CN110714408B - 一种预制超高性能混凝土钢桥面铺装结构及制备方法 - Google Patents

一种预制超高性能混凝土钢桥面铺装结构及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及钢桥面铺装技术领域，尤其涉及一种预制超高性能混凝土钢桥面铺装结构及制备方法，由下至上依次包括钢面板基层、5~10mm厚高韧树脂防水粘结层、4~6cm厚高密纤维混凝土预制铺装层、3~5mm厚环氧碎石抗滑磨耗层；高密纤维混凝土铺装层预制板，内部疏配钢筋网，每块铺装板预留注浆孔及孔底扩散口，预制板对边分别制作锁槽和锁扣，钢桥面铺装时预制板底部设置高弹垫胶。本发明利用高韧树脂接触面全粘接方式，能够对钢桥面板进行补强，并且避免常规焊接铆钉连接对钢板造成的应力损伤，铺装结构层力学性能改善，对铺装层后期养护维修也提供便利。

Description

一种预制超高性能混凝土钢桥面铺装结构及制备方法
技术领域
本发明涉及钢桥面铺装技术领域，尤其涉及一种预制超高性能混凝土钢桥面铺装结构及制备方法。
背景技术
正交异性钢桥面板由于自身的结构特性、长期行车荷载作用以及温度变化影响，钢桥面易发生疲劳开裂和铺装层损坏的问题。超高性能混凝土具有良好的疲劳耐久性能以及抵抗受荷变形能力，能够提高钢桥面板刚度，起到一定的补强作用；以此作为钢桥面铺装材料时，常通过在钢桥面上焊接抗剪铆钉来实现与钢桥面之间的有效连接，然而焊接铆钉时，会对钢桥面造成一定程度的损坏形成较大安全隐患，且栓钉的设置也会对后期的养护维修造成较大影响。高性能混凝土钢桥面铺装结构施工一般采用现场浇筑施工方式，其铺装层质量及其表面平整度情况难以控制，现场养护时间也会延长工期而影响交通运行。
鉴于上述问题的存在，同时为了加快钢桥面铺装现场施工进度，保证铺装层结构质量，采用高性能混凝土预制板铺装结构形式，可进一步缩短养护周期和减少人力资源浪费，并结合环氧防护磨耗层铺设，保证铺装平整度的同时，也满足行车舒适性。本发明人基于从事此类产品工程应用多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种预制超高性能混凝土钢桥面铺装结构及制备方法，使其更具有实用性。
发明内容
本发明的目的是提供一种预制超高性能混凝土钢桥面铺装结构及制备方法，以减少钢桥面铺装疲劳开裂、克服现有技术中铆钉焊接损伤、超高性能混凝土施工钢桥面平整度难控制、施工周期长影响交通运行等问题，利用高韧树脂接触面全粘接方式，能够对钢桥面板进行补强，并且避免常规焊接铆钉连接对钢板造成的应力损伤，铺装结构层力学性能改善，对铺装层后期养护维修也提供便利。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种预制超高性能混凝土钢桥面铺装结构，铺装总厚度5～8cm，由下至上依次包括钢面板基层、高韧树脂防水粘结层、高密纤维混凝土预制铺装层和环氧碎石抗滑磨耗层。
进一步的，高韧树脂防水粘结层厚度5～10mm，包括高韧树脂与粒径1～5mm玄武岩碎石形成的凹凸连接面、预制板预留孔中注入的高强界面粘结剂以及用于预制板定位的高粘垫胶条。
进一步的，按照质量份数计算，高韧树脂包括如下组分：双酚环氧树脂65～70份、丁基缩水甘油醚活性稀释剂10～15份、聚酰胺固化剂12～16份、丁腈橡胶增韧剂2～5份和石英粉增强剂2～5份。
进一步的，按照质量份数计算，高强界面粘结剂包括如下组分：环氧树脂65～70份、聚酰胺固化剂12～16份、聚异氰酸酯粘合剂5～10份、丁基缩水甘油醚活性稀释剂4～6份和石英水性粉末增强剂2～5份组成。
进一步的，垫胶条为丁基橡胶自粘型垫胶条，长度0.5～1.0m，宽度10～20cm，厚度1.0～2.0cm，横纵向中心间距1.5～2.0m布置。
进一步的，高密纤维混凝土预制铺装层厚度为4～6cm，由高密纤维混凝土预制板拼接组合而成，对边锁扣和锁槽上下沿均设置聚氨酯高弹性密封胶条，宽度1～2cm，厚度0.5～1.0cm；预制板的长度1～5m，宽度3～4m。
进一步的，高密纤维混凝土预制板对边分别设置半圆弧状锁扣和锁槽，圆弧直径2～3cm。
进一步的，高密纤维混凝土预制板中预留注浆孔以及孔底扩散口，孔径大小10～16mm，孔底扩散口直径30～50mm。
