[发明专利]一种提高钢桥面刚度的超高性能混凝土及其制备方法

说明书

本发明公开了一种提高钢桥面刚度的超高性能混凝土及其制备方法，其特征在于：包括水泥、矿物掺合料、硅粉、减水剂、复合砂、增韧剂、钢纤维和水，上述各组分的重量份数为：硅酸盐水泥100份；矿物掺合料：10～25份；硅粉：20～40份；减水剂：2.5～4.0份；复合砂：100～150份；增韧剂：1～6份；钢纤维：15～30份；水：20～32份。本发明的超高性能混凝土具有良好的流动性，柔韧性，强度高，耐久性好，本发明的制备方法，引入了增韧剂组分，在保证超高性能混凝土强度不降低的情况下提高了其柔韧性，降低了超高性能混凝土开裂的风险。

技术领域

本发明涉及高性能混凝土技术领域，具体地，涉及一种提高钢桥面刚度的超高性能混凝土及其制备方法。

背景技术

目前我国的大跨度桥面铺装通常采用钢桥面，由于钢桥面具有自重小，承载力大，施工方便等优点，目前得到了广泛的应用。然而经过笔者对近十年来新建的钢桥面铺装调研发现主要存在两大问题，一是大多数的钢桥面的母板及各种焊缝处容易发生疲劳开裂，二是钢桥面的铺装层的表面容易产生裂缝、坑槽、推移等病害。分析上述产生的原因，钢桥面的母板及各种焊缝处发生的疲劳开裂主要原因在于钢桥面板自重小，刚度低，在交通荷载的作用下尤其是超负荷荷载反复作用下使得钢板产生变形，长期积累产生疲劳裂缝；而钢桥面铺装层产生的病害除了与材料性能、施工质量外，更重要的是钢桥面与铺装层之间产生分离，进而加速铺装层病害产生。

针对上述问题，湖南大学提出了在钢桥面上加铺超高韧性能混凝土(STC)的钢-超轻型组合桥梁结构，该结构有效的提高了钢桥面的刚度，对抑制桥面母板及焊接缝处的疲劳开裂具有一定的作用，但是由于该超高韧性能混凝土强度高，刚度大，韧性相对较差，与钢板之间的协调性较差，一旦在超重载交通的反复作用下，将会导致超高性能混凝土产生疲劳裂缝，进而引发其与钢板的脱离或脱空，后期的桥面的承载力将显著下降，桥面结构的使用寿命降低将会是显而易见。基于存在上述问题，提出一种兼具高强与柔韧性能的超高性能混凝土 (UHPC)对钢桥面的钢-超轻型组合桥梁结构十分必要，这将在一定程度上大大降低桥面的病害发生，提高桥面的使用耐久性。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的之一是提供一种提高钢桥面刚度的超高性能混凝土，优点是本发明的超高性能混凝土具有良好的流动性，柔韧性，强度高，耐久性好；目的之二是提供该种材料的制备方法，优点是本发明的制备方法首先将粉剂类材料预先拌和，并将减水剂预先与水进行混合，在拌和过程中促进了减水剂在粉剂类材料中的分散，降低了超高性能混凝土的拌和时间，混合料的均匀度提高，综合性能优异，另外，引入了增韧剂组分，在保证超高性能混凝土强度不降低的情况下提高了其柔韧性，降低了超高性能混凝土开裂的风险。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种提高钢桥面刚度的超高性能混凝土，包括水泥、矿物掺合料、硅粉、减水剂、复合砂、增韧剂、钢纤维和水，上述各组分的重量份数为：按重量份计，水泥100份；矿物掺合料：10～25份；硅粉：20～40份；减水剂：2.5～4.0份；复合砂：100～150份；增韧剂：1～6份；钢纤维：15～30份；水：20～32份。

进一步，所述水泥为P.I或者P.II型硅酸盐水泥，所述水泥为强度等级≥52.5；所述水泥的比表面积为350～500m²/kg。

进一步，所述矿物掺合料包括粉煤灰和矿粉，所述煤灰和矿粉的质量比为(20～40)： (60～80)，所述矿物掺合料比表面积600～1500kg/m²；所述矿物掺合料的需水量比≤95％，所述矿物掺合料的烧失量≤2％，所述矿物掺合料的28d活性指数≥105％。

进一步，所述硅粉的比表面积≥20000m²/kg，所述硅粉中活性SiO₂质量百分比含量≥90％。

进一步，所述减水剂为低粘型聚羧酸型减水剂；所述减水剂的减水率≥35％。