[發明專利]一種橋梁墩臺耐沖刷、耐蝕的混凝土材料及制備方法

在審

• 申請號: 201710953010.0
• 申請日: 2017-10-13
• 公開（公告）號: CN107857530A
• 公開（公告）日: 2018-03-30
• 發明（設計）人: 李福海;李固華;崔圣愛;李文強;陳明;李星燁;宋登富;葉躍忠
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: C04B28/04
• 分類號: C04B28/04;E01D19/02;C04B111/26;C04B111/20
• 代理公司: 成都信博專利代理有限責任公司51200
• 代理人: 王沙沙

技術領域

本發明涉及建筑材料領域，具體涉及一種用于橋梁墩臺的耐沖刷、耐蝕的混凝土材料及制備方法。

背景技術

橋梁是為跨越天然或人工障礙物而修建的建筑物，它架設于江河湖海上，使車輛行人能順利通行；由于橋梁處于復雜的水環境中，橋墩局部受泥沙沖刷而導致橋梁墩臺表面材料損壞，以及影響基礎的承載力，從而導致橋墩發生傾覆等變形，甚至出現失穩造成橋梁毀壞；水毀是橋梁所面臨的最大自然災害，其中沖刷是引起水毀的主要原因，是橋梁破壞的主要因素；景天然的《橋涵水文》有調研表明95％的橋梁倒塌是由沖刷造成的。

橋墩和橋臺的修建減小了原河槽的過水斷面，導致河道的水流流態出現局部流速增大的現象，使得水流對橋梁墩臺以及基礎產生強烈的沖刷現象；墩臺沖刷問題一直是既有橋梁養護管理中的關鍵工作，主要由于其影響因素多，且處于水下，不易發現安全隱患，容易造成突發破壞，無規律性；沖刷造成的病害主要是河水及其夾帶的泥沙沖刷橋梁墩臺導致構件材料損傷病害，如混凝土剝落、露筋、蜂窩麻面、破損以及鋼筋銹蝕等；隨之而來的破壞還有水流在墩臺周圍形成馬蹄形旋渦，不斷沖刷掏空墩臺基礎，減低基礎的埋深，從而引起墩臺基礎應力重分布，進一步影響到橋梁墩臺承載力及其穩定性。

為了保證橋梁墩臺的承載力及其穩定性，必須保證橋梁墩臺由足夠的抗沖刷、耐侵蝕能力；近年來關于橋梁墩臺抗沖刷能力的研究主要集中在基于局部沖刷機理的防護工程措施方面；包括實體抗沖刷防護工程措施和減速不沖防護措施兩方面；從構造橋梁墩臺的混凝土材料本身性能出發去解決橋梁墩臺沖刷破壞的文獻研究還尚未見較多的公開文獻；而且由于高性能混凝土的快速發展，混凝土的密實度和抗滲性對于混凝土橋墩臺耐久性具有重要意義。

發明內容

本發明提供一種密實度高、整體性好，適應不同的水文地質環境以及水流沖刷耦合作用的梁墩臺耐沖刷、耐蝕的混凝土材料及制備方法。

本發明采用的技術方案是：一種橋梁墩臺耐沖刷、耐蝕的混凝土材料，按重量份包括以下各組分：硅酸鹽水泥100份、水20～23份、硅灰10～25份、偏高嶺土5～25份、骨料110～130份、纖維0.4～1.2份、硅溶膠1.7～2.3份、減水劑1.8～2.3份、膨脹劑4份。

一種橋梁墩臺耐沖刷、耐蝕的混凝土材料，按重量份包括以下各組分：硅酸鹽水泥100份、水21份、硅灰25份、偏高嶺土5份、骨料120份、纖維0.4份、硅溶膠2份、減水劑1.9份、膨脹劑4份。

一種橋梁墩臺耐沖刷、耐蝕的混凝土材料，按重量份包括以下各組分：硅酸鹽水泥100份、水22份、硅灰20份、偏高嶺土15份、骨料120份、纖維0.9份、硅溶膠1.8份、減水劑2.1份、膨脹劑4份。

一種橋梁墩臺耐沖刷、耐蝕的混凝土材料，按重量份包括以下各組分：硅酸鹽水泥100份、水20份、硅灰14份、偏高嶺土21份、骨料120份、纖維1.1份、硅溶膠1.9份、減水劑2.2份、膨脹劑4份。

進一步的，所述骨料為單一級配的石英砂，其粒徑范圍為40～70目。

進一步的，所述減水劑為聚羧酸系減水劑。

進一步的，所述纖維為聚丙烯纖維，其長度為6mm。

進一步的，所述膨脹劑為氧化鎂膨脹劑。

進一步的，所述硅凝膠為液體納米硅溶膠。

一種橋梁墩臺耐沖刷、耐蝕的混凝土材料的制備方法，包括以下步驟：

步驟1：按比例稱取原料；

步驟2：將硅酸鹽水泥、硅灰、偏高嶺土、骨料攪拌均勻，得混合物A；

步驟3：在步驟2得到的混合物A中加入50％的水攪拌2min，得混合物B；

步驟4：在步驟3得到的混合物B中加入剩余的50％水、減水劑、膨脹劑和硅凝膠攪拌均勻，得漿體；

步驟5：在步驟4中得到的漿體中加入纖維分散均勻得所需混凝土材料。

本發明的有益效果是：

(1)本發明材料密實度較高，能有效阻止鋼筋銹蝕發生所需氧氣和水的進入；

(2)本發明初期強度較高，材料抗壓強度可達95Mpa左右，抗折強度可達到30MPa左右；

(3)本發明材料整體性好、不宜脆斷、沖刷和受壓后能保證混凝土材料依然保持完整而不出現脆斷和大塊材料剝落。

具體實施方式

下面結合具體實施例對本發明做進一步說明。

實施例1