CN107628794A - 用于城市桥梁伸缩缝混凝土快速修复的浇筑料及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于城市桥梁伸缩缝混凝土快速修复的浇筑料及制备方法，涉及路面新材料领域。每立方米浇筑料中的原料、含量配比如下：微型钢纤维：水泥质量的5％～15％；粗集料：900～1150kg；细集料：550～800kg；水泥：450～500kg；微硅粉：水泥质量的6％～12％；铁黑粉：水泥质量的4％～8％；水：100～160kg；减水剂：水泥质量的1.0％～1.6％；膨胀剂：水泥质量的5％～10％；聚合物乳液：水泥质量的6％～15％。本发明能满足快速开放交通、早期强度高、耐久性好、与原有混凝土粘结性能好、与桥面沥青混凝土色差小的要求。

Description

用于城市桥梁伸缩缝混凝土快速修复的浇筑料及制备方法

技术领域

本发明涉及路面新材料领域，具体是涉及一种用于城市桥梁伸缩缝混凝土快速修复的浇筑料及制备方法。

背景技术

作为桥梁的重要组成构件，伸缩缝的作用是使桥梁结构在气温变化、混凝土收缩、徐变，以及活载作用等因素的作用下，能自由伸缩。桥梁运营期间，一方面，由于混凝土收缩徐变、各种荷载引起的挠度、基础不均匀沉降、桥面纵坡及行车制动力等因素的影响，伸缩缝出现早期破坏、缝体变形和现浇混凝土表面局部剥落等病害尤为常见；另一方面，随着桥梁使用时间的增长，由于环境、气候等自然因素的作用、日益增加的交通量及重车、超重车过桥数量的不断增加和人为事故等因素，也使得伸缩缝发生破坏的概率偏大。伸缩缝的典型早期破坏就是混凝土的开裂剥落，裂纹产生后，在重车的冲击下会加速破坏，伸缩缝混凝土与沥青路面的接缝处容易产生高差，车辆在此处会产生跳车，增加了冲击能量，进而加大破坏，引起桥梁伸缩缝的整体破坏。

目前较为常见的桥面伸缩缝混凝土修复材料有：普通水泥加早强剂混凝土、环氧树脂混凝土和快硬早强型特种水泥混凝土，例如硫铝酸盐水泥混凝土、铁铝酸盐水泥混凝土、磷酸盐水泥混凝土等。桥面伸缩缝修复的难度主要在于：时间(交通保畅)的限制、修复材料与旧混凝土的粘结强度、修复材料能养护的敏感性以及修复材料自身的耐久性等。

受快速开放交通要求所限，快硬早强是桥梁伸缩缝混凝土修补材料的基本性能要求，同时还要与桥面原有混凝土材料有良好的粘结性，并具有很强的抗腐蚀性和耐候性，而且施工简便、价格适度、伸缩缝混凝土与原桥面沥青混凝土的色差较小。采用上述的传统修复材料均无法满足这些要求。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述背景技术的不足，提供一种用于城市桥梁伸缩缝混凝土快速修复的浇筑料及制备方法，能够满足快速开放交通、早期强度高、耐久性好、与原有混凝土粘结性能好、与桥面沥青混凝土色差小的要求。

本发明提供一种用于城市桥梁伸缩缝混凝土快速修复的浇筑料，每立方米浇筑料中的原料、含量配比如下：

在上述技术方案的基础上，所述微型钢纤维的长度为5～20mm，直径为0.2～0.5mm，抗拉强度不低于400MPa。

在上述技术方案的基础上，所述粗集料的粒径5～16mm，针片状含量≤8％，压碎值≤18％，含泥量≤1％，其他指标符合JGJ52-2006中对集料的要求。

在上述技术方案的基础上，所述细集料为中粗砂，含泥量≤2％，细度模数≥2.5，其他指标符合JGJ52-2006中对集料的要求。

在上述技术方案的基础上，所述水泥采用早强型硫铝酸盐水泥或早强型铝酸盐水泥，凝结时间为30～60分钟。

在上述技术方案的基础上，所述微硅粉的SiO₂含量≥90％，含水率≤3％，密度为2.2g/cm³，比表面积为15000～25000m²/kg。

在上述技术方案的基础上，所述减水剂的减水率≥25％，含气性≤5％，1d强度比≥180％，氯含量≤0.4％。

在上述技术方案的基础上，所述膨胀剂的碱含量≤0.5％，比表面积≥250m²/kg，限制膨胀率≥0.025％。

在上述技术方案的基础上，所述聚合物乳液的固含量≥50％，最低成膜温度≤12℃。

本发明还提供上述用于城市桥梁伸缩缝混凝土快速修复的浇筑料的制备方法，包括以下步骤：

按照以下原料、含量配比，准备原料：

将微型钢纤维、粗集料、细集料干拌1.5～2min，再加入水泥、微硅粉、铁黑粉搅拌1.5～2min，然后加水、减水剂、膨胀剂和聚合物乳液，湿拌2～4min，至混凝土拌和物具有良好的流动性；