进一步的，高密纤维混凝土预制板由钢筋网与纤维混凝土组成，其中钢筋网直径为8～10mm，网孔间距为50～150mm。
进一步的，按照质量份数计算，高密纤维混凝土包括如下组分：硅酸盐水泥25～30份、硅灰6～10份、石英粉料8～12份、粒径≤1mm石英砂30～35份、复合型短切钢纤维2～4份和玄武岩纤维4～8份、水8～12份和聚羧酸高效减水剂1～2份。
进一步的，环氧碎石抗滑磨耗层厚度为3～5mm，为双层树脂环氧固结1～3mm细碎石颗粒而成。
进一步的，双层树脂环氧包括下层加固型环氧和上层防护型环氧复合粘结；按照质量份数计算，下层加固型环氧包括如下组分：聚氨酯环氧树脂68～72份、双缩水甘油醚稀释剂12～15份、酸酐类固化剂12～16份和聚醚树脂活性增韧剂3～7份；防护型环氧包括双酚环氧树脂58～62份，聚酰胺固化剂15～20份、烯烃或脂环族单环氧稀释剂3～8份、苯甲酸酯类增韧剂2～6份、有机硅耐湿热老化剂2～6份。
进一步的，本发明一种预制超高性能混凝土钢桥面铺装结构的制备方法包括以下步骤：
S1.采用直径8～10mm螺纹带肋钢筋制作钢筋网片，设置横纵向钢筋间距为50～100mm，置于固定模具中成型高密纤维混凝土预制板，以焊接梯形钢筋方式控制钢筋网保护层厚度15～20mm；
S2.称取硅酸盐水泥25～30份、硅灰6～10份、石英粉料8～12份、粒径≤1mm石英砂30～35份、复合型短切钢纤维2～4份和玄武岩纤维4～8份、水8～12份、聚羧酸高效减水剂1～2份，采用卧式搅拌机按25～35转/min速率将干混料搅拌1min，依次加入玄武岩纤维和钢纤维，然后添加减水剂和拌和用水，湿拌5～8min制备高密纤维新拌混凝土；
S3.模具底面为成型后预制板顶面，倒置浇筑高密纤维混凝土预制板，模具侧面对边设置直径20～30mm半圆状凹凸面，为成型预制板拼接的锁槽和锁扣，浇筑前按照板面积在对角位置预留直径10～16mm注浆孔和底部直径30～50mm半圆球状扩散口；
S4.待高密纤维混凝土预制板保湿养护大于1d时，拆除模具并对预制板底部(即预制板成型面)进行拉毛粗糙化处理，粗糙深度控制在0.5～2mm范围内，继续常温养护至28d后可进行铺装拼接使用；
S5.对钢面板进行抛丸除锈清洁处理，得到钢面板基层，并在2h内完成高韧树脂防水粘结层施作；
S6.以间距1.5～2.0m横纵向布置丁基橡胶自粘型垫胶条，设置垫胶条长度0.5～1.0m、宽度10～20cm、厚度1.0～2.0cm；再按双酚环氧树脂65～70份、聚酰胺固化剂12～16份、丁基缩水甘油醚活性稀释剂10～15份、丁腈橡胶增韧剂2～5份和石英粉增强剂2～5份制备高韧树脂胶结料，并以1.0～2.0kg/m2涂布于钢面板基层上(错开已粘贴垫胶条位置)，随后按3～5kg/m2撒布1～5mm玄武岩碎石颗粒，常温养生1d后形成高韧性树脂防水粘结层；
S7.对养护好的高密纤维混凝土底面进行清洁处理，并在预制板侧边对边锁槽锁扣上下沿粘贴宽度1～2cm、厚度0.5～1.0cm的聚氨酯高弹性密封胶条，同时于圆弧凹凸面上按0.5～0.6kg/m2刷涂高韧树脂胶黏剂，完成后立即进行预制板拼接定位；
S8.预制板拼接时适当挤压接缝处高弹性聚氨酯密封胶条并固定位置，控制挤压后厚度<5mm；以环氧树脂65～70份、聚酰胺固化剂12～16份、聚异氰酸酯粘合剂5～10份、丁基缩水甘油醚活性稀释剂4～6份和石英水性粉末增强剂2～5份制备高强界面粘结剂，采用高压注浆设备进行多孔同时灌注高强界面粘结剂，控制注浆速率0.5～1.0L/min，待预制板底部边缘树脂均匀溢出时停止注入，固定位置不动，常温养生1d后即形成高密纤维混凝土预制铺装层；
S9.对超高密纤维混凝土预制铺装层表面进行喷砂粗糙处理，按聚氨酯环氧树脂68～72份、双缩水甘油醚稀释剂12～15份、酸酐类固化剂12～16份、聚醚树脂活性增韧剂3～7份制备加固型环氧，涂布量0.5～0.8kg/m2；随后按双酚环氧树脂58～62份，聚酰胺固化剂15～20份、烯烃或脂环族单环氧稀释剂3～8份、苯甲酸酯类增韧剂2～6份、有机硅耐湿热老化剂2～6份制备防护型环氧，涂布量0.5～0.8kg/m2；完成涂布后立即均布1～3mm细玄武岩碎石颗粒，常温养生1d后完成超高性能混凝土钢桥面铺装。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1.以高密纤维混凝土预制板结构进行现场拼接形成铺装层，预制铺装板在工厂可实现标准化大量生产，受气候条件制约小，其铺装质量更加可靠；同时减少现场人力需求，并降低人员劳动强度；并且预制结构无需现场铺装养护，减少部分工序，加快施工进度，大量缩短因施工造成的交通封闭时间。
