CN108793901A - 一种混凝土桥梁预制面板连接用增强砂浆及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种混凝土桥梁预制面板连接用增强砂浆，涉及特种砂浆领域。包括以下重量份数的组分：硫铝酸盐水泥30～40份，硅酸盐水泥0～5份，掺合料0～10份，石英砂40～55份，减水剂0.5～1份，吸水树脂0.5～1份，钢纤维1～3份，水灰比为0.18～0.25。本发明由硫铝酸盐水泥、硅酸盐水泥体系作为胶凝材料，钢纤维提供抗拉性能，掺合料提供后期水化及补偿收缩性能，减水剂能够对水泥颗粒有效分散，具有良好的空间位阻效应，骨料采用最紧密堆积的石英砂，达到良好的施工性能和力学性能。本发明从改进抗拉性能出发，通过纤维复合效应以及全面评估材料特性、施工性能，提出钢纤维增强砂浆用于桥梁混凝土预制面板连接。
Description
技术领域
本发明涉及特种砂浆技术领域，尤其涉及一种混凝土桥梁预制面板连接用增强砂浆及其制备方法。
背景技术
采用超高性能混凝土预制桥面板的桥梁，桥面板之间的连接非常关键，是关乎桥梁使用寿命的关键技术。目前国内外均采用与桥面板同等级的普通混凝土浇筑，但是作为后浇混凝土，存在新老混凝土粘结问题，界面处易出现新的薄弱层，造成服役后连接处最先发生破坏。同时，由于普通混凝土是一种脆性材料，抗拉强度不足，也极易因为荷载问题，造成连接失效，形成混凝土板单板受力，加速桥面板的破损。尤其是对于超高性能混凝土预制桥面板，桥面之间的连接更加重要。如何改进超高性能混凝土桥面板连接用材料，提高其粘结和抗拉、承载能力，是公路桥梁建设急需解决的重要技术难题。
CN107268438A公开了一种采用UHPC材料进行拼宽桥梁桥面系快速连接结构，但是未公布材料组成；CN106747112A公布了一种超高性能混凝土及其干混料，但是没有涉及抗拉性能。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种混凝土桥梁预制面板连接用增强砂浆及其制备方法。本发明提供的混凝土桥梁预制面板连接用增强砂浆中掺加钢纤维增强抗拉性能。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种混凝土桥梁预制面板连接用增强砂浆，包括以下重量份数的组分：硫铝酸盐水泥30～40份，硅酸盐水泥0～5份，掺合料0～10份，石英砂40～55份，减水剂0.5～1份，吸水树脂0.5～1份，钢纤维1～3份；所述增强砂浆的水灰比为0.18～0.25。
优选地，所述钢纤维的长径比＞50，抗拉强度＞2800MPa。
优选地，所述石英砂的最大粒径＜3mm。
优选地，所述石英砂符合最紧密堆积模型：Pi＝(di/Dmax)0.5，其中Pi—i筛孔通过率；di—i筛孔大小；Dmax—最大公称粒径。
优选地，所述减水剂的减水率＞30％。
优选地，所述吸水树脂的吸水率＞400。
优选地，所述掺合料为钢渣类工业废弃物，陈化时间＞5年，游离氧化钙含量＜2％。
本发明还提供了上述技术方案所述的混凝土桥梁预制面板连接用增强砂浆的制备方法，包括以下步骤：
将混凝土桥梁预制面板连接用增强砂浆的各组分混合，得到混凝土桥梁预制面板连接用增强砂浆。
本发明还提供了上述技术方案所述混凝土桥梁预制面板连接用增强砂浆在混凝土桥梁预制面板连接中的应用。
本发明提供了一种混凝土桥梁预制面板连接用增强砂浆，包括以下重量份数的组分：硫铝酸盐水泥30～40份，硅酸盐水泥0～5份，掺合料0～10份，石英砂40～55份，减水剂0.5～1份，吸水树脂0.5～1份，钢纤维1～3份，水灰比为0.18～0.25。本发明由硫铝酸盐水泥和硅酸盐水泥体系作为胶凝材料，掺加钢纤维提供抗拉性能，掺加掺合料提供后期水化及补偿收缩性能，采用减水剂能够对水泥颗粒有效分散，且具有良好的空间位阻效应，骨料采用最紧密堆积的石英砂，从而达到良好的施工性能和力学性能。本发明从改进材料抗拉性能出发，通过改进纤维复合效应以及全面评估材料特性、施工性能，提出钢纤维增强砂浆用于桥梁混凝土预制面板连接，该增强砂浆具有抗拉强度高，粘结强度高，耐久性强的特点。同时增强砂浆流动性高，易于施工。从实施例可以看出，本发明提供的混凝土桥梁预制面板连接用增强砂浆28d抗拉强度高达12.3MPa。
具体实施方式
