CN118005346A - 桥梁伸缩缝锚固区混凝土及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了桥梁伸缩缝锚固区混凝土及其制备方法，涉及桥梁建筑技术领域。本发明包括FERRO纤维、玄武岩纤维、钢纤维、胶凝材料、玄武岩碎石、砂、水和外加剂，各组分的重量组份为：FERRO纤维2‑4份、玄武岩纤维3‑6份、钢纤维60‑120份、胶凝材料800‑1000份、玄武岩碎石2000‑2250份、砂1300‑1600份、水280‑320份和外加剂6‑12份；所述钢纤维为高精度短切钢纤维；所述胶凝材料为水泥和石灰的混合物，其中，水泥的重量百分比为74％‑84％，石灰的重量百分比为16％‑26％。本发明通过FERRO纤维、玄武岩纤维、钢纤维、胶凝材料、玄武岩碎石、砂、水和外加剂组成的配方，在混凝土抗弯韧性方面，韧性度较高，改善混凝土的强度、耐久性和其他工程性能，确保其流动性、均匀性和质地符合设计。

Description

桥梁伸缩缝锚固区混凝土及其制备方法

技术领域

本发明属于桥梁建筑技术领域，特别是涉及桥梁伸缩缝锚固区混凝土及其制备方法。

背景技术

混凝土，是指由胶凝材料将骨料胶结成整体的工程复合材料的统称。通常讲的混凝土一词是指用水泥作胶凝材料，砂、石作骨料；与水(可含外加剂和掺合料)按一定比例配合，经搅拌而得的水泥混凝土，也称普通混凝土，它广泛应用于土木工程。混凝土有多种分类方法，按胶凝材料分为无机胶凝材料混凝土和有机胶凝材料混凝土；按表观密度分为重混凝土、普通混凝土、轻质混凝土；按使用功能分为结构混凝土、保温混凝土、装饰混凝土、防水混凝土、耐火混凝土、水工混凝土、海工混凝土、道路混凝土、防辐射混凝土等；按施工工艺分为离心混凝土、真空混凝土、灌浆混凝土、喷射混凝土、碾压混凝土、挤压混凝土、泵送混凝土等；按配筋方式分为素(即无筋)混凝土、钢筋混凝土、钢丝网水泥、纤维混凝土、预应力混凝土等；按拌合物分为干硬性混凝土、半干硬性混凝土、塑性混凝土、流动性混凝土、高流动性混凝土、流态混凝土等；按掺和料分为粉煤灰混凝土、硅灰混凝土、矿渣混凝土、纤维混凝土等。另外，混凝土还可按抗压强度分为：低强混凝土(抗压强度小于30MPa)、中强度混凝土(抗压强度30-60Mpa)和高强度混凝土(抗压强度大于等于60MPa)；按每立方米水泥用量又可分为：贫混凝土(水泥用量不超过170kg)和富混凝土(水泥用量不小于230kg)等。

根据公示的用于修补桥梁伸缩缝的混凝土及其制备方法、使用方法(公开号为：CN114790104B)，其中，用于修补桥梁伸缩缝的混凝土包括以下重量份的组分：胶凝材料260-285份，复合纤维3-8份，纳米增粘剂2-5份，骨料620-700份，减水剂1-5份，辅料0-2份，水50-80份；其中，所述纳米增粘剂中包括纳米氧化石墨烯。实施本发明，可提升修补用混凝土对超高性能混凝土的粘接强度，但是上述申请中的配方，难以实现在混凝土抗弯韧性方面的提升，缺乏改善混凝土的强度、耐久性和其他工程性能的能力，有待改进。

发明内容

本发明的目的在于提供桥梁伸缩缝锚固区混凝土及其制备方法，通过通过FERRO纤维、玄武岩纤维、钢纤维、胶凝材料、玄武岩碎石、砂、水和外加剂组成的配方，在混凝土抗弯韧性方面，韧性度较高，改善混凝土的强度、耐久性和其他工程性能，解决了现有的问题。

