微膨脹纖維增韌混凝土及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及濕接縫的微膨脹纖維增韌混凝土制備領(lǐng)域，具體涉及一種用于鋼-混 組合梁橋面板濕接縫的微膨脹纖維增韌混凝土及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)代橋梁建設(shè)中，鋼-混組合梁的建筑高度小，跨越能力大，通航性好；與一般橋 梁相比，鋼-混組合梁在適用范圍、工程施工、管理維護及使用壽命方面均具有較大優(yōu)勢。
[0003] 鋼-混組合梁的使用環(huán)境可以分為一般自然環(huán)境和海洋環(huán)境，與一般自然環(huán)境相 比，處于海洋環(huán)境下的鋼-混組合梁不僅要受到交通荷載的反復(fù)作用，還要受到潮汐、臺 風(fēng)、溫差變動、干濕循環(huán)、鹽霧侵蝕等作用，鋼-混組合梁的工作環(huán)境異常惡劣。鋼-混組合 梁橋面板濕接縫及剪力釘槽的混凝土是將橋面板與橋面板、橋面板與鋼主梁組合在一起受 力的關(guān)鍵材料。一般施工時預(yù)制橋面板需要存放6個月以上，以減少組合時橋面板的收縮 徐變影響；后澆濕接縫和剪力釘槽混凝土與預(yù)制橋面板混凝土在新舊界面結(jié)合匹配性、收 縮徐變、熱脹性等方面差異較大，進(jìn)而導(dǎo)致包括處于負(fù)彎矩區(qū)的濕接縫混凝土工作環(huán)境更 加嚴(yán)酷，對濕接縫混凝土抗收縮、抗裂性能及整體結(jié)構(gòu)耐久性的要求更高。
[0004] 目前，海洋環(huán)境濕接縫混凝土一般采用海工耐久性混凝土，海工耐久性混凝土配 制時，主要摻加礦物摻合料和高效減水劑，以提高混凝土的密實性，進(jìn)而提高抗氯離子滲透 能力。但是，工程實踐證明，摻加礦物摻合料會增大混凝土的自身收縮，容易產(chǎn)生裂縫，進(jìn)而 降低混凝土結(jié)構(gòu)耐久性；與此同時，在混凝土中摻加鋼纖維、聚合物纖維和增韌材料等雖然 能夠提高混凝土韌性和疲勞性能，但是混凝土收縮率相對較大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種用于鋼-混組合梁橋面 板濕接縫的微膨脹纖維增韌混凝土及其制備方法。本發(fā)明能夠有效防止混凝土收縮龜裂， 使鋼筋混凝土更加致密；本發(fā)明的微膨脹纖維增韌混凝土不僅強度較高、收縮率較低，而且 彎曲韌性和耐久性較好，成本較低，便于廣泛使用。
[0006] 為達(dá)到以上目的，本發(fā)明提供的微膨脹纖維增韌混凝土，按質(zhì)量份計，包括463? 531份膠凝材料、1738?1806份集料、0. 80?1. 50份仿鋼纖維、2. 08?2. 92份增韌材料、 4. 17?5. 84份減水劑和140?148份水；所述463?531份膠凝材料包括278?319份 水泥、65?74份粉煤灰、83?96份礦渣粉和37?42份膨脹劑；
[0007] 所述微膨脹纖維增韌混凝土的28d抗壓強度多69. OMPa、28d抗折強度多7. OMPa、 28d劈裂抗拉強度彡5. 0MPa、28d彈性模量彡36. OGPa、抗裂等級達(dá)到L-IV級、28d彎曲韌性 指數(shù)I2Q彡8、56d氯離子擴散系數(shù)< 4. 0X 10 _12m2/s、21d收縮率< 200X 10_6。
[0008] 在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述微膨脹纖維增韌混凝土，按質(zhì)量份計，具體包括 495份膠凝材料、1774份集料、1. 20份仿鋼纖維、2. 48份增韌材料、4. 95份減水劑和146份 水；所述495份膠凝材料中包括297份水泥、69份粉煤灰、89份礦渣粉和40份膨脹劑。
[0009] 在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述膠凝材料中水泥、粉煤灰、礦渣粉和膨脹劑的質(zhì)量 比為：0? 60 :0? 14 :0? 18 :0? 08。
[0010] 在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述膠凝材料中的水泥采用52. 5級硅酸鹽水泥，粉 煤灰采用I級粉煤灰，礦渣粉采用S95級礦渣粉，膨脹劑采用在空氣中21d限制膨脹率 彡-0.010%的膨脹劑。