本发明提供了一种混凝土桥梁预制面板连接用增强砂浆，包括以下重量份数的组分：硫铝酸盐水泥30～40份，硅酸盐水泥0～5份，掺合料0～10份，石英砂40～55份，减水剂0.5～1份，吸水树脂0.5～1份，钢纤维1～3份；所述增强砂浆的水灰比为0.18～0.25。
本发明提供的混凝土桥梁预制面板连接用增强砂浆包括1～3重量份的钢纤维，优选为2份。在本发明中，所述钢纤维的长径比优选＞50，抗拉强度优选＞2800MPa。本发明中，钢纤维提供抗拉性能。
本发明提供的混凝土桥梁预制面板连接用增强砂浆包括30～40重量份的硫铝酸盐水泥，优选为35.5份。本发明提供的混凝土桥梁预制面板连接用增强砂浆包括0～5重量份的硅酸盐水泥。在本发明中，所述硫铝酸盐水泥和硅酸盐水泥体系作为胶凝材料。本发明对所述硫铝酸盐水泥和硅酸盐水泥的来源没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的市售商品即可。
本发明提供的混凝土桥梁预制面板连接用增强砂浆包括0～10重量份的掺合料，优选为5份。在本发明中，所述掺合料优选为钢渣类工业废弃物，露天陈化，陈化时间优选＞5年，更优选为6～7年，游离氧化钙含量优选＜2％，更优选为0.5～1％。本发明中，掺合料提供后期水化及补偿收缩性能。
本发明提供的混凝土桥梁预制面板连接用增强砂浆包括40～55重量份的石英砂，优选为43～46.5份，更优选为45.2份。在本发明中，所述石英砂的最大粒径优选＜3mm，更优选为1～2mm。在本发明中，所述石英砂优选符合最紧密堆积模型：Pi＝(di/Dmax)0.5，其中Pi—i筛孔通过率；di—i筛孔大小；Dmax—最大公称粒径。本发明中，石英砂属于骨料，使混凝土桥梁预制面板连接用增强砂浆达到良好的施工性能和力学性能。
本发明提供的混凝土桥梁预制面板连接用增强砂浆包括0.5～1重量份的减水剂，优选为0.8份。在本发明中，所述减水剂的减水率优选＞30％，更优选为35～40％。本发明中，减水剂能够对水泥颗粒有效分散，且具有良好的空间位阻效应。本发明对减水剂的来源没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的市售聚羧酸或聚醚类高性能减水剂即可。
本发明提供的混凝土桥梁预制面板连接用增强砂浆包括0.5～1重量份的吸水树脂，优选为0.8份。在本发明中，所述吸水树脂的吸水率优选＞400，更优选为500～600。
本发明提供的混凝土桥梁预制面板连接用增强砂浆的水灰比优选为0.2。在本发明中，通过调整水灰比提高增强砂浆的流动性，易于施工。
本发明还提供了上述技术方案所述的混凝土桥梁预制面板连接用增强砂浆的制备方法，包括以下步骤：
将混凝土桥梁预制面板连接用增强砂浆的各组分混合，得到混凝土桥梁预制面板连接用增强砂浆。
在本发明中，所述各组分的加入顺序没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的加料顺序即可，具体的，如先将除水以外的原料先混合，再加入水得到混凝土桥梁预制面板连接用增强砂浆。
本发明对所述混合方式没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的混合方式即可，具体的，如搅拌。
本发明还提供了上述技术方案所述混凝土桥梁预制面板连接用增强砂浆在混凝土桥梁预制面板连接中的应用。
下面结合实施例对本发明提供的混凝土桥梁预制面板连接用增强砂浆及其制备方法进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
一种混凝土桥梁预制面板连接用增强砂浆，其中硫铝酸盐水泥40份，普通硅酸盐水泥5份，掺合料5份，石英砂46.5份，减水剂1份，吸水树脂0.5份，钢纤维2份。
按上述配比称料，按水灰比0.2加水搅拌后在标准条件下(20℃，RH90％)养生至3天及28天，进行性能测试。
实施例2
一种混凝土桥梁预制面板连接用增强砂浆，其中硫铝酸盐水泥40份，普通硅酸盐水泥0份，掺合料10份，石英砂45.2份，减水剂0.8份，吸水树脂1份，钢纤维3份。
按上述配比称料，按水灰比0.18加水搅拌后在标准条件下(20℃，RH90％)养生至3天及28天，进行性能测试。
实施例3
一种混凝土桥梁预制面板连接用增强砂浆，其中硫铝酸盐水泥30份，普通硅酸盐水泥5份，掺合料10份，石英砂50份，减水剂1份，吸水树脂1份，钢纤维3份。