为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明为桥梁伸缩缝锚固区混凝土，包括FERRO纤维、玄武岩纤维、钢纤维、胶凝材料、玄武岩碎石、砂、水和外加剂，各组分的重量组份为：FERRO纤维2-4份、玄武岩纤维3-6份、钢纤维60-120份、胶凝材料800-1000份、玄武岩碎石2000-2250份、砂1300-1600份、水280-320份和外加剂6-12份。FERRO纤维这是一种含有铁或铁合金的纤维，通常用于增强混凝土的强度和耐久性；玄武岩纤维是一种天然的纤维，来源于玄武岩岩石，通常用于增强混凝土的性能；胶凝材料：是水泥、灰、或其他胶凝材料，用于粘合混凝土中的颗粒；砂是混凝土中的骨料之一，用于提供强度和体积稳定性；玄武岩碎石是混凝土中的骨料之一，用于提供混凝土的强度和硬度；外加剂是添加到混凝土中的特殊化学物质，用于改变混凝土的性能，例如延缓或加快凝固时间、改善流动性。

进一步地，所述钢纤维为高精度短切钢纤维。高精度短切钢纤维能够有效地增加混凝土的韧性，使其在受到外力作用时能够更好地延展而不易发生断裂。这对于抵御振动、震动或地震等外力有着重要作用。钢纤维能够防止混凝土表面的裂缝扩展，从而提高混凝土的抗裂性。这对于减少由于温度变化、收缩等因素引起的裂缝具有积极作用；钢纤维的添加可以提高混凝土的抗冲击性，使其更能承受冲击和振动负荷，因此在一些需要抵御冲击的应用中，如地下结构或地板等，使用钢纤维可以改善混凝土的性能；高精度短切钢纤维的添加有助于提高混凝土的抗疲劳性，使其更能承受循环荷载，例如交通道路上的车辆负载；钢纤维的添加还可以改善混凝土的抗温度变化性能，减缓由于温度变化引起的混凝土开裂。

进一步地，所述胶凝材料为水泥和石灰的混合物，其中，水泥的重量百分比为74％-84％，石灰的重量百分比为16％-26％。

进一步地，所述的水泥的强度为P.II.43.5或P.II.53.5，所述的石灰为I级石灰或II级石灰。

进一步地，所述的玄武岩碎石为7-25mm连续级配的玄武岩碎。玄武岩碎石作为混凝土中的骨料之一，能够显著提高混凝土的抗压强度。合适的骨料选择和级配有助于形成更紧密、坚固的混凝土结构；玄武岩碎石的使用有助于提高混凝土的耐久性，使其更能抵抗环境中的化学腐蚀、循环荷载和其他恶劣条件的影响；玄武岩碎石的粒径和级配可以用来调整混凝土的工作性能，包括流动性、坍落度等。适当的级配有助于获得所需的混凝土浇筑性能；玄武岩碎石相较于一些其他骨料，其热膨胀系数较低。这有助于减缓混凝土在温度变化下的热膨胀，降低温度开裂的风险；玄武岩碎石的使用有助于防止混凝土的表面裂缝扩展，提高混凝土的抗裂性能；玄武岩碎石的加入有助于提高混凝土的体积稳定性，减少由于收缩等因素引起的变形。

进一步地，所述引气减水剂的减水率大于30％。引气减水剂可以有效减少混凝土中的水灰比，提高混凝土的强度和耐久性。减水作用有助于形成更紧密的混凝土结构，减少孔隙度，从而提高抗渗透性和耐久性；引气减水剂引入微小的气泡到混凝土中，这些气泡有助于提高混凝土的抗冻融性。在低温环境下，水在混凝土中结冰膨胀，容易导致混凝土开裂，而引气作用有助于缓解这种膨胀压力；减水作用的同时，引气减水剂还能够改善混凝土的流动性，使混凝土更易于浇灌和振实。这对于施工过程中的操作性和施工性能是有益的；通过减少孔隙度和改善抗渗透性，引气减水剂可以提高混凝土的耐久性，减缓水分、盐分和其他有害物质对混凝土的侵蚀；引气作用改善混凝土的抗冻融性，降低冻融循环对混凝土的损害，尤其对于寒冷气候地区的混凝土结构具有重要意义。

桥梁伸缩缝锚固区混凝土的制备方法，包括以下步骤：

S1：称取FERRO纤维、玄武岩纤维、钢纤维、胶凝材料、玄武岩碎石、砂、水和外加剂，各组分的重量组份为：FERRO纤维3份、玄武岩纤维3份、钢纤维90份、胶凝材料620份、砂1170份、玄武岩碎石1554份、水231份、外加剂6份；