[0011] 在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述仿鋼纖維采用100%聚丙烯加工成型的波形纖維， 其直徑為0. 8?1. 2_，長度為30±2_，抗拉強度多500MPa。
[0012] 在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述增韌材料采用有機聚合物水分散微納米材料，其 關(guān)鍵結(jié)構(gòu)為雙鍵封端的聚氨基甲酸酯結(jié)構(gòu)，增韌材料的28d斷裂能耗比> 160%。
[0013] 在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述減水劑采用聚羧酸系高性能減水劑，其減水率 彡 25%〇
[0014] 在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述集料按質(zhì)量份計，包括1份粗集料和0. 64份細(xì)集 料。
[0015] 在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述粗集料采用粒徑為5?20mm連續(xù)級配碎石，所述 細(xì)集料采用細(xì)度模數(shù)為2. 6?3. 0的天然河砂。
[0016] 本發(fā)明提供的用于上述微膨脹纖維增韌混凝土的制備方法，包括以下步驟：
[0017] S1 :將膠凝材料和集料加入攪拌機，均勻攪拌30s，轉(zhuǎn)到步驟S2 ;
[0018] S2 :向攪拌機中撒入仿鋼纖維，將膠凝材料、集料和仿鋼纖維共同攪拌30s，轉(zhuǎn)到 步驟S3 ;
[0019] S3 :將減水劑與水融合形成混合液；依次將混合液和液態(tài)增韌材料加入攪拌機， 將膠凝材料、集料、仿鋼纖維、混合液和增韌材料共同攪拌3min，得到坍落度為180?220mm 的混凝土拌和物。
[0020] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：
[0021] (1)本發(fā)明制備混凝土?xí)r摻加了仿鋼纖維、增韌材料和混凝土膨脹劑。仿鋼纖維和 增韌材料提高了混凝土的抗彎拉強度、抗裂性和韌性；混凝土加入膨脹劑后會生成大量膨 脹性結(jié)晶水化物，進(jìn)而產(chǎn)生壓應(yīng)力擠壓水泥水化物鈣礬石等形成膨脹力，不僅能夠抵消混 凝土干縮時產(chǎn)生的拉應(yīng)力，而且能夠補償水泥混凝土凝結(jié)硬化產(chǎn)生的收縮，有效防止混凝 土收縮龜裂。
[0022] (2)本發(fā)明的混凝土的膨脹劑在鋼筋混凝土中會產(chǎn)生微膨脹力，進(jìn)而引起鋼筋受 拉，鋼筋受拉的反力使混凝土受到壓縮應(yīng)力，在鋼筋中建立〇? 2?0? 7MPa的自應(yīng)力，發(fā)揮了 和預(yù)應(yīng)力法同樣的機械張拉鋼筋的效果，使鋼筋混凝土更加致密。
[0023] (3)本發(fā)明的微膨脹纖維增韌混凝土的28d抗壓強度彡69. 0MPa、28d抗折強度 彡7. 0MPa、28d劈裂抗拉強度彡5. 0MPa、28d彈性模量彡36. OGPa、抗裂等級達(dá)到L- IV級、 28d彎曲韌性指數(shù)12。彡8、56d氯離子擴散系數(shù)< 4. 0X 10 _12m2/s、21d收縮率< 200X 10_6; 微膨脹纖維增韌混凝土不僅強度較高、收縮率較低，而且彎曲韌性和耐久性較好，成本較 低。
[0024] (4)與現(xiàn)有技術(shù)中在混凝土中增加鋼纖維、聚合物纖維用量或添加減縮增韌劑相 比，本發(fā)明在仿鋼纖維、增韌材料用量適當(dāng)?shù)幕A(chǔ)上摻加膨脹劑，其成本更低，便于廣泛使 用。
【具體實施方式】
[0025] 以下結(jié)合實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0026] 本發(fā)明實施例中的用于鋼-混組合梁橋面板濕接縫的微膨脹纖維增韌混凝土，按 質(zhì)量份計，包括463?531份膠凝材料、1738?1806份集料、0. 80?1. 50份仿鋼纖維、 2. 08?2. 92份增韌材料、4. 17?5. 84份減水劑和140?148份水。463?531份膠凝材 料包括278?319份水泥、65?74份粉煤灰、83?96份礦渣粉和37?42份膨脹劑。
[0027] 本實施例中的微膨脹纖維增韌混凝土的28d(天）抗壓強度彡69. 0MPa、28d抗 折強度彡7. 0MPa、28d劈裂抗拉強度彡5. 0MPa、28d彈性模量彡36. OGPa、抗裂等級達(dá)到