CN105601248A

CN105601248A - 一种用于装配式简支空心板桥铰缝的材料及其应用方法

Info

Publication number: CN105601248A
Application number: CN201510990662.2A
Authority: CN
Inventors: 杨全兵; 陈勇; 孙娜峰; 吴方政
Original assignee: Hangzhou Roadmender Technology Co Ltd
Current assignee: Hangzhou Roadmender Technology Co Ltd
Priority date: 2015-12-24
Filing date: 2015-12-24
Publication date: 2016-05-25

Abstract

本发明公开了一种用于装配式简支空心板桥铰缝的材料及其应用方法，该材料包括磷酸盐水泥、B₂O₃引入剂、改性剂和外加剂。本发明的铰缝材料加水搅拌即可使用，其综合性能明显优于对比材料，特别是材料的早期强度、粘结强度和抗盐冻性更加优异。此外，本发明的铰缝材料与普通水泥混凝土之间的材料性能匹配性高，其浇筑完毕后不需要如洒水保湿、加温等特别的养护，可快速开放桥梁的交通，有利于推广应用。

Description

一种用于装配式简支空心板桥铰缝的材料及其应用方法

技术领域

本发明涉及一种用于装配式简支空心板桥铰缝的材料及其应用方法，属建筑材料的特种材料领域，可广泛应用于装配式简支空心板桥的新建铰缝和破损铰缝的修复工程中。

技术背景

截止2010年底，我国公路桥梁超过65万座，2020年，桥梁总数将达到80余万座。在数量众多的桥梁中，装配式简支空心板桥因其结构简单、施工方便、造价经济等显著优点，已经成为公路建设中使用最普遍的桥型。根据交通部2007年全国国道省道桥梁普查数据，我国桥梁中梁式桥占总数的67.5％(空心板桥占59.9％，T梁占7.6％)，桥梁平均桥龄为15年左右，其中危桥数量已经达到了14.4％(9.35万座)。在数量众多危桥中，很大一部分是由于桥梁上部结构劣化引起的。而装配式简支板桥上部结构损坏中最为普遍的损坏过程是铰缝在交通荷载作用下首先失效，造成板桥荷载横向分布不均匀，梁板出现“单板受力”状态，显著降低了桥梁的结构承载能力，进而引起其他形式的损坏。预应力空心板桥实桥破坏性试验结果表明，板桥实桥破坏的过程为铰缝开裂→边板开裂→中板开裂→盖梁开裂→支座开裂，也进一步验证了铰缝病害对于桥梁结构巨大的危害性。

铰缝病害的原因在于铰缝位置的横向连接刚度或者铰缝与桥板之间粘结强度和抗盐冻性(当撒除冰盐)不足，从而导致铰缝与桥板之间脱开。为此，桥梁设计部门从最初的小铰缝优化为目前的大铰缝，并且采取了大铰缝内配筋、增加桥面铺装层厚度提高铺装层的荷载扩散能力，以及采用横向预应力设计等方法提高铰缝的荷载横向传递能力。这些措施在一定程度上解决了简支板桥上部结构过早劣化的问题，但是，横向预应力设计和增加桥面铺装层厚度等措施大幅增加了建设成本，而铰缝构造调整(尺寸增加，合理配筋)等措施对于缓解铰缝病害的工程效果又不甚理想。简支板桥铰缝病害普遍的问题已经影响到了装配式简支空心板桥桥型的选择，一些地方在简支桥梁新建工程中主梁截面已经逐渐放弃了空心板构造，而开始大规模使用工程造价更高的箱梁构造。

目前，尚没有从提高铰缝材料的性能角度来解决该问题。本发明采取提高铰缝材料性能如超高粘结性、高强度、高耐久性等来实现增强铰缝位置荷载横向连接能力的技术思路，提出了一种用于装配式简支空心板桥铰缝的材料及其应用方法，为现役空心板桥铰缝病害的处治提供新的技术手段，具有重大的社会意义和显著经济效益。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提出一种用于装配式简支空心板桥铰缝的材料及其应用方法，该材料通过独特的材料组成和配比，具有优异的综合性能和性价比，能有效地解决空心板桥铰缝病害的难题。

本发明提出的空心板桥铰缝材料，包括磷酸盐水泥、B₂O₃引入剂、改性剂和外加剂，其中所述磷酸盐水泥通常为磷酸铵镁水泥；所述B₂O₃引入剂通常为硼酸或硼酸盐；所述改性剂可以为低钙粉煤灰、镍渣粉、钢渣粉中的一种或几种复合，比表面积为300～500m²/kg；所述外加剂为三萜皂甙类物质。

本发明中磷酸盐水泥、B₂O₃引入剂、改性剂和外加剂的质量配比为：

本发明铰缝材料的生产制备方法如下：把磷酸盐水泥、B₂O₃引入剂、改性剂和外加剂按比例配制，然后在混料机中混合5～20分钟，即可得到本发明的产品。

本发明铰缝材料的使用方法：

①与普通硅酸盐水泥一样，按比例将铰缝材料、水、砂或砂石搅拌充分后即可使用，其水胶比(用水量/铰缝材料质量比)的推荐值为0.15～0.20；

②对于新建桥梁工程，直接把搅拌好的铰缝砂浆或混凝土浇筑进预留的铰缝孔内，然后振捣、抹平即可完工；对已建桥梁的铰缝修补工程，施工前，只需把损坏的混凝土层清除并清理干净即可涂抹本发明的铰缝材料，不需在表面撒水湿润；

