CN203878467U - 一种桥梁伸缩缝过渡区混凝土结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了属于混凝土结构领域的一种桥梁伸缩缝过渡区混凝土结构。该结构包括弹性混凝土层和钢纤维混凝土层，弹性混凝土层位于钢纤维混凝土层上方；在弹性混凝土层与钢纤维混凝土层之间，以及桥梁伸缩缝预留槽与弹性混凝土层和钢纤维混凝土层接触面之间都设有粘结剂层。与现有桥梁伸缩缝过渡区混凝土相比，本实用新型设计的桥梁伸缩缝过渡区混凝土结构具有综合力学性能好，抗折性能和抗冲击性能优异；粘结强度高，耐久性好；耐磨、吸震和降噪性能良好；施工性能好，开放交通时间短；环保效益显著等优点，可有效改善现有桥梁伸缩缝装置的混凝土病害及由混凝土病害引起的其他各种病害，显著提高桥梁伸缩缝装置的使用寿命。

Description

一种桥梁伸缩缝过渡区混凝土结构

技术领域

本实用新型属于混凝土结构领域，具体涉及一种桥梁伸缩缝过渡区混凝土结构。

背景技术

桥梁伸缩缝直接承受车轮载荷的冲击且长期暴露在大气中，极易损坏且维修成本高。桥梁伸缩缝遭受破坏后，一方面影响行车舒适性，使行车者缺乏安全感，另一方面导致车辆对桥梁上部结构的冲击，影响桥梁主体结构的受力，降低桥梁使用寿命。统计数据表明伸缩缝是桥梁结构中最薄弱的部分，其使用寿命远低于桥梁的设计寿命。频繁维修或更换伸缩缝不仅严重影响交通的通畅与安全，并且也带来了资源的浪费与环境问题，提高了桥梁的维护成本。法国和葡萄牙调查结果表明伸缩缝的养护成本约占整个桥梁养护成本的7％-22％。

据有关部门对桥梁伸缩缝的破坏状况调查与统计分析发现：常见的伸缩缝问题中几乎所有破坏严重的伸缩缝都与填缝和混凝土有关，主要有填缝发生孔隙、硬化、开裂、松弛或撕裂，以及混凝土剥块或开裂。这些问题的成因包括交通载重、铲雪犂破坏、天气、劣质装设、次等材料及伸缩缝种类选用失当，其中过渡区混凝土质量差是最直接的原因，也是伸缩缝最先表现出的病害。过渡区混凝土出现病害将导致整个伸缩缝锚固体系的破坏，进而导致整个伸缩缝装置的破坏与失效。

目前国内外主要应用的桥梁伸缩缝有以下五种类型：钢板式、模数式、橡胶板式、嵌填式和无缝式。除无缝式伸缩缝是将伸缩体直接与路面铺装层粘结，实现桥梁结构无缝化外，其余类型伸缩缝都需在伸缩体与路面铺装层之间设置过渡层混凝土，以实现伸缩缝与主梁结构的一体化。从桥梁伸缩缝的结构和功能分析，过渡区混凝土的作用和功能主要体现在以下三个方面1)将梁端的伸缩缝装置受到的荷载，通过过渡区混凝土传递给主梁结构，从而改变伸缩缝装置的应力分布，减少其所受应力；2)将梁端的伸缩缝装置受到的冲击能量通过过渡区混凝土传递给主梁结构和桥面铺装层，减少伸缩缝装置所受冲击能，减轻或避免其发生冲击破坏；3)伸缩缝装置的型钢模量较高，沥青混凝土铺装层模量较低，过渡区混凝土将两者模量差异较大的材料粘结成一体，保证路面的一体化，实现材料模量的均匀过渡，保证路面的平整度、行车的平稳性和舒适性。

现行的桥梁伸缩缝过渡区混凝土主要采用钢纤维混凝土、普通混凝土(如C50混凝土)和快速混凝土，但从其历来工程中的使用与维修情况来看，均未能达到设计和实际使用年限的要求，有些甚至隔1-2年就需要重修，分析其质量不达标的原因主要有三点：1)抗折和抗冲击能力差。钢纤维混凝土、普通混凝土和快速混凝土均属脆性材料，抗折和抗冲击能力较差，不能很好地适应桥梁伸缩缝频繁受冲击的工作环境；2)界面粘结强度低。钢纤维混凝土、普通混凝土和快速混凝土与混凝土梁板、铺装层、预埋筋及型钢间的粘结力差，在承受应力作用时，粘结界面容易出现裂缝，一旦开裂，功能就基本丧失，最终导致整个锚固体系的破坏；3)因界面粘结强度低，为了达到相应的力学锚固效果，对梁板，台帽背墙的表面平整度、预埋筋的预埋效果、预埋筋与型钢的连接布置要求极高，这对施工质量控制提出了更高的要求，也导致施工质量难以保证。另外在开放交通时间方面，钢纤维混凝土和普通混凝土养护时间较长，通常需要28天；快速混凝土早期强度虽高于钢纤维混凝土和普通混凝土，但较脆，抗冲击能力差，使用寿命尤其短。