将混凝土拌和物装模，振捣成型，收光抹面，在湿度为90％以上、20℃的环境下养护8～10h。

与现有技术相比，本发明的优点如下：

(1)本发明中的浇筑料为一种黑色高强聚合物混凝土，由微型钢纤维、粗集料、细集料、水泥、微硅粉、铁黑粉、水、减水剂、膨胀剂和聚合物乳液等原料按照一定配比混合而成，每立方米浇筑料中的原料、含量配比如下：微型钢纤维：水泥质量的5％～15％；粗集料：900～1150kg；细集料：550～800kg；水泥：450～500kg；微硅粉：水泥质量的6％～12％；铁黑粉：水泥质量的4％～8％；水：100～160kg；减水剂：水泥质量的1.0％～1.6％；膨胀剂：水泥质量的5％～10％；聚合物乳液：水泥质量的6％～15％。该浇筑料具有早期强度高、耐久性好、与原有混凝土粘结性能好、与桥面沥青混凝土色差小等特点，且取材方便、生产过程简便、对外界环境要求低、无需碾压，适用于城市桥梁伸缩缝混凝土破损及伸缩缝两侧接缝处沥青混凝土破损的快速修复，能够满足快速开放交通、修补美观、耐久性较好的要求。

(2)本发明在混凝土中掺入微型钢纤维，可以改善混凝土的整体受力，增加其抗弯折能力，具有较好的抵抗拉应力的作用，且高强微型钢纤维混凝土的刚度适中、抗弯抗折强度高，可成为伸缩缝处钢板与沥青混凝土面层间差异变形的良好过渡材料。

(3)本发明在混凝土中掺入微硅粉，能够起到改善混凝土性能的作用，主要原因在于微硅粉的火山灰活性及微填充效应，能够降低混凝土水灰比，减少混凝土收缩率，提高混凝土的密实性和混凝土抗开裂能力，并使得混凝土长期强度发展良好。

(4)本发明在混凝土中掺入铁黑粉，可有效改善伸缩缝混凝土与原桥面沥青混凝土的色差，铁黑具有与水泥适应性好，染色效果好，不易掉色褪色，对环境污染小等优点。本发明中的浇筑料与桥面沥青混凝土颜色基本一致，色差可控制在20％以内。

(5)本发明在混凝土中掺入减水剂，可有效降低混凝土水灰比，提高混凝土的早期强度、缩短混凝土凝结时间，满足快硬早强快速通车功能。本发明中的浇筑料6-8h的抗压强度可达到30MPa以上，抗折强度4.5MPa以上，可快速开放交通。

(6)本发明在混凝土中掺入膨胀剂，具有填充、堵塞毛细孔缝的作用，可改善混凝土的孔结构和级配，提高混凝土的抗渗和防裂性能。

(7)本发明在混凝土中掺入聚合物乳液，改善混凝土与桥面原有混凝土之间及桥面沥青混凝土的粘结性能，降低了混凝土的弹性模量，减小其脆性，不但能够提高材料的抗折强度和抗压强度，还能够在一定程度上改善修复材料的收缩性、耐磨性。本发明中的浇筑料与原桥面混凝土粘结性能良好，聚合物的掺入可显著提高粘结强度，28d粘结强度达到3MPa以上，而普通混凝土28d粘结强度仅为1.5MPa左右。

(8)本发明中的浇筑料施工方便，工艺简单，尤其适用于小方量现场路拌，路用性能良好，耐磨性能优异，收缩小，耐久性好，可很好地应用于城市桥梁伸缩混凝土的快速修复。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细描述。

