[发明专利]一种低收缩高粘结黑色混凝土及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种低膨胀高粘结性黑色混凝土，复合应用炭黑和铁黑，同时添加其它组分，降低了混凝土基体毛细孔孔隙大小，使基体微结构与水溶性碳黑颗粒粒径相匹配，从而更好的固定碳黑粒子和氧化铁黑粉，调节浆体流动性，通过机械固定和静电固定相耦合方式，协同保证该混凝土具有较高的黑度和耐久性，使得沥青桥面长期保持色泽一致性。同时引入减水剂和保水组分，解决碳黑掺量高带来的混凝土和易性较差问题，在保证基体强度的情况下，增加浆体粘度，提高工作性。

技术领域

本发明涉及路面新材料技术领域，具体涉及一种低收缩高粘结性黑色混凝土及其制备方法和应用。

背景技术

伸缩缝装置是桥梁结构的重要构件，在桥梁结构中，伸缩缝通常设置在桥的两梁端之间以及梁端与桥台之间，其作用在于调节由车辆荷载和桥梁建筑材料性能所引起的上部结构之间的联结和位移。桥面伸缩缝处通常设置后浇带，后浇带浇筑采用比相邻原浇筑混凝土提高一个强度级别的钢纤维混凝土。但由于桥面沥青面层与后浇带混凝土面层有较大的黑白色差问题，无法保持整体色泽一致性，影响其美观性。

桥梁在运营中，伸缩缝后浇带混凝土处于复杂荷载的服役环境，长期承受车辆荷载的反复冲击作用，且暴露在自然环境中、经受风化侵蚀作用，混凝土材料疲劳和磨损较为严重。在实际工程应用中，该结构处混凝土常出现强度低、收缩大、在强烈荷载冲击下易开裂，粘度差、与老混凝土结合强度低，而造成桥面结构局部破坏。

现浇钢纤维混凝土，由于投料顺序、搅拌工艺不合理以及浆体和易性较差等方面原因，钢纤维往往容易团聚、不分散，一方面导致混凝土基体结构无法密实，另一方面不利施工、影响工程进度。且混凝土早期强度低、养护时间较长，模板周转慢，影响道路交通的正常开放。

中国专利201510987893.8公开了一种彩色混凝土及其制备方法，混凝土选用氧化铁、氧化钴等金属氧化物颜料作为着色剂，配合比中主要包含水泥、砂子、石子、石灰岩矿粉和减水剂等原材料，该专利未关注混凝土的收缩开裂、耐磨损、抗冲击以及和易性等性能问题，多用于建筑装饰工程，并不适合于桥面伸缩缝后浇带反复荷载受力的服役环境。

中国专利201310322276.7公开了一种用于城市道路检查井快修的黑色高强混凝土浇注料，中国专利03128045.5公开了一种黑色轻质桥面铺装层混凝土，上述两专利均涉及一种纤维增强黑色混凝土，所使用着色剂均为氧化铁黑粉，该颜料着色能力较弱，制备的混凝土制品偏黄色色调，且当氧化铁掺量过高，不仅引起混凝土表面泛白现象，而且可能导致基体密实性降低、界面区粘结性能变差，影响其耐久性能。

由于桥面伸缩缝后浇带的特殊服役环境对混凝土高强、微膨胀低收缩、高粘结等性能以及色泽一致性需求，目前尚无专门应用于沥青桥面后浇带黑色混凝土的相关报道，因此有必要研制专用于该服役环境的高强高性能黑色混凝土，优选合理配比及制备工艺满足各种性能指标需求。

发明内容

为解决现有黑色混凝土在混凝土凝固成型后色泽不稳定，以及膨胀变形和粘结性差等问题，本发明提供一种低收缩高粘结性黑色混凝土及其制备方法和应用。

为解决现有黑色混凝土成型后色泽不稳定的问题，本发明在外观色泽和着色剂优选方面，采用着色强度高的水溶性特种碳黑，通过优化配合比，提升黑色混凝土成型后的色泽稳定性，且由于黑色混凝土制备过程中加入炭黑，会严重影响混凝土的和易性，因此，本发明优选其配合比，调节混凝土施工过程中的和易性，合理控制用水量、含气量等指标参数，加入了聚羧酸高性能减水剂和保水剂以及消泡剂。

本发明所述低收缩高粘结性黑色混凝土降低了混凝土基体毛细孔孔隙大小，使基体微结构与水溶性碳黑颗粒粒径相匹配，从而更好的固定碳黑粒子和氧化铁黑粉，调节浆体流动性，通过机械固定和静电固定相耦合方式，协同保证该混凝土具有较高的黑度和耐久性，使得沥青桥面长期保持色泽一致性。同时引入减水剂和保水组分，解决碳黑掺量高带来的混凝土和易性较差问题，在保证基体强度的情况下，增加浆体粘度，提高工作性。