发明内容

本实用新型旨在克服上述过渡区混凝土的缺点和不足，提供一种抗折强度高、抗冲击性能优良、界面粘结强度大、开放交通短、环保效益明显的桥梁伸缩缝过渡区混凝土结构，有效改善现有桥梁伸缩缝装置的混凝土病害及由混凝土病害引起的其他各种病害，提高桥梁伸缩缝装置的使用寿命。

本实用新型所述的桥梁伸缩缝过渡区混凝土结构包括弹性混凝土层1和钢纤维混凝土层2，弹性混凝土层1位于钢纤维混凝土层2上方；在弹性混凝土层1与钢纤维混凝土层2之间，以及桥梁伸缩缝预留槽4与弹性混凝土层1和钢纤维混凝土层2接触面之间都设有粘结剂层3。

所述弹性混凝土是以环氧树脂胶粘剂为胶结料，以废旧橡胶颗粒、废旧橡胶粉和晶须为集料组成的混合料。其中废旧橡胶颗粒为废旧卡车轮胎粉碎处理得到的2-4mm黑色橡胶颗粒，废旧橡胶粉为废旧卡车轮胎粉碎研磨处理得到的20目-80目黑色橡胶粉，晶须为硫酸钙晶须，平均直径为1-8μm，平均长度为50-200μm。

所述弹性混凝土层的厚度为4-10cm。

所述粘结剂层为环氧树脂胶粘剂涂层，涂层覆盖率为3.0-4.0平米/升环氧树脂胶粘剂。

本实用新型与现有技术相比具有如下优点：

1、综合力学性能好，抗折性能和抗冲击性能优异。本实用新型是由上面层的弹性混凝土层和下面层的钢纤维混凝土层组成的复合结构，弹性混凝土是以环氧树脂胶粘剂为胶结料，以废旧橡胶颗粒、废旧橡胶粉和硫酸钙晶须为填充料，利用环氧树脂固化物优异的耐水性，耐油性和力学性能、废旧橡胶颗粒和废旧橡胶粉优异的弹性和韧性、硫酸钙晶须作为无机纤维增强材料极优良的物理化学性质和机械性能，三者协同作用，同时结合钢纤维混凝土优异的力学性能，赋予本实用新型良好的综合力学性能，优异的抗折性能和抗冲击性能。

2、粘结强度高，耐久性好。本实用新型在弹性混凝土层与钢纤维混凝土层之间，以及桥梁伸缩缝预留槽与混凝土接触面之间都设有环氧树脂胶粘剂粘结层，利用环氧树脂胶粘剂超强的粘结力，赋予本实用新型与梁板、铺装层、预埋筋、型钢等各界面优异的粘结强度，提高桥梁伸缩缝装置结构的整体性，延长其使用寿命。

3、耐磨、吸震和降噪性能良好。本实用新型上面层的弹性混凝土是以环氧树脂胶粘剂为胶结料，以废旧橡胶颗粒和废旧橡胶粉为填充料，利用环氧树脂胶粘剂超强的粘结力，橡胶颗粒和橡胶粉优异的耐磨性能、弹性和韧性，赋予本实用新型良好的耐磨、吸震和降噪性能。

4、施工性能好，开放交通时间短。本实用新型上面层的弹性混凝土是以环氧树脂胶粘剂为胶结料，利用环氧树脂胶粘剂体系粘度、凝胶时间和固化速率可控的特点，赋予本实用新型优异的施工性能，超快的强度增长率和较高的早期强度，显著缩短开放交通时间。

5、环保效益显著。以废旧橡胶颗粒和废旧橡胶粉作为填充料，进一步扩大了废旧轮胎再生利用的途径，对解决废旧轮胎处治所引起的社会问题和环保问题具有积极的现实意义。

附图说明

图1.本实用新型设计的桥梁伸缩缝过渡区混凝土结构剖视示意图；1-弹性混凝土层，2-钢纤维混凝土层，3-粘结剂层，4-桥梁伸缩缝预留槽。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容并不局限于下面的实施例。以下各实施例中所述的份数为质量份。

实施例1：

本实用新型设计的桥梁伸缩缝过渡区混凝土结构包括弹性混凝土层1和钢纤维混凝土层2，弹性混凝土层1位于钢纤维混凝土层2上方；在弹性混凝土层1与钢纤维混凝土层2之间，以及桥梁伸缩缝预留槽4与弹性混凝土层1和钢纤维混凝土层2接触面之间都设有粘结剂层3。