2.依据高密纤维混凝土高模量特点，采用全粘结加固钢桥面板方式，提高钢桥面系整体刚度，延缓正交异性钢面板与铺装层的疲劳损伤；掺加的复合型纤维在混凝土多角度三维立体分布，有效降低裂缝部位的应力集中，提高韧性及阻止裂缝产生；铺装层同时配置钢筋网，分散行车荷载作用，消散铺装层中拉应力，提高铺装整体抗弯拉及抗裂性能。
3.钢面板与混凝土铺装层间通过高韧树脂固化粘结碎石形成凹凸糙面，同时配合高弹界面粘结胶，借助物理咬合和化学胶黏双重作用，实现铺装结构层间有效连接；为铺装层后期养护维修也提供便利，同时避免常规焊接铆钉连接对钢板造成的应力损伤。
4.混凝土铺装表面进行环氧树脂抗滑磨耗层铺设，厚度进一步缩小至3～5mm，相对减小钢桥面恒载，其中加固型树脂可增强磨耗层与铺装层间的有效粘结性能，防护型树脂层具有较好的温度适应性，可阻止雨水以及阳光照射的直接影响，并提供较好的行车安全感和舒适性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中超高性能混凝土钢桥面铺装断面示意图。
图2为本发明实施例中超高性能混凝土铺装预制板平面示意图。
附图标记：1-钢面板基层、2-高韧树脂防水粘结层、3-高密纤维混凝土铺装层、4-环氧碎石抗滑磨耗层、5-高粘垫胶、6-疏配钢筋网、7-锁扣锁槽、8-底部扩散口、9-密封接缝胶条。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“底面”和“顶面”、“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。
如图1所示超高性能混凝土钢桥面铺装，该结构由钢面板基层1、高韧树脂防水粘结层2、高密纤维混凝土铺装层3、环氧碎石抗滑磨耗层4由下至上依次组成；
如图1和2所示，所述高韧树脂防水粘结层2中包括高粘垫胶5；
如图1和2所示，所述高密纤维混凝土铺装层3中包括疏配钢筋网6、锁扣锁槽7、预留注浆孔及底部扩散口8、接缝处密封胶条9。
这里需要指出的是，钢面板基层1由钢桥上表面进行抛丸喷砂除锈处理得到，其作用在于提高钢桥面的清洁度，减少由于污染物存在而导致的粘接失效，并且增加金属表面的粗糙度，提高与金属表面之间的粘结强度。
作为上述实施例的优选，高韧树脂防水粘结层2包括高韧树脂与1～5mm粒径玄武岩碎石形成的凹凸连接面、预制板预留孔中注入的高强界面粘结剂、以及用于预制板定位的高粘垫胶条5。
这里需要指出的是，在钢面板基层1上铺设的高韧性环氧树脂胶黏剂本身就具有防水性能，可以阻挡路面积水与钢桥面板接触，减少钢面板基层锈蚀概率，而且由于在铺设高韧树脂防水粘结层2时，碎石颗粒固化后部分裸露形成糙面，有效增强层间物理咬合连接能力，同时结合高强界面胶黏剂注入，进一步增加结构层间界面有效粘接性能。采用此高韧树脂防水粘结层2，避免了现有技术中使用铆钉对钢桥面造成的损伤以及对后期维护造成的影响。
具体的，高韧树脂包含双酚环氧树脂65～70份、聚酰胺固化剂12～16份、丁基缩水甘油醚活性稀释剂10～15份、丁腈橡胶增韧剂2～5份和石英粉增强剂2～5份。
具体的，细碎石为玄武岩或辉绿岩或安山岩经机械破碎而成，碎石直径为1～5mm。
具体的，高强界面粘结剂由环氧树脂65～70份、聚酰胺固化剂12～16份、聚异氰酸酯粘合剂5～10份、丁基缩水甘油醚活性稀释剂4～6份和石英水性粉末增强剂2～5份组成。
具体的，垫胶条为丁基橡胶自粘型垫胶条，长度0.5～1.0m，宽度10～20cm，厚度1.0～2.0cm，横纵向中心间距1.5～2.0m布置。
作为上述实施例的优选，高密纤维混凝土铺装层3厚度为4～6cm，由高密纤维混凝土预制板拼接组合而成，对边锁扣和锁槽上下沿均设置聚氨酯高弹性密封胶条，宽度1～2cm，厚度0.5～1.0cm。
具体的，高密纤维混凝土预制板由钢筋网与纤维混凝土组成，其中钢筋网直径为8～10mm，网孔间距为50～150mm。