本发明实施例提供一种用于城市桥梁伸缩缝混凝土快速修复的浇筑料，每立方米浇筑料中的原料、含量配比如下：

微型钢纤维的长度为5～20mm，直径为0.2～0.5mm，抗拉强度不低于400MPa。

粗集料的粒径5～16mm，针片状含量≤8％，压碎值≤18％，含泥量≤1％，其他指标符合JGJ52-2006中对集料的要求。

细集料为中粗砂，含泥量≤2％，细度模数≥2.5，其他指标符合JGJ52-2006中对集料的要求。

水泥采用早强型硫铝酸盐水泥或早强型铝酸盐水泥，凝结时间为30～60分钟。

微硅粉的SiO₂含量≥90％，含水率≤3％，密度为2.2g/cm³，比表面积为15000～25000m²/kg。

减水剂的减水率≥25％，含气性≤5％，1d强度比≥180％，氯含量≤0.4％。

膨胀剂的碱含量≤0.5％，比表面积≥250m²/kg，限制膨胀率≥0.025％。

聚合物乳液的固含量≥50％，最低成膜温度≤12℃。

上述用于城市桥梁伸缩缝混凝土快速修复的浇筑料的制备方法，包括以下步骤：

按照以下原料、含量配比，准备原料：

将微型钢纤维、粗集料、细集料干拌1.5～2min，再加入水泥、微硅粉、铁黑粉搅拌1.5～2min，然后加水、减水剂、膨胀剂和聚合物乳液，湿拌2～4min，至混凝土拌和物具有良好的流动性；

将混凝土拌和物装模，振捣成型，收光抹面，在湿度为90％以上、20℃的环境下养护8～10h。

下面通过6个具体实施例举例说明。

实施例1

实施例1提供一种用于城市桥梁伸缩缝混凝土快速修复的浇筑料，每立方米浇筑料中的原料、含量配比如下：

微型钢纤维的长度为5～20mm，直径为0.2～0.5mm，抗拉强度不低于400MPa。

粗集料的粒径5～16mm，针片状含量≤8％，压碎值≤18％，含泥量≤1％，其他指标符合JGJ52-2006中对集料的要求。

细集料为中粗砂，含泥量≤2％，细度模数≥2.5，其他指标符合JGJ52-2006中对集料的要求。

水泥采用早强型硫铝酸盐水泥，凝结时间为30～60分钟。

微硅粉的SiO₂含量≥90％，含水率≤3％，密度为2.2g/cm³，比表面积为15000～25000m²/kg。

减水剂的减水率≥25％，含气性≤5％，1d强度比≥180％，氯含量≤0.4％。

膨胀剂的碱含量≤0.5％，比表面积≥250m²/kg，限制膨胀率≥0.025％。

聚合物乳液的固含量≥50％，最低成膜温度≤12℃。

上述用于城市桥梁伸缩缝混凝土快速修复的浇筑料的制备方法，包括以下步骤：

按照以下原料、含量配比，准备原料：

将微型钢纤维、粗集料、细集料干拌1.5min，再加入水泥、微硅粉、铁黑粉搅拌1.5min，然后加水、减水剂、膨胀剂和聚合物乳液，湿拌2min，至混凝土拌和物具有良好的流动性；

将混凝土拌和物装模，振捣成型，收光抹面，在湿度为90％以上、20℃的环境下养护8h。

实施例2

实施例2提供一种用于城市桥梁伸缩缝混凝土快速修复的浇筑料，每立方米浇筑料中的原料、含量配比如下：

微型钢纤维的长度为5～20mm，直径为0.2～0.5mm，抗拉强度不低于400MPa。

粗集料的粒径5～16mm，针片状含量≤8％，压碎值≤18％，含泥量≤1％，其他指标符合JGJ52-2006中对集料的要求。

细集料为中粗砂，含泥量≤2％，细度模数≥2.5，其他指标符合JGJ52-2006中对集料的要求。

水泥采用早强型铝酸盐水泥，凝结时间为30～60分钟。

微硅粉的SiO₂含量≥90％，含水率≤3％，密度为2.2g/cm³，比表面积为15000～25000m²/kg。

减水剂的减水率≥25％，含气性≤5％，1d强度比≥180％，氯含量≤0.4％。

膨胀剂的碱含量≤0.5％，比表面积≥250m²/kg，限制膨胀率≥0.025％。

聚合物乳液的固含量≥50％，最低成膜温度≤12℃。

上述用于城市桥梁伸缩缝混凝土快速修复的浇筑料的制备方法，包括以下步骤：

按照以下原料、含量配比，准备原料：

将微型钢纤维、粗集料、细集料干拌2min，再加入水泥、微硅粉、铁黑粉搅拌2min，然后加水、减水剂、膨胀剂和聚合物乳液，湿拌2.5min，至混凝土拌和物具有良好的流动性；