弹性混凝土是以环氧树脂胶粘剂为胶结料，以废旧橡胶颗粒、废旧橡胶粉和晶须为集料组成的混合料，其中废旧橡胶颗粒为废旧卡车轮胎粉碎处理得到的2-4mm黑色橡胶颗粒，废旧橡胶粉为废旧卡车轮胎粉碎研磨处理得到的20目-80目黑色橡胶粉，晶须为硫酸钙晶须，平均直径为1-8μm，平均长度为50-200μm；弹性混凝土层的厚度为4cm；粘结剂层为环氧树脂胶粘剂涂层，涂层覆盖率为3.0平米/升环氧树脂胶粘剂。

弹性混凝土由A、B、C三组分组成，其制备方法如下：

1)A组分的制备：将环氧树脂E-44100份﹑丙烯基缩水甘油醚10份﹑超细废旧橡胶粉10份﹑BYK-066N0.1份；BYK-1630.1份，依次加入高速分散釜中，分散盘转速1000转/分钟，分散30分钟后即得A组分，包装储存；所述超细废旧橡胶粉为废旧卡车轮胎采用液氮低温冷冻破碎法加工而成的精细胶粉，其表面经硅烷偶联剂KH560改性，粒度为150目-200目；

2)B组分的制备：将651^﹟低分子聚酰胺100份﹑DMP-3010份﹑偶联剂KH-5501份，依次加入反应釜中，搅拌均匀即得B组分，包装储存；

3)C组分的制备：将废旧橡胶颗粒100份、废旧橡胶粉200份、硫酸钙晶须10份，依次加入反应釜中，搅拌均匀即得C组分，包装储存；所述废旧橡胶颗粒为废旧卡车轮胎粉碎处理得到的2-4mm黑色橡胶颗粒；废旧橡胶粉为废旧卡车轮胎粉碎研磨处理得到的20目-80目黑色橡胶粉；硫酸钙晶须平均直径为1-8μm，平均长度为50-200μm；

4)弹性混凝土的制备：按质量配比A:B:C＝1:0.6:3称取各组分，首先将A组分与B组分混合，搅拌均匀，最后加入C组分，搅和均匀即得弹性混凝土。

实施例2：

本实用新型设计的桥梁伸缩缝过渡区混凝土结构包括弹性混凝土层1和钢纤维混凝土层2，弹性混凝土层1位于钢纤维混凝土层2上方；在弹性混凝土层1与钢纤维混凝土层2之间，以及桥梁伸缩缝预留槽4与弹性混凝土层1和钢纤维混凝土层2接触面之间都设有粘结剂层3。

弹性混凝土是以环氧树脂胶粘剂为胶结料，以废旧橡胶颗粒、废旧橡胶粉和晶须为集料组成的混合料，其中废旧橡胶颗粒为废旧卡车轮胎粉碎处理得到的2-4mm黑色橡胶颗粒，废旧橡胶粉为废旧卡车轮胎粉碎研磨处理得到的20目-80目黑色橡胶粉，晶须为硫酸钙晶须，平均直径为1-8μm，平均长度为50-200μm；弹性混凝土层的厚度为6cm；粘结剂层为环氧树脂胶粘剂涂层，涂层覆盖率为3.5平米/升环氧树脂胶粘剂。

弹性混凝土由A、B、C三组分组成,其制备方法如下：

1)A组分的制备：将环氧树脂E-51100份﹑正丁基缩水甘油醚20份﹑超细废旧橡胶粉50份﹑BYK-066N0.1份；BYK-1630.1份，依次加入高速分散釜中，分散盘转速1200转/分钟，分散40分钟后即得A组分，包装储存；所述超细废旧橡胶粉为废旧卡车轮胎采用液氮低温冷冻破碎法加工而成的精细胶粉，其表面经硅烷偶联剂KH560改性，粒度为150目-200目；

2)B组分的制备：将改性脂肪胺1622T100份(北京清大奇士新材料技术有限公司生产)﹑DMP-305份﹑偶联剂KH-5503份，依次加入反应釜中，搅拌均匀即得B组分，包装储存；

3)C组分的制备：将废旧橡胶颗粒100份、废旧橡胶粉400份、硫酸钙晶须30份，依次加入反应釜中，搅拌均匀即得C组分，包装储存；所述废旧橡胶颗粒为废旧卡车轮胎粉碎处理得到的2-4mm黑色橡胶颗粒；废旧橡胶粉为废旧卡车轮胎粉碎研磨处理得到的20目-80目黑色橡胶粉；硫酸钙晶须平均直径为1-8μm，平均长度为50-200μm；