具体的，预制板的长度1～5m，宽度3～4m；所述高密纤维混凝土预制板对边分别设置半圆弧状锁扣和锁槽7，圆弧直径2～3cm。
具体的，高密纤维混凝土预制板中预留注浆孔以及孔底扩散口8，孔径大小10～16mm，孔底扩散口直径30～50mm。
具体的，高密纤维混凝土由硅酸盐水泥25～30份、硅灰6～10份、石英粉料8～12份、粒径≤1mm石英砂30～35份、复合型短切钢纤维2～4份和玄武岩纤维4～8份、水8～12份、聚羧酸高效减水剂1～2份组成。
这里需要指出的是，通过在高密纤维混凝土掺入复合纤维以及布设钢筋网，有效增强混凝土铺装材料的韧性以及抗裂性能，进一步提高了桥面的整体刚度；同时采用预制板的铺装结构，能够保证高密纤维混凝土的性能满足质量要求，且表面平整度易于控制，预制板铺装施工方式减少养护施工的时间，大幅缩短工期。
作为上述实施例的优选，环氧碎石抗滑磨耗层4厚度为3～5mm，为双层树脂环氧固结1～3mm细碎石颗粒而成。
具体的，细碎石为玄武岩或辉绿岩或安山岩经机械破碎而成，碎石直径为1～3mm。
具体的，双层树脂环氧包括下层加固型环氧和上层防护型环氧复合粘结；其中加固型环氧包括聚氨酯环氧树脂68～72份、双缩水甘油醚稀释剂12～15份、酸酐类固化剂12～16份、聚醚树脂活性增韧剂3～7份；防护型环氧包括双酚环氧树脂58～62份，聚酰胺固化剂15～20份、烯烃或脂环族单环氧稀释剂3～8份、苯甲酸酯类增韧剂2～6份、有机硅耐湿热老化剂2～6份。
这里需要指出的是，环氧碎石抗滑磨耗层4通过加固型树脂环氧加强与底部高密纤维混凝土铺装层粘结，同时防护型树脂固结细碎石颗粒形成磨耗层，可阻止雨水以及阳光照射的直接影响，并提供较好的行车安全感和舒适性。
本发明实施例中预制超高性能混凝土钢桥面铺装结构及制备方法，包括以下步骤：
S1.采用直径8～10mm螺纹带肋钢筋制作钢筋网片，设置横纵向钢筋间距为50～100mm，置于固定模具中成型高密纤维混凝土预制板，以焊接梯形钢筋方式控制钢筋网保护层厚度15～20mm；
S2.称取硅酸盐水泥25～30份、硅灰6～10份、石英粉料8～12份、粒径≤1mm石英砂30～35份、复合型短切钢纤维2～4份和玄武岩纤维4～8份、水8～12份、聚羧酸高效减水剂1～2份，采用卧式搅拌机按25～35转/min速率将干混料搅拌1min，依次加入玄武岩纤维和钢纤维，然后添加减水剂和拌和用水，湿拌5～8min制备高密纤维新拌混凝土；
S3.模具底面为成型后预制板顶面，倒置浇筑高密纤维混凝土预制板，模具侧面对边设置直径20～30mm半圆状凹凸面，为成型预制板拼接的锁槽和锁扣，浇筑前按照板面积在对角位置预留直径10～16mm注浆孔和底部直径30～50mm半圆球状扩散口；
S4.待高密纤维混凝土预制板保湿养护大于1d时，拆除模具并对预制板底部(即预制板成型面)进行拉毛粗糙化处理，粗糙深度控制在0.5～2mm范围内，继续常温养护至28d后可进行铺装拼接使用；
S5.对钢面板进行抛丸除锈清洁处理，得到钢面板基层，并在2h内完成高韧树脂防水粘结层施作；
S6.以间距1.5～2.0m横纵向布置丁基橡胶自粘型垫胶条，设置垫胶条长度0.5～1.0m、宽度10～20cm、厚度1.0～2.0cm；再按双酚环氧树脂65～70份、聚酰胺固化剂12～16份、丁基缩水甘油醚活性稀释剂10～15份、丁腈橡胶增韧剂2～5份和石英粉增强剂2～5份制备高韧树脂胶结料，并以1.0～2.0kg/m2涂布于钢面板基层上(错开已粘贴垫胶条位置)，随后按3～5kg/m2撒布1～5mm玄武岩碎石颗粒，常温养生1d后形成高韧性树脂防水粘结层；
S7.对养护好的高密纤维混凝土底面进行清洁处理，并在预制板侧边对边锁槽锁扣上下沿粘贴宽度1～2cm、厚度0.5～1.0cm的聚氨酯高弹性密封胶条，同时于圆弧凹凸面上按0.5～0.6kg/m2刷涂高韧树脂胶黏剂，完成后立即进行预制板拼接定位；
S8.预制板拼接时适当挤压接缝处高弹性聚氨酯密封胶条并固定位置，控制挤压后厚度<5mm；以环氧树脂65～70份、聚酰胺固化剂12～16份、聚异氰酸酯粘合剂5～10份、丁基缩水甘油醚活性稀释剂4～6份和石英水性粉末增强剂2～5份制备高强界面粘结剂，采用高压注浆设备进行多孔同时灌注高强界面粘结剂，控制注浆速率0.5～1.0L/min，待预制板底部边缘树脂均匀溢出时停止注入，固定位置不动，常温养生1d后即形成高密纤维混凝土铺装层；
