[发明专利]基于水泥基复合材料的桥梁自修复铺装方法

说明书

本发明公开了一种基于水泥基复合材料的桥梁自修复铺装方法。该方法包括以下步骤：1)准备材料：分别称量水泥、粉煤灰、橡胶粉、石英砂、聚乙烯醇纤维、高效减水剂和水；其中，所述粉煤灰与水泥质量比为2‑2.5；所述橡胶粉的粒度范围为40目‑80目；2)试件制备；3)试件养护；4)预制水泥基复合材料构件；5)铺装：将缠绕所述预制水泥基复合材料构件的滚筒运输至桥梁施工现场，逐渐释放述预制水泥基复合材料构件，铺装在桥梁基层或面层上方，直至铺装完毕。该方法的施工效率高、便于施工且施工成本低。

技术领域

本发明涉及复合材料施工方法。更具体地说，本发明涉及基于水泥基复合材料的桥梁自修复铺装方法。

背景技术

传统道路路面材料(沥青混凝土或水泥混凝土)在行车荷载与周围环境因素共同作用下容易开裂产生裂缝，而且在使用寿命内裂缝是不可避免的，因此在服务年限内路面材料都是处于带裂缝工作状态。钢桥面铺装层所处的周围环境与受力状态更为复杂严苛，即使使用环氧沥青混凝土作为钢桥面铺装层，裂缝破坏依然是其主要破坏形式。由于裂缝的出现，使得水、氯离子等有害物质通过裂缝渗入铺装层与钢板之间的连接层，从而破坏钢桥面铺装层。对于连续配筋混凝土路面材料，有害物质的滲入将会腐蚀钢筋，进而破坏混凝土材料。在雨天气候，桥面上有积水时，车辆快速通过会产生动水压力，在此种情形下，会对裂缝有一个水的冲击作用，加速裂缝周边铺装层材料的破坏。如果不做防护，过度的铺装裂缝将导致铺装层迅速恶化和减短寿命，并且使侵蚀性有害物质更快地渗透到下面的桥面结构，引起钢板耐久性下降，严重时可能会造成难以补救的重大灾害，危及人民的日常生活和生命安全。

ECC材料是一种高延性的纤维增强水泥基复合材料，是基于微观力学原理优化设计的具有伪应变硬化特性和多缝开裂特征的一种新型土木工程材料。其中聚乙烯醇纤维(PVA)体积掺量通常在2％左右，ECC的拉应变在2％～5％，是普通混凝土的几百倍，抗压强度在配合比合适的情况下可高达70～80MPa。ECC材料的高拉应变能力是基于它在受拉过程中能够形成“稳定状态开裂”。“稳定状态开裂”是指当拉应变超过1％时，ECC中的裂缝宽度会稳定在60μm左右，随着拉应变的提高，裂缝宽度不发生改变而微裂缝的数目不断增加，即使在产生微裂缝后，ECC材料依然具有良好的抗渗透性。由于裂缝宽度稳定在60μm左右，在干湿循环的状况下，在水的作用下，裂缝会自我修复重新愈合。因此，ECC材料同时还有很好的裂缝自愈合能力，由于其自愈合行为的发生，裂缝将会被自愈合产物所填充，重新关闭了水与有害离子的通道，从而可以起到延缓铺装层的破坏，延长其使用寿命的作用。因此，该材料具有高延性、高韧性、高承载力、耐久性、自修复和可持续性等典型特征，具有良好的耗能减震特性。ECC材料的使用可以大大提高道路的使用寿命，大大降低道路在服务年限内的总造价，产生可观的经济效益。近年来，ECC材料在世界范围内得到推广，尤其是在日本和美国等发达国家，ECC作为一种路面材料已被广泛应用。

但是在实际的修补工程中，特别是大面积维修，ECC材料修复的养护效果稳定性低，修复效率较低，修复施工复杂度高，施工成本较高。

发明内容

本发明的目的是提供一种施工效率高、便于施工且施工成本低的基于水泥基复合材料的桥梁自修复铺装方法。

一种基于水泥基复合材料的桥梁自修复铺装方法，包括以下步骤：

1)准备材料：分别称量水泥、粉煤灰、橡胶粉、石英砂、聚乙烯醇纤维、高效减水剂和水；其中，所述粉煤灰与水泥质量比为2-2.5；所述橡胶粉的粒度范围为40目-80目；

2)试件制备：将所述粉煤灰、所述水泥、所述石英砂、所述橡胶粉分别混合并低速搅拌1min-5min，再加入加所述水和所述高效减水剂，并高速搅拌2min-6min，待获得均匀流动的水泥砂浆后边搅拌边加入聚乙烯醇纤维，待所述聚乙烯醇纤维全部加入后再高速搅拌5min-10min；在搅拌过程中对浆体进行跳桌流动度实验，直至浆体流动度达到200mm以上并且纤维分散均匀；