S2：将FERRO纤维、玄武岩纤维、钢纤维、胶凝材料、玄武岩碎石、砂、水和外加剂搅拌至出现均匀流态，再加入复合纤维、纳米增粘剂，搅拌均匀，即得。

进一步地，所述S1进一步表示为：

S1.1：使用天平或其他精确的称重设备，测量出FERRO纤维、玄武岩纤维、钢纤维、砂、玄武岩碎石和外加剂的质量，确保达到对应份数；

S1.2：将胶凝材料放入称重设备中，确保测量出620份的质量；

S1.3：使用计量容器，准确测量出水的体积，确保达到231份。

使用天平或其他精确的称重设备，测量出各组分的质量，确保达到对应份数，这一步骤的主要作用是确保混凝土中各种组分的准确比例。在混凝土中，不同的成分需要按照一定的比例混合，以确保最终混凝土的性能符合设计要求。通过使用精确的天平或称重设备，可以确保每种组分的质量准确无误，从而避免混凝土出现因成分比例不当而导致的性能问题；将胶凝材料放入称重设备中，确保测量出620份的质量，在这一步骤中，确保测量出正确的胶凝材料质量，以份为单位。这个数量的准确测量对于混凝土的强度和其他性能至关重要；使用计量容器，准确测量出水的体积，确保达到231份：水是混凝土中的另一个关键组分，其用量同样需要准确控制。在这一步骤中，使用计量容器测量出水的体积，以确保水与其他组分的比例正确。水的量对混凝土的流动性、工作性以及最终强度等性能都有影响，因此确保准确测量水的体积是非常重要的。

进一步地，所述S2进一步表示为：

S2.1：将事先准备好的FERRO纤维、玄武岩纤维、钢纤维、胶凝材料、玄武岩碎石、砂、水和外加剂按照前述步骤的准确比例放入混凝土搅拌机中；

S2.2：打开搅拌机，确保搅拌器能够均匀混合所有的成分。搅拌时间应足够长，以确保混凝土中的每个组分都能够充分混合；

S2.3：持续搅拌，直到混凝土呈现均匀流态。这是指混凝土具有适当的流动性，可以在施工现场方便地倾倒和浇筑；

S2.4：加入复合纤维和纳米增粘剂；

S2.5：继续搅拌，确保复合纤维和纳米增粘剂与其他组分充分混合，形成均匀的混凝土。

S2.6：对混凝土进行初步检查，确保其流动性、均匀性和质地符合设计要求。

将各组分按照准确比例放入混凝土搅拌机中，这一步是将之前准备好的各种组分加入混凝土搅拌机，包括纤维、胶凝材料、骨料(玄武岩碎石、砂)、水和外加剂。准确的比例是确保混凝土最终性能的关键；打开搅拌机，确保搅拌器均匀混合所有成分：通过打开混凝土搅拌机，确保搅拌器能够均匀混合所有的组分。这是为了确保各种组分能够均匀分布，避免混凝土中存在不均匀的区域，从而保证混凝土的一致性和性能；持续搅拌，直到混凝土呈现均匀流态：在搅拌的过程中，持续搅拌直到混凝土呈现均匀流态。这是确保混凝土具有适当流动性的重要步骤，以便在施工现场方便地倾倒和浇筑。流动性的控制对于混凝土的施工性能至关重要；加入复合纤维和纳米增粘，在混凝土中加入复合纤维和纳米增粘剂。这些添加剂可以改善混凝土的强度、耐久性和其他工程性能，提高混凝土的整体质量；续搅拌，确保复合纤维和纳米增粘剂与其他组分充分混合，确保搅拌过程足够长，以使复合纤维和纳米增粘剂与其他组分充分混合，确保它们在混凝土中均匀分散，发挥最佳效果；对混凝土进行初步检查，确保其流动性、均匀性和质地符合设计要求，最后，对混凝土进行初步检查，确保其流动性、均匀性和质地符合设计要求。这可能涉及观察混凝土的外观和性状，以确保其满足施工的需要和设计标准。初步检查有助于及早发现潜在的问题，并采取必要的调整措施。