S9.对高密纤维混凝土铺装层表面进行喷砂粗糙处理，按聚氨酯环氧树脂68～72份、双缩水甘油醚稀释剂12～15份、酸酐类固化剂12～16份、聚醚树脂活性增韧剂3～7份制备加固型环氧，涂布量0.5～0.8kg/m2；随后按双酚环氧树脂58～62份，聚酰胺固化剂15～20份、烯烃或脂环族单环氧稀释剂3～8份、苯甲酸酯类增韧剂2～6份、有机硅耐湿热老化剂2～6份制备防护型环氧，涂布量0.5～0.8kg/m2；完成涂布后立即均布1～3mm细玄武岩碎石颗粒，常温养生1d后形成树脂粘接型高密纤维混凝土预制板钢桥面铺装结构。
作为上述实施例的优选，树脂粘接型高密纤维混凝土预制板钢桥面铺装结构总厚度5～8cm，其高韧树脂防水粘结层厚度5～10mm；高密纤维混凝土铺装层厚度4～6cm；环氧抗滑磨耗层厚度为3～5mm。
在本发明实施例的以下部分，对于将上述实施例的优选条件进行组合，得到本发明预制超高性能混凝土钢桥面铺装及制备方法的优选实施例。
实施例1
一种预制超高性能混凝土钢桥面铺装结构及制备方法，包括以下步骤：
S1.采用直径8mm螺纹带肋钢筋制作钢筋网片，设置横纵向钢筋间距为50mm，置于固定模具中成型高密纤维混凝土预制板，以焊接梯形钢筋方式控制钢筋网保护层厚度20mm；
S2.称取硅酸盐水泥25份、硅灰8份、石英粉料12份、粒径≤1mm石英砂35份、复合型短切钢纤维4份和玄武岩纤维6份、水8份、聚羧酸高效减水剂2份，采用卧式搅拌机按35转/min速率将干混料搅拌1min，依次加入玄武岩纤维和钢纤维，然后添加减水剂和拌和用水，湿拌8min制备高密纤维新拌混凝土；
S3.模具底面为成型后预制板顶面，倒置浇筑高密纤维混凝土预制板，模具侧面对边设置直径20mm半圆状凹凸面，为成型预制板拼接的锁槽和锁扣，浇筑前按照板面积在对角位置预留直径16mm注浆孔和底部直径50mm半圆球状扩散口；
S4.待高密纤维混凝土预制板保湿养护大于1d时，拆除模具并对预制板底部(即预制板成型面)进行拉毛粗糙化处理，粗糙深度控制在0.5mm范围内，继续常温养护至28d后可进行铺装拼接使用；
表1 高密纤维混凝土基本性能
性能指标 单位 高密纤维混凝土 普通混凝土
收缩值 με 1350 250
7d抗压强度 MPa 124.3 68.0
7d抗折强度 MPa 25.8 8.5
弹性模量 GPa 48.9 25
弹性极限强度 MPa 10.3 6.8
线弹性极限应变 ％ 0.025 0.002
S5.对钢面板进行抛丸除锈清洁处理，得到钢面板基层，并在2h内完成高韧树脂防水粘结层施作；
S6.以间距2.0m横纵向布置丁基橡胶自粘型垫胶条，设置垫胶条长度1.0m、宽度20cm、厚度1.0cm；再按双酚环氧树脂70份、聚酰胺固化剂13份、丁基缩水甘油醚活性稀释剂15份、丁腈橡胶增韧剂5份和石英粉增强剂2份制备高韧树脂胶结料，并以1.0kg/m2涂布于钢面板基层上(错开已粘贴垫胶条位置)，随后按3kg/m2撒布1～5mm玄武岩碎石颗粒，常温养生1d后形成高韧性树脂防水粘结层；
表2 碎石性能
Figure BDA0002242956270000141
Figure BDA0002242956270000151
S7.对养护好的高密纤维混凝土底面进行清洁处理，并在预制板侧边对边锁槽锁扣上下沿粘贴宽度1cm、厚度0.5cm的聚氨酯高弹性密封胶条，同时于圆弧凹凸面上按0.5kg/m2刷涂高韧树脂胶黏剂，完成后立即进行预制板拼接定位；
S8.预制板拼接时适当挤压接缝处高弹性聚氨酯密封胶条并固定位置，控制挤压后厚度<5mm；以环氧树脂70份、聚酰胺固化剂16份、聚异氰酸酯粘合剂10份、丁基缩水甘油醚活性稀释剂4份和石英水性粉末增强剂2份制备高强界面粘结剂，采用高压注浆设备进行多孔同时灌注高强界面粘结剂，控制注浆速率0.5L/min，待预制板底部边缘树脂均匀溢出时停止注入，固定位置不动，常温养生1d后即形成高密纤维混凝土预制铺装层；
表3 配制高强界面粘接剂性能
检测项目 单位 测试结果
抗拉强度(23℃) MPa 3.2
断裂延伸率(23℃) ％ 26
固化时间(23℃) h 8
与混凝土粘结强度(23℃) MPa 8.9