4)弹性混凝土的制备：按质量配比A:B:C＝1:0.2:6称取各组分，首先将A组分与B组分混合，搅拌均匀，最后加入C组分，搅和均匀即得弹性混凝土。

实施例3：

本实用新型设计的桥梁伸缩缝过渡区混凝土结构包括弹性混凝土层1和钢纤维混凝土层2，弹性混凝土层1位于钢纤维混凝土层2上方；在弹性混凝土层1与钢纤维混凝土层2之间，以及桥梁伸缩缝预留槽4与弹性混凝土层1和钢纤维混凝土层2接触面之间都设有粘结剂层3。

弹性混凝土是以环氧树脂胶粘剂为胶结料，以废旧橡胶颗粒、废旧橡胶粉和晶须为集料组成的混合料，其中废旧橡胶颗粒为废旧卡车轮胎粉碎处理得到的2-4mm黑色橡胶颗粒，废旧橡胶粉为废旧卡车轮胎粉碎研磨处理得到的20目-80目黑色橡胶粉，晶须为硫酸钙晶须，平均直径为1-8μm，平均长度为50-200μm；弹性混凝土层的厚度为10cm；粘结剂层为环氧树脂胶粘剂涂层，涂层覆盖率为4.0平米/升环氧树脂胶粘剂。

弹性混凝土由A、B、C三组分组成，其制备方法如下：

1)A组分的制备：将双酚F环氧树脂NPEF-170100份﹑超细废旧橡胶粉30份﹑BYK-066N0.2份；BYK-1630.2份，依次加入高速分散釜中，分散盘转速1100转/分钟，分散50分钟后即得A组分，包装储存；所述超细废旧橡胶粉为废旧卡车轮胎采用液氮低温冷冻破碎法加工而成的精细胶粉，其表面经硅烷偶联剂KH560改性，粒度为150目-200目；

2)B组分的制备：将改性酚醛胺T5100份(河南省天择实业有限责任公司生产)﹑偶联剂KH-5503份，依次加入反应釜中，搅拌均匀即得B组分，包装储存；

3)C组分的制备：将废旧橡胶颗粒100份、废旧橡胶粉300份、硫酸钙晶须20份，依次加入反应釜中，搅拌均匀即得C组分，包装储存；所述废旧橡胶颗粒为废旧卡车轮胎粉碎处理得到的2-4mm黑色橡胶颗粒；废旧橡胶粉为废旧卡车轮胎粉碎研磨处理得到的20目-80目黑色橡胶粉；硫酸钙晶须平均直径为1-8μm，平均长度为50-200μm；

4)弹性混凝土的制备：按质量配比A:B:C＝1:0.3:5称取各组分，首先将A组分与B组分混合，搅拌均匀，最后加入C组分，搅和均匀即得弹性混凝土。

上述实施例1-3中，桥梁伸缩缝过渡区混凝土结构的施工工艺，包括如下步骤：

1)清理桥梁伸缩缝周边松散、脆弱、破碎、恶化、分层的劣质混凝土，保证混凝土基层清洁、良好、耐用；

2)在桥梁伸缩缝预留槽与待浇筑的钢纤维混凝土接触面之间涂刷一层环氧树脂胶粘剂，然后浇筑钢纤维混凝土层，养护时间为4天；

3)在钢纤维混凝土层上表面，以及桥梁伸缩缝预留槽与待浇筑的弹性混凝土接触面之间涂刷一层环氧树脂胶粘剂，然后填筑弹性混凝土层，用刮板摊平并手夯或机夯完成弹性混凝土层铺设。弹性混凝土的施工温度为10℃-40℃，适用期为40-60分钟，灌注料在15分钟内完成铺设，6-8小时即可恢复交通。

Claims (3)

1.一种桥梁伸缩缝过渡区混凝土结构，其特征在于，所述混凝土结构包括弹性混凝土层(1)和钢纤维混凝土层(2)，弹性混凝土层(1)位于钢纤维混凝土层(2)上方；在弹性混凝土层(1)与钢纤维混凝土层(2)之间，以及桥梁伸缩缝预留槽(4)与弹性混凝土层(1)和钢纤维混凝土层(2)接触面之间都设有粘结剂层(3)。 

2.根据权利要求1所述的桥梁伸缩缝过渡区混凝土结构，其特征在于，所述弹性混凝土层的厚度为4-10cm。 

3.根据权利要求1所述的桥梁伸缩缝过渡区混凝土结构，其特征在于，所述粘结剂层为环氧树脂胶粘剂涂层，涂层覆盖率为3.0-4.0平米/升环氧树脂胶粘剂。