进一步地，所述S2.4进一步表示为：

S2.41：一旦基本组分均匀混合，加入复合纤维和纳米增粘剂。这些材料可能是为了进一步增强混凝土的性能，如增加抗裂性、抗冻融性等；

S2.42：确保复合纤维和纳米增粘剂均匀地分散在整个混凝土中。

加入复合纤维和纳米增粘剂，以进一步增强混凝土性能，这一步骤的目的是引入复合纤维和纳米增粘剂，这两种材料通常被设计用来提升混凝土的特定性能；确保复合纤维和纳米增粘剂均匀地分散在整个混凝土中，这一步的作用是确保添加的复合纤维和纳米增粘剂在混凝土中均匀分散。均匀分散对于这些材料能够充分发挥其增强性能至关重要。如果这些材料分布不均匀，就可能导致混凝土中局部性能的不一致，影响整体性能。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明通过FERRO纤维、玄武岩纤维、钢纤维、胶凝材料、玄武岩碎石、砂、水和外加剂组成的配方，在混凝土抗弯韧性方面，韧性度较高，改善混凝土的强度、耐久性和其他工程性能，确保其流动性、均匀性和质地符合设计要求。

2、本发明通过取FERRO纤维、玄武岩纤维、钢纤维、胶凝材料、玄武岩碎石、砂、水和外加剂，使用不同的称取仪器称取特定的称取份数，实现了确保准确测量各个材料准确称取，提高了产品的质地。

当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述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为本发明的程序框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，本发明为桥梁伸缩缝锚固区混凝土，包括FERRO纤维、玄武岩纤维、钢纤维、胶凝材料、玄武岩碎石、砂、水和外加剂，各组分的重量组份为：FERRO纤维2-4份、玄武岩纤维3-6份、钢纤维60-120份、胶凝材料800-1000份、玄武岩碎石2000-2250份、砂1300-1600份、水280-320份和外加剂6-12份。

钢纤维为高精度短切钢纤维。

胶凝材料为水泥和石灰的混合物，其中，水泥的重量百分比为74％-84％，石灰的重量百分比为16％-26％。

水泥的强度为P.II.43.5或P.II.53.5，的石灰为I级石灰或II级石灰。

玄武岩碎石为7-25mm连续级配的玄武岩碎。

引气减水剂的减水率大于30％。

混凝土抗弯韧性：跟据美国材料协会标准为基础进行试验结果分析可得：韧性指标I5＝4.9、I10＝9.2、I20＝18.9(素混凝土I5＝1.0、I10＝1.1、I20＝1.1)；残余强度指标R5,10＝86、R10,20＝97(素混凝土R值趋近于0，而理想弹塑性材料的R＝100)。

桥梁伸缩缝锚固区混凝土的制备方法，包括以下步骤：

S1：称取FERRO纤维、玄武岩纤维、钢纤维、胶凝材料、玄武岩碎石、砂、水和外加剂，各组分的重量组份为：FERRO纤维3份、玄武岩纤维3份、钢纤维90份、胶凝材料620份、砂1170份、玄武岩碎石1554份、水231份、外加剂6份；

S2：将FERRO纤维、玄武岩纤维、钢纤维、胶凝材料、玄武岩碎石、砂、水和外加剂搅拌至出现均匀流态，再加入复合纤维、纳米增粘剂，搅拌均匀，即得。

S1进一步表示为：

S1.1：使用天平或其他精确的称重设备，测量出FERRO纤维、玄武岩纤维、钢纤维、砂、玄武岩碎石和外加剂的质量，确保达到对应份数；

S1.2：将胶凝材料放入称重设备中，确保测量出620份的质量；

S1.3：使用计量容器，准确测量出水的体积，确保达到231份。

S2进一步表示为：

S2.1：将事先准备好的FERRO纤维、玄武岩纤维、钢纤维、胶凝材料、玄武岩碎石、砂、水和外加剂按照前述步骤的准确比例放入混凝土搅拌机中；

S2.2：打开搅拌机，确保搅拌器能够均匀混合所有的成分。搅拌时间应足够长，以确保混凝土中的每个组分都能够充分混合；

S2.3：持续搅拌，直到混凝土呈现均匀流态。这是指混凝土具有适当的流动性，可以在施工现场方便地倾倒和浇筑；

S2.4：加入复合纤维和纳米增粘剂；

S2.5：继续搅拌，确保复合纤维和纳米增粘剂与其他组分充分混合，形成均匀的混凝土。

S2.6：对混凝土进行初步检查，确保其流动性、均匀性和质地符合设计要求。

S2.4进一步表示为：

S2.41：一旦基本组分均匀混合，加入复合纤维和纳米增粘剂。这些材料可能是为了进一步增强混凝土的性能，如增加抗裂性、抗冻融性等；

S2.42：确保复合纤维和纳米增粘剂均匀地分散在整个混凝土中。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (10)