S9.对高密纤维混凝土预制铺装层表面进行喷砂粗糙处理，按聚氨酯环氧树脂72份、双缩水甘油醚稀释剂12份、酸酐类固化剂12份、聚醚树脂活性增韧剂4份制备加固型环氧，涂布量0.5kg/m2；随后按双酚环氧树脂62份，聚酰胺固化剂20份、烯烃或脂环族单环氧稀释剂8份、苯甲酸酯类增韧剂6份、有机硅耐湿热老化剂4份制备防护型环氧，涂布量0.5kg/m2；完成涂布后立即均布1～3mm细玄武岩碎石颗粒，常温养生1d后完成超高性能混凝土钢桥面铺装。
实施例2
一种预制超高性能混凝土钢桥面铺装结构及制备方法，包括以下步骤：
S1.采用直径10mm螺纹带肋钢筋制作钢筋网片，设置横纵向钢筋间距为75mm，置于固定模具中成型高密纤维混凝土预制板，以焊接梯形钢筋方式控制钢筋网保护层厚度15mm；
S2.称取硅酸盐水泥27份、硅灰10份、石英粉料10份、粒径≤1mm石英砂33份、复合型短切钢纤维3份和玄武岩纤维5份、水10份、聚羧酸高效减水剂2份，采用卧式搅拌机按35转/min速率将干混料搅拌1min，依次加入玄武岩纤维和钢纤维，然后添加减水剂和拌和用水，湿拌6min制备高密纤维新拌混凝土；
S3.模具底面为成型后预制板顶面，倒置浇筑高密纤维混凝土预制板，模具侧面对边设置直径25mm半圆状凹凸面，为成型预制板拼接的锁槽和锁扣，浇筑前按照板面积在对角位置预留直径14mm注浆孔和底部直径40mm半圆球状扩散口；
S4.待高密纤维混凝土预制板保湿养护大于1d时，拆除模具并对预制板底部(即预制板成型面)进行拉毛粗糙化处理，粗糙深度控制在1.0mm范围内，继续常温养护至28d后可进行铺装拼接使用；
表4 高密纤维混凝土基本性能
性能指标 单位 高密纤维混凝土 普通混凝土
收缩值 με 1350 250
7d抗压强度 MPa 124.3 68.0
7d抗折强度 MPa 25.8 8.5
弹性模量 GPa 48.9 25
弹性极限强度 MPa 10.3 6.8
线弹性极限应变 ％ 0.025 0.002
S5.对钢面板进行抛丸除锈清洁处理，得到钢面板基层，并在2h内完成高韧树脂防水粘结层施作；
S6.以间距1.5m横纵向布置丁基橡胶自粘型垫胶条，设置垫胶条长度0.5m、宽度10cm、厚度1.5cm；再按2双酚环氧树脂68份、聚酰胺固化剂14份、丁基缩水甘油醚活性稀释剂12份、丁腈橡胶增韧剂4份和石英粉增强剂2份制备高韧树脂胶结料，并以1.5kg/m2涂布于钢面板基层上(错开已粘贴垫胶条位置)，随后按4kg/m2撒布1～5mm辉绿岩碎石颗粒，常温养生1d后形成高韧性树脂防水粘结层；
表5 碎石性能
Figure BDA0002242956270000171
Figure BDA0002242956270000181
S7.对养护好的高密纤维混凝土底面进行清洁处理，并在预制板侧边对边锁槽锁扣上下沿粘贴宽度1.5cm、厚度0.75cm的聚氨酯高弹性密封胶条，同时于圆弧凹凸面上按0.55kg/m2刷涂高韧树脂胶黏剂，完成后立即进行预制板拼接定位；
S8.预制板拼接时适当挤压接缝处高弹性聚氨酯密封胶条并固定位置，控制挤压后厚度<5mm；以环氧树脂68份、聚酰胺固化剂14份、聚异氰酸酯粘合剂12份、丁基缩水甘油醚活性稀释剂5份和石英水性粉末增强剂5份制备高强界面粘结剂，采用高压注浆设备进行多孔同时灌注高强界面粘结剂，控制注浆速率0.75L/min，待预制板底部边缘树脂均匀溢出时停止注入，固定位置不动，常温养生1d后即形成高密纤维混凝土预制铺装层；
表6 配制高强界面粘接剂性能
检测项目 单位 测试结果
抗拉强度(23℃) MPa 4.2
断裂延伸率(23℃) ％ 25
固化时间(23℃) h 5
与混凝土粘结强度(23℃) MPa 9.4
S9.对高密纤维混凝土预制铺装层表面进行喷砂粗糙处理，按聚氨酯环氧树脂70份、双缩水甘油醚稀释剂13份、酸酐类固化剂14份、聚醚树脂活性增韧剂3份制备加固型环氧，涂布量0.65kg/m2；随后按双酚环氧树脂60份，聚酰胺固化剂18份、烯烃或脂环族单环氧稀释剂5份、苯甲酸酯类增韧剂3份、有机硅耐湿热老化剂3份制备防护型环氧，涂布量0.65kg/m2；完成涂布后立即均布1～3mm细辉绿岩碎石颗粒，常温养生1d后完成超高性能混凝土钢桥面铺装。
实施例3
一种预制超高性能混凝土钢桥面铺装结构及制备方法，包括以下步骤：
