題，在很大程度上限制了橋梁跨徑拔高；3）由于主梁梁體混凝土較鋪裝層先完成，其混凝土與后澆鋪裝層混凝土存在較大的工作齡期差，使得先澆混凝土與后澆混凝土因收縮值不同產生剪應力差，對結構造成了附加應力，對混凝土的韌性提出了更高的要求。由此可以看出，當前對橋梁鋪裝材料的設計并未完全滿足實際橋梁建設事業跨徑發展要求，亟需對橋梁鋪裝層材料進行優化。

目前，提出新型鋪裝結構并在普通水泥基材料的基礎上開發輕集料、優選外加劑等是解決該難題的主要技術手段。但采用普通的輕集料混凝土存在強度以及耐久性方面不足的問題，疲勞開裂現象屢見不鮮，同時輕集料混凝土在施工振動過程中，輕集料、細集料、未水化的水泥顆粒及水泥漿體的密度各不相同，輕集料和粉煤灰等礦物摻合料易出現上浮，導致鋪裝層材料產生分層現象，影響其耐磨性及使用壽命。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種適用于較大跨徑鋼箱梁橋面鋪裝的輕質、高韌性水泥基復合材料及其制備方法，通過材料優化，提高了橋面鋪裝層的耐久性以及降低了整體自重，同時節約了工程造價，適宜于較大跨徑鋼箱梁橋面鋪裝。

為達到上述目的，本發明采用的技術方案如下：

一種鋼箱梁橋面用水泥基復合材料，各組分的配比按重量份數計為：

水泥849～881，

石英砂339～425，

陶砂215～273，

粉煤灰100～226，

硅灰30～56，

水275～295，

減水劑10～13，

鋼纖維40～80，

有機纖維6.5～13，

環氧樹脂混合物20～30，

所述的環氧樹脂混合物為水泥基復合材料制備時加入的環氧樹脂及其固化劑的混合物；所述的有機纖維為聚乙烯醇纖維（PVA）。

按上述方案，所述的水泥選用P·O52.5硅酸鹽水泥。

按上述方案，所述的陶砂的細度模數為3.1～3.7，堆積密度800-900kg/m³，吸水率10-15%；所述的石英砂的細度模數1.0～1.5。

按上述方案，所述的環氧樹脂為雙酚A環氧樹脂或非離子型水性環氧樹脂，環氧當量195±5；所述固化劑為多元胺類固化劑，活潑氫當量400±5。

按上述方案，所述的粉煤灰為II級粉煤灰或I級粉煤灰；所述的硅灰平均粒徑在0.1～0.3μm，比表面積為：20～28m²/g。

按上述方案，所述的減水劑為萘系減水劑或聚羧酸減水劑。

按上述方案，所述的鋼纖維為多錨固點的碳素冷拔鋼絲切斷型，長度為25～35mm。

按上述方案，所述的聚乙烯醇纖維長度11～13mm，密度1.3g/cm³。

按上述方案，所述的水泥基復合材料的制備方法，包括以下步驟：

1）將環氧樹脂及其固化劑混合均勻，得到環氧樹脂組分備用；將陶砂用水浸泡，使其充分吸水飽和，取出晾至飽和面干狀態；

2）在將水泥、石英砂、陶砂、粉煤灰、硅灰投料后，加入水和減水劑，攪拌混合均勻，再加入已混合均勻的環氧樹脂組分，攪拌混合均勻，最后加入聚乙烯醇纖維，攪拌到纖維能夠均勻分布的狀態。

按上述方案，所述的水泥基復合材料的鋪裝方法，包括以下步驟：

1）預先對鋼箱梁橋梁梁板噴灑一層界面粘結劑。

2）利用混凝土罐車將制備好的輕質高韌性水泥基復合材料運輸至施工現場，直接倒入安裝好側模的路槽內，人工找補。

3）攤鋪完成后立即用震動棒振搗，材料厚度控制為6～8cm，刮平，機械抹光，最后覆蓋塑料薄膜。

本發明的有益效果是：