③施工时，应操作迅速，并及时清洗搅拌用具；

④施工完后，本发明铰缝材料不需特殊养护如撒水和加温等，根据工程需要，可在1～5h内开放桥梁的交通。

本发明铰缝材料具有以下优点和使用效果：

①强度高、发展快，且后期强度继续增长；

②与硅酸盐水泥混凝土之间的粘结强度高，可与环氧树脂相媲美；

③凝结时间可调节范围大，可根据需要在5～60min内调整；

④与水泥混凝土材性如热膨胀系数、弹性模量等相匹配；

⑤可快速开放桥梁交通；

⑥体积稳定性高、干缩很小；

⑦非常优异的抗冻性和抗盐冻剥蚀性能，以及良好的保护钢筋不锈蚀的性能；

⑧良好的抗应力疲劳能力。

具体实施方式

实施例1：

所述磷酸盐水泥采用磷酸铵镁水泥，B₂O₃采用硼酸引入，改性剂采用低钙粉煤灰，比表面积为300～500m²/kg，外加剂为三萜皂甙类物质；施工时，当铰缝材料：水：砂＝1：0.17：1时(质量比，下同)，其性能指标见表1所示。

实施例2：

所述磷酸盐水泥采用磷酸铵镁水泥，B₂O₃采用硼酸盐引入，改性剂采用低钙粉煤灰和钢渣粉的混合物，比表面积为300～500m²/kg，外加剂为三萜皂甙类物质；施工时，当铰缝材料：水：砂＝1：0.17：1时，其性能指标见表1所示。

实施例3：

所述磷酸盐水泥采用磷酸铵镁水泥，B₂O₃采用硼酸盐引入，改性剂采用镍渣粉，比表面积为300～500m²/kg，外加剂为三萜皂甙类物质；施工时，当铰缝材料：水：砂＝1：0.17：1时，其性能指标见表1所示。

实施例4：

所述磷酸盐水泥采用磷酸铵镁水泥，B₂O₃采用硼酸引入，改性剂采用低钙粉煤灰、镍渣粉和钢渣粉的混合物，比表面积为300～500m²/kg，外加剂为三萜皂甙类物质；施工时，当铰缝材料：水：砂＝1：0.17：1时，其性能指标见表1所示。

从表1中可清楚地看到，与传统的硅酸盐水泥基铰缝材料(对比样)相比，本发明铰缝材料的综合性能明显更优，特别是1d前的早期强度和抗盐冻剥蚀性能，以及与硅酸盐水泥混凝土之间的粘结强度尤其突出。

通过优化材料的配比可以明显改善本发明铰缝材料的性能。通过增加B₂O₃的用量，可明显增加本发明铰缝材料的可操作时间，但降低了其强度，特别是早期强度；增加改性剂的用量，可明显改善本发明铰缝材料的流动度或施工性能，且大幅度降低本其生产成本，有利于本发明铰缝材料的大规模推广应用，但其强度稍有降低；增加外加剂的用量，可显著降低本发明铰缝材料的盐冻剥落量，即显著改善其抗盐冻剥蚀性能，但对其抗压强度有一定程度的降低。因此，根据现场工程的实际情况要求，可以通过调整这些材料参数来获得性价比最优的铰缝材料。

表1不同配比空心板桥铰缝材料的性能比较

注：(1)*，对比样为传统硅酸盐水泥基铰缝材料，其配合比为硅酸盐水泥:水:砂:碎石＝1:0.50:1.65:3.10，其3h、1d和7d的强度分别为3d、7d和28d的测定值；(2)试件尺寸为4cm×4cm×16cm；(3)粘结强度为铰缝材料与水泥混凝土之间的粘结抗折强度，混凝土配合比与对比样相同；(4)材料的抗盐冻性指标用30次冻融循环的剥落量表征，该值越低，其抗盐冻性越高，＞1.0kg.m^-2时不合格；(5)F、T和S分别为铰缝材料的流动度、可操作时间和盐冻剥落量。

Claims

1.一种用于装配式简支空心板桥铰缝的材料，其特征在于，包括磷酸盐水泥、B₂O₃引入剂、改性剂和外加剂，其组分的质量配比为：

2.根据权利要求1所述的用于装配式简支空心板桥铰缝的材料，其特征在于，所述的磷酸盐水泥为磷酸铵镁水泥。

3.根据权利要求1所述的用于装配式简支空心板桥铰缝的材料，其特征在于，所述的B₂O₃引入剂为硼酸或硼酸盐。

4.根据权利要求1所述的用于装配式简支空心板桥铰缝的材料，其特征在于，所述的改性剂为低钙粉煤灰、镍渣粉、钢渣粉中的一种或几种复合，其比表面积为300～500m²/kg。

5.根据权利要求1所述的用于装配式简支空心板桥铰缝的材料，其特征在于，所述的外加剂为三萜皂甙类物质。

6.应用如权利要求1-5任一项所述的材料进行施工的方法，其特征在于，在浇筑前无需对待施工处洒水湿润，直接将铰缝材料、水、砂或砂石搅拌形成混凝土，浇筑入铰缝内，振捣、抹平，完工。

7.根据权利要求6所述的施工方法，其特征在于，所述的水和铰缝材料的质量比为0.15～0.20。