1.桥梁伸缩缝锚固区混凝土，包括FERRO纤维、玄武岩纤维、钢纤维、胶凝材料、玄武岩碎石、砂、水和外加剂，各组分的重量组份为：FERRO纤维2-4份、玄武岩纤维3-6份、钢纤维60-120份、胶凝材料800-1000份、玄武岩碎石2000-2250份、砂1300-1600份、水280-320份和外加剂6-12份。

2.根据权利要求1所述的桥梁伸缩缝锚固区混凝土，其特征在于，所述钢纤维为高精度短切钢纤维。

3.根据权利要求2所述的桥梁伸缩缝锚固区混凝土，其特征在于，所述胶凝材料为水泥和石灰的混合物，其中，水泥的重量百分比为74％-84％，石灰的重量百分比为16％-26％。

4.根据权利要求3所述的桥梁伸缩缝锚固区混凝土，其特征在于，所述水泥的强度为P.II.43.5或P.II.53.5，所述的石灰为I级石灰或II级石灰。

5.根据权利要求4所述的桥梁伸缩缝锚固区混凝土，其特征在于，所玄武岩碎石为7-25mm连续级配的玄武岩碎。

6.根据权利要求5所述的桥梁伸缩缝锚固区混凝土，其特征在于，所述引气减水剂的减水率大于30％。

7.根据权利要求1-6任意一项所述的桥梁伸缩缝锚固区混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：称取FERRO纤维、玄武岩纤维、钢纤维、胶凝材料、玄武岩碎石、砂、水和外加剂，各组分的重量组份为：FERRO纤维3份、玄武岩纤维3份、钢纤维90份、胶凝材料620份、砂1170份、玄武岩碎石1554份、水231份、外加剂6份；

S2：将FERRO纤维、玄武岩纤维、钢纤维、胶凝材料、玄武岩碎石、砂、水和外加剂搅拌至出现均匀流态，再加入复合纤维、纳米增粘剂，搅拌均匀，即得。

8.根据权利要求7所述的桥梁伸缩缝锚固区混凝土的制备方法，其特征在于，所述S1进一步表示为：

S1.1：使用天平或其他精确的称重设备，测量出FERRO纤维、玄武岩纤维、钢纤维、砂、玄武岩碎石和外加剂的质量，确保达到对应份数；

S1.2：将胶凝材料放入称重设备中，确保测量出620份的质量；

S1.3：使用计量容器，准确测量出水的体积，确保达到231份。

9.根据权利要求8所述的桥梁伸缩缝锚固区混凝土的制备方法，其特征在于，所述S2进一步表示为：

S2.1：将事先准备好的FERRO纤维、玄武岩纤维、钢纤维、胶凝材料、玄武岩碎石、砂、水和外加剂按照前述步骤的准确比例放入混凝土搅拌机中；

S2.2：打开搅拌机，确保搅拌器能够均匀混合所有的成分。搅拌时间应足够长，以确保混凝土中的每个组分都能够充分混合；

S2.3：持续搅拌，直到混凝土呈现均匀流态。这是指混凝土具有适当的流动性，可以在施工现场方便地倾倒和浇筑；

S2.4：加入复合纤维和纳米增粘剂；

S2.5：继续搅拌，确保复合纤维和纳米增粘剂与其他组分充分混合，形成均匀的混凝土。

S2.6：对混凝土进行初步检查，确保其流动性、均匀性和质地符合设计要求。

10.根据权利要求9所述的桥梁伸缩缝锚固区混凝土的制备方法，其特征在于，所述S2.4进一步表示为：

S2.41：一旦基本组分均匀混合，加入复合纤维和纳米增粘剂。这些材料可能是为了进一步增强混凝土的性能，如增加抗裂性、抗冻融性等；

S2.42：确保复合纤维和纳米增粘剂均匀地分散在整个混凝土中。