按上述配比称料，按水灰比0.2加水搅拌后在标准条件下(20℃，RH90％)养生至3天及28天，进行性能测试。
实施例4
一种混凝土桥梁预制面板连接用增强砂浆，其中硫铝酸盐水泥35.5份，普通硅酸盐水泥5份，掺合料0份，石英砂55份，减水剂0.5份，吸水树脂1份，钢纤维3份。
按上述配比称料，按水灰比0.25加水搅拌后在标准条件下(20℃，RH90％)养生至3天及28天，进行性能测试。
实施例5(对比样)
一种混凝土桥梁预制面板连接用增强砂浆，其中硫铝酸盐水泥40份，普通硅酸盐水泥5份，掺合料10份，石英砂43份，减水剂1份，吸水树脂1份，钢纤维0份。
按上述配比称料，按水灰比0.20加水搅拌后在标准条件下(20℃，RH90％)养生至3天及28天，进行性能测试。
对实施例1～5制得的混凝土桥梁预制面板连接用增强砂浆的性能进行测试，结果如表1所示，由表1可以看出，本发明由硫铝酸盐水泥、硅酸盐水泥体系作为胶凝材料，掺加钢纤维提供抗拉性能，掺加掺合料提供后期水化及补偿收缩性能，采用减水剂能够对水泥颗粒有效分散，且具有良好的空间位阻效应，骨料采用最紧密堆积的石英砂，从而达到良好的施工性能和力学性能。本发明从改进材料抗拉性能出发，通过改进纤维复合效应以及全面评估材料特性、施工性能，提出钢纤维增强砂浆用于桥梁混凝土预制面板连接，该增强砂浆具有抗拉强度高，粘结强度高，耐久性强的特点。
表1实施例1～5制得的增强砂浆的性能测试结果
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 | |
| 流动度(mm) | 280 | 250 | 290 | 200 | 300 |
| 3d抗拉强度(MPa) | 7.0 | 8.8 | 6.2 | 5.2 | 3.7 |
| 3d抗折强度(MPa) | 17.1 | 22.0 | 16.0 | 13.2 | 9.5 |
| 3d抗压强度(MPa) | 92.1 | 120.3 | 93.7 | 82.3 | 82.1 |
| 28d抗拉强度(MPa) | 8.5 | 12.3 | 11.8 | 8.0 | 5.6 |
| 28d抗折强度(MPa) | 21.4 | 32.5 | 31.8 | 18.9 | 12.8 |
| 28d抗压强度(MPa) | 158 | 186.1 | 179.6 | 123.0 | 115.6 |
| 28d收缩率(με) | 522 | 280 | 262 | 829 | 669 |
| 28d钢筋锚固试验 | 钢筋拔断 | 钢筋拔断 | 钢筋拔断 | 钢筋拔断 | 钢筋拔断 |
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种混凝土桥梁预制面板连接用增强砂浆，包括以下重量份数的组分：硫铝酸盐水泥30～40份，硅酸盐水泥0～5份，掺合料0～10份，石英砂40～55份，减水剂0.5～1份，吸水树脂0.5～1份，钢纤维1～3份；所述增强砂浆的水灰比为0.18～0.25。
2.根据权利要求1所述的混凝土桥梁预制面板连接用增强砂浆，其特征在于，所述钢纤维的长径比＞50，抗拉强度＞2800MPa。
3.根据权利要求1所述的混凝土桥梁预制面板连接用增强砂浆，其特征在于，所述石英砂的最大粒径＜3mm。
4.根据权利要求1或3所述的混凝土桥梁预制面板连接用增强砂浆，其特征在于，所述石英砂符合最紧密堆积模型：Pi＝(di/Dmax)0.5，其中Pi—i筛孔通过率；di—i筛孔大小；Dmax—最大公称粒径。
5.权利要求1所述的混凝土桥梁预制面板连接用增强砂浆，其特征在于，所述减水剂的减水率＞30％。
6.权利要求1所述的混凝土桥梁预制面板连接用增强砂浆，其特征在于，所述吸水树脂的吸水率＞400。
7.权利要求1所述的混凝土桥梁预制面板连接用增强砂浆，其特征在于，所述掺合料为钢渣类工业废弃物，陈化时间＞5年，游离氧化钙含量＜2％。
8.权利要求1～7任意一项所述的混凝土桥梁预制面板连接用增强砂浆的制备方法，包括以下步骤：
将混凝土桥梁预制面板连接用增强砂浆的各组分混合，得到混凝土桥梁预制面板连接用增强砂浆。
9.权利要求1～7任意一项所述混凝土桥梁预制面板连接用增强砂浆在混凝土桥梁预制面板连接中的应用。
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