将混凝土拌和物装模，振捣成型，收光抹面，在湿度为90％以上、20℃的环境下养护8.5h。

实施例3

实施例3提供一种用于城市桥梁伸缩缝混凝土快速修复的浇筑料，每立方米浇筑料中的原料、含量配比如下：

微型钢纤维的长度为5～20mm，直径为0.2～0.5mm，抗拉强度不低于400MPa。

粗集料的粒径5～16mm，针片状含量≤8％，压碎值≤18％，含泥量≤1％，其他指标符合JGJ52-2006中对集料的要求。

细集料为中粗砂，含泥量≤2％，细度模数≥2.5，其他指标符合JGJ52-2006中对集料的要求。

水泥采用早强型硫铝酸盐水泥，凝结时间为30～60分钟。

微硅粉的SiO₂含量≥90％，含水率≤3％，密度为2.2g/cm³，比表面积为15000～25000m²/kg。

减水剂的减水率≥25％，含气性≤5％，1d强度比≥180％，氯含量≤0.4％。

膨胀剂的碱含量≤0.5％，比表面积≥250m²/kg，限制膨胀率≥0.025％。

聚合物乳液的固含量≥50％，最低成膜温度≤12℃。

上述用于城市桥梁伸缩缝混凝土快速修复的浇筑料的制备方法，包括以下步骤：

按照以下原料、含量配比，准备原料：

将微型钢纤维、粗集料、细集料干拌1.5min，再加入水泥、微硅粉、铁黑粉搅拌1.5min，然后加水、减水剂、膨胀剂和聚合物乳液，湿拌3min，至混凝土拌和物具有良好的流动性；

将混凝土拌和物装模，振捣成型，收光抹面，在湿度为90％以上、20℃的环境下养护9h。

实施例4

实施例4提供一种用于城市桥梁伸缩缝混凝土快速修复的浇筑料，每立方米浇筑料中的原料、含量配比如下：

微型钢纤维的长度为5～20mm，直径为0.2～0.5mm，抗拉强度不低于400MPa。

粗集料的粒径5～16mm，针片状含量≤8％，压碎值≤18％，含泥量≤1％，其他指标符合JGJ52-2006中对集料的要求。

细集料为中粗砂，含泥量≤2％，细度模数≥2.5，其他指标符合JGJ52-2006中对集料的要求。

水泥采用早强型铝酸盐水泥，凝结时间为30～60分钟。

微硅粉的SiO₂含量≥90％，含水率≤3％，密度为2.2g/cm³，比表面积为15000～25000m²/kg。

减水剂的减水率≥25％，含气性≤5％，1d强度比≥180％，氯含量≤0.4％。

膨胀剂的碱含量≤0.5％，比表面积≥250m²/kg，限制膨胀率≥0.025％。

聚合物乳液的固含量≥50％，最低成膜温度≤12℃。

上述用于城市桥梁伸缩缝混凝土快速修复的浇筑料的制备方法，包括以下步骤：

按照以下原料、含量配比，准备原料：

将微型钢纤维、粗集料、细集料干拌2min，再加入水泥、微硅粉、铁黑粉搅拌2min，然后加水、减水剂、膨胀剂和聚合物乳液，湿拌3.5min，至混凝土拌和物具有良好的流动性；

将混凝土拌和物装模，振捣成型，收光抹面，在湿度为90％以上、20℃的环境下养护9.5h。

实施例5

实施例5提供一种用于城市桥梁伸缩缝混凝土快速修复的浇筑料，每立方米浇筑料中的原料、含量配比如下：

微型钢纤维的长度为5～20mm，直径为0.2～0.5mm，抗拉强度不低于400MPa。

粗集料的粒径5～16mm，针片状含量≤8％，压碎值≤18％，含泥量≤1％，其他指标符合JGJ52-2006中对集料的要求。

细集料为中粗砂，含泥量≤2％，细度模数≥2.5，其他指标符合JGJ52-2006中对集料的要求。

水泥采用早强型硫铝酸盐水泥，凝结时间为30～60分钟。

微硅粉的SiO₂含量≥90％，含水率≤3％，密度为2.2g/cm³，比表面积为15000～25000m²/kg。

减水剂的减水率≥25％，含气性≤5％，1d强度比≥180％，氯含量≤0.4％。

膨胀剂的碱含量≤0.5％，比表面积≥250m²/kg，限制膨胀率≥0.025％。

聚合物乳液的固含量≥50％，最低成膜温度≤12℃。

上述用于城市桥梁伸缩缝混凝土快速修复的浇筑料的制备方法，包括以下步骤：

按照以下原料、含量配比，准备原料：

将微型钢纤维、粗集料、细集料干拌1.5min，再加入水泥、微硅粉、铁黑粉搅拌1.5min，然后加水、减水剂、膨胀剂和聚合物乳液，湿拌4min，至混凝土拌和物具有良好的流动性；