S1.采用直径10mm螺纹带肋钢筋制作钢筋网片，设置横纵向钢筋间距为100mm，置于固定模具中成型高密纤维混凝土预制板，以焊接梯形钢筋方式控制钢筋网保护层厚度15mm；
S2.称取硅酸盐水泥30份、硅灰8份、石英粉料10份、粒径≤1mm石英砂30份、复合型短切钢纤维2份和玄武岩纤维8份、水12份、聚羧酸高效减水剂2份，采用卧式搅拌机按35转/min速率将干混料搅拌1min，依次加入玄武岩纤维和钢纤维，然后添加减水剂和拌和用水，湿拌8min制备高密纤维新拌混凝土；
S3.模具底面为成型后预制板顶面，倒置浇筑高密纤维混凝土预制板，模具侧面对边设置直径30mm半圆状凹凸面，为成型预制板拼接的锁扣锁槽7，浇筑前按照板面积在对角位置预留直径16mm注浆孔和底部直径50mm半圆球状扩散口；
S4.待高密纤维混凝土预制板保湿养护大于1d时，拆除模具并对预制板底部(即预制板成型面)进行拉毛粗糙化处理，粗糙深度控制在2mm范围内，继续常温养护至28d后可进行铺装拼接使用；
表7 高密纤维混凝土基本性能
性能指标 单位 高密纤维混凝土 普通混凝土
收缩值 με 1420 250
7d抗压强度 MPa 128.9 68.0
7d抗折强度 MPa 25.2 8.5
弹性模量 GPa 42.5 25
弹性极限强度 MPa 13.8 6.8
线弹性极限应变 ％ 0.033 0.002
S5.对钢面板进行抛丸除锈清洁处理，得到钢面板基层，并在2h内完成高韧树脂防水粘结层施作；
S6.以间距2.0m横纵向布置丁基橡胶自粘型垫胶条，设置垫胶条长度1.0m、宽度20cm、厚度2.0cm；再按双酚环氧树脂65份、聚酰胺固化剂15份、丁基缩水甘油醚活性稀释剂15份、丁腈橡胶增韧剂2份和石英粉增强剂3份制备高韧树脂胶结料，并以1.8kg/m2涂布于钢面板基层上(错开已粘贴垫胶条位置)，随后按5kg/m2撒布1～5mm安山岩碎石颗粒，常温养生1d后形成高韧性树脂防水粘结层；
表8 碎石性能
Figure BDA0002242956270000201
Figure BDA0002242956270000211
S7.对养护好的高密纤维混凝土底面进行清洁处理，并在预制板侧边对边锁槽锁扣上下沿粘贴宽度2cm、厚度1.0cm的聚氨酯高弹性密封胶条，同时于圆弧凹凸面上按0.6kg/m2刷涂高韧树脂胶黏剂，完成后立即进行预制板拼接定位；
S8.预制板拼接时适当挤压接缝处高弹性聚氨酯密封胶条并固定位置，控制挤压后厚度<5mm；以环氧树脂70份、聚酰胺固化剂16份、聚异氰酸酯粘合剂10份、丁基缩水甘油醚活性稀释剂2份和石英水性粉末增强剂2份制备高强界面粘结剂，采用高压注浆设备进行多孔同时灌注高强界面粘结剂，控制注浆速率1.0L/min，待预制板底部边缘树脂均匀溢出时停止注入，固定位置不动，常温养生1d后即形成高密纤维混凝土预制铺装层；
表9 配制高强界面粘接剂性能
检测项目 单位 测试结果
抗拉强度(23℃) MPa 4.8
断裂延伸率(23℃) ％ 28
固化时间(23℃) h 6.5
与混凝土粘结强度(23℃) MPa 9.3
S9.对高密纤维混凝土预制铺装层表面进行喷砂粗糙处理，按聚氨酯环氧树脂72份、双缩水甘油醚稀释剂14份、酸酐类固化剂12份、聚醚树脂活性增韧剂5份制备加固型环氧，涂布量0.8kg/m2；随后按双酚环氧树脂62份，聚酰胺固化剂20份、烯烃或脂环族单环氧稀释剂8份、苯甲酸酯类增韧剂5份、有机硅耐湿热老化剂5份制备防护型环氧，涂布量0.8kg/m2；完成涂布后立即均布1～3mm细安山岩碎石颗粒，常温养生1d后完成超高性能混凝土钢桥面铺装。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (4)

1.一种预制超高性能混凝土钢桥面铺装结构的制备方法，其特征在于，所述铺装结构的总厚度5~8cm，由钢面板基层（1）、高韧树脂防水粘结层（2）、高密纤维混凝土预制铺装层（3）、环氧碎石抗滑磨耗层（4）由下至上依次组成；所述高韧树脂防水粘结层（2）包括高韧树脂、凹凸连接面、高强界面粘结剂和丁基橡胶自粘型垫胶条（5）；所述高密纤维混凝土预制铺装层（3）由高密纤维混凝土预制板拼接组合而成；所述高密纤维混凝土预制板包括疏配钢筋网（6）和高密纤维混凝土；所述环氧碎石抗滑磨耗层（4）由双层树脂环氧固结1~3mm细碎石颗粒组成；所述预制超高性能混凝土钢桥面铺装结构的制备方法，按照质量份数计算，包括以下步骤：
S1.采用直径8~10mm螺纹带肋钢筋制作疏配钢筋网（6），设置横纵向钢筋间距为50~100mm，置于固定模具中成型高密纤维混凝土预制板，以焊接梯形钢筋方式控制钢筋网保护层厚度15~20mm；
S2.称取硅酸盐水泥25~30份、硅灰6~10份、石英粉料8~12份、粒径≤1mm石英砂30~35份、复合型短切钢纤维2~4份和玄武岩纤维4~8份、水8~12份、聚羧酸高效减水剂1~2份，采用卧式搅拌机按25~35转/min速率将干混料搅拌1min，依次加入玄武岩纤维和复合型短切钢纤维，然后添加减水剂和拌和用水，湿拌5~8min制备高密纤维新拌混凝土，所述干混料为硅酸盐水泥、硅灰、石英粉料、粒径≤1mm石英砂；
S3.模具底面为成型后预制板顶面，倒置浇筑高密纤维混凝土预制板，模具侧面对边设置直径20~30mm半圆状凹凸面，为成型预制板拼接的锁扣锁槽（7），浇筑前按照板面积在对角位置预留直径10~16mm注浆孔和注浆孔底部留有直径30~50mm半圆球状扩散口（8）；
S4.待高密纤维混凝土预制板保湿养护大于1d时，拆除模具并对预制板底部进行拉毛粗糙化处理，粗糙深度控制在0.5~2mm范围内，继续常温养护至28d后可进行铺装拼接使用；
S5.对钢面板进行喷砂除锈清洁处理，得到Sa2.5级以上清洁度、60~150μm粗糙度的钢面板基层，并在2h内完成高韧树脂防水粘结层施工；
S6.以间距1.5~2.0m横纵向布置丁基橡胶自粘型垫胶条（5），垫胶条长度0.5~1.0m、宽度10~20cm、厚度1.0~2.0cm；再按双酚环氧树脂65~70份、聚酰胺固化剂12~16份、丁基缩水甘油醚活性稀释剂10~15份、丁腈橡胶增韧剂2~5份和石英粉增强剂2~5份制备高韧树脂胶结料，并以1.0~2.0kg/m2涂布于钢面板基层上并错开已粘贴垫胶条位置，随后按3~5kg/m2撒布1~5mm玄武岩碎石颗粒，常温养生1d后形成高韧性树脂防水粘结层（2）；
S7.对养护好的高密纤维混凝土底面进行清洁处理，并在预制板侧边对边锁扣锁槽（7）上下沿粘贴宽度1~2cm、厚度0.5~1.0cm的高弹性聚氨酯密封胶条，同时于圆弧凹凸面上按0.5~0.6kg/m2刷涂高韧树脂胶黏剂，完成后立即进行预制板拼接定位；
S8.预制板拼接时适当挤压接缝处高弹性聚氨酯密封胶条并固定位置，控制挤压后厚度<5mm；以环氧树脂65~70份、聚酰胺固化剂12~16份、聚异氰酸酯粘合剂5~10份、丁基缩水甘油醚活性稀释剂4~6份和石英水性粉末增强剂2~5份制备高强界面粘结剂，采用高压注浆设备进行多孔同时灌注高强界面粘结剂，控制注浆速率0.5~1.0L/min，待预制板底部边缘树脂均匀溢出时停止注入，固定位置不动，常温养生1d后即形成高密纤维混凝土预制铺装层（3）；
S9.对高密纤维混凝土预制铺装层表面进行喷砂粗糙处理，按聚氨酯环氧树脂68~72份、双缩水甘油醚稀释剂12~15份、酸酐类固化剂12~16份、聚醚树脂活性增韧剂3~7份制备加固型环氧树脂，涂布量0.5~0.8kg/m2；随后按双酚环氧树脂58~62份，聚酰胺固化剂15~20份、烯烃或脂环族单环氧树脂稀释剂3~8份、苯甲酸酯类增韧剂2~6份、有机硅耐湿热老化剂2~6份制备防护型环氧树脂，涂布量0.5~0.8kg/m2；完成涂布后立即均布1~3mm细玄武岩碎石颗粒，常温养生1d后完成混凝土钢桥面铺装。
2.根据权利要求1所述的预制超高性能混凝土钢桥面铺装结构的制备方法，其特征在于，所述凹凸连接面由高韧树脂与1~5mm粒径玄武岩碎石组成；所述高强界面粘结剂由预制板预留孔中注入；所述丁基橡胶自粘型垫胶条（5）用于对预制板进行定位。
3.根据权利要求1所述的预制超高性能混凝土钢桥面铺装结构的制备方法，其特征在于，所述高密纤维混凝土预制板对边分别设置半圆弧状锁扣锁槽（7），所述锁扣锁槽（7）上下沿均设置聚氨酯高弹性密封胶条，所述高密纤维混凝土预制板中预留注浆孔以及孔底扩散口（8）。
4.根据权利要求1所述的预制超高性能混凝土钢桥面铺装结构的制备方法，其特征在于，所述双层环氧树脂包括下层加固型环氧树脂和上层防护型环氧树脂复合粘结。
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