将混凝土拌和物装模，振捣成型，收光抹面，在湿度为90％以上、20℃的环境下养护10h。

实施例6

实施例6提供一种用于城市桥梁伸缩缝混凝土快速修复的浇筑料，每立方米浇筑料中的原料、含量配比如下：

微型钢纤维的长度为5～20mm，直径为0.2～0.5mm，抗拉强度不低于400MPa。

粗集料的粒径5～16mm，针片状含量≤8％，压碎值≤18％，含泥量≤1％，其他指标符合JGJ52-2006中对集料的要求。

细集料为中粗砂，含泥量≤2％，细度模数≥2.5，其他指标符合JGJ52-2006中对集料的要求。

水泥采用早强型铝酸盐水泥，凝结时间为30～60分钟。

微硅粉的SiO₂含量≥90％，含水率≤3％，密度为2.2g/cm³，比表面积为15000～25000m²/kg。

减水剂的减水率≥25％，含气性≤5％，1d强度比≥180％，氯含量≤0.4％。

膨胀剂的碱含量≤0.5％，比表面积≥250m²/kg，限制膨胀率≥0.025％。

聚合物乳液的固含量≥50％，最低成膜温度≤12℃。

上述用于城市桥梁伸缩缝混凝土快速修复的浇筑料的制备方法，包括以下步骤：

按照以下原料、含量配比，准备原料：

将微型钢纤维、粗集料、细集料干拌2min，再加入水泥、微硅粉、铁黑粉搅拌2min，然后加水、减水剂、膨胀剂和聚合物乳液，湿拌2min，至混凝土拌和物具有良好的流动性；

将混凝土拌和物装模，振捣成型，收光抹面，在湿度为90％以上、20℃的环境下养护8h。

本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种修改和变型，倘若这些修改和变型在本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则这些修改和变型也在本发明的保护范围之内。

说明书中未详细描述的内容为本领域技术人员公知的现有技术。

Claims (10)

1.一种用于城市桥梁伸缩缝混凝土快速修复的浇筑料，其特征在于：每立方米浇筑料中的原料、含量配比如下：

2.如权利要求1所述的用于城市桥梁伸缩缝混凝土快速修复的浇筑料，其特征在于：所述微型钢纤维的长度为5～20mm，直径为0.2～0.5mm，抗拉强度不低于400MPa。

3.如权利要求1所述的用于城市桥梁伸缩缝混凝土快速修复的浇筑料，其特征在于：所述粗集料的粒径5～16mm，针片状含量≤8％，压碎值≤18％，含泥量≤1％，其他指标符合JGJ52-2006中对集料的要求。

4.如权利要求1所述的用于城市桥梁伸缩缝混凝土快速修复的浇筑料，其特征在于：所述细集料为中粗砂，含泥量≤2％，细度模数≥2.5，其他指标符合JGJ52-2006中对集料的要求。

5.如权利要求1所述的用于城市桥梁伸缩缝混凝土快速修复的浇筑料，其特征在于：所述水泥采用早强型硫铝酸盐水泥或早强型铝酸盐水泥，凝结时间为30～60分钟。

6.如权利要求1所述的用于城市桥梁伸缩缝混凝土快速修复的浇筑料，其特征在于：所述微硅粉的SiO₂含量≥90％，含水率≤3％，密度为2.2g/cm³，比表面积为15000～25000m²/kg。

7.如权利要求1所述的用于城市桥梁伸缩缝混凝土快速修复的浇筑料，其特征在于：所述减水剂的减水率≥25％，含气性≤5％，1d强度比≥180％，氯含量≤0.4％。

8.如权利要求1所述的用于城市桥梁伸缩缝混凝土快速修复的浇筑料，其特征在于：所述膨胀剂的碱含量≤0.5％，比表面积≥250m²/kg，限制膨胀率≥0.025％。

9.如权利要求1所述的用于城市桥梁伸缩缝混凝土快速修复的浇筑料，其特征在于：所述聚合物乳液的固含量≥50％，最低成膜温度≤12℃。

10.如权利要求1所述的用于城市桥梁伸缩缝混凝土快速修复的浇筑料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

按照以下原料、含量配比，准备原料：

将微型钢纤维、粗集料、细集料干拌1.5～2min，再加入水泥、微硅粉、铁黑粉搅拌1.5～2min，然后加水、减水剂、膨胀剂和聚合物乳液，湿拌2～4min，至混凝土拌和物具有良好的流动性；

将混凝土拌和物装模，振捣成型，收光抹面，在湿度为90％以上、20℃的环境下养护8～10h。