[发明专利]一种粘结增强改性材料及其在钢混组合桥面板湿接缝混凝土中的应用

说明书

本发明涉及一种粘结增强改性材料及其在钢混组合桥面板湿接缝混凝土中的应用，所述粘结增强改性材料按质量百分数计由以下组分组成：膨胀组分55～70％，硅灰20～35％，早强组分0～2.5％，增粘增韧组分1.8～5％，减水组分1～3％，减缩组分0.5～2.0％，增粘保水组分0～0.25％，消泡剂0～1％。本发明的粘结增强改性材料解决了湿接缝混凝土自身开裂、新老混凝土界面开裂，早期张拉徐变较大、新老混凝土粘结强度较低的问题，适用于对新老混凝土界面粘结和收缩徐变性能有较高要求的湿接缝工程。

技术领域

本发明涉及建筑材料技术领域，特别涉及一种粘结增强改性材料及其在钢混组合桥面板湿接缝混凝土中的应用。

背景技术

钢混组合桥梁采用预制混凝土桥面板与现浇湿接缝的方式与钢梁通过抗剪连接件连接成组合梁，是一种易于实现快速拼装的高性能桥梁结构形式，符合国家桥梁建设预制化、标准化、工业化和产业化的要求。桥面板纵横向湿接缝是保证主梁结构整体性形成的关键部位，对桥面板之间力的传递以及荷载的分布起着十分重要的作用。但湿接缝又是钢混凝土组合梁桥最易出现病害的部位之一，这主要是因为湿接缝混凝土普遍存在本体开裂或者结合面开裂的问题，导致桥梁内部渗水，影响结构耐久性。虽然现浇湿接缝结构已在先简支后连续桥梁、拓改拼宽桥梁、节段预制拼装桥梁、钢混组合梁桥等多种形式桥梁中得到广泛应用，但实际工程中湿接缝的开裂和渗水现象迄今尚未得到完全解决，这是湿接缝设计与施工亟待解决的关键问题。因此，开发具有抗开裂、高粘结强度的高性能湿接缝混凝土材料，对保证与提升装配式桥梁的质量具有十分重要的意义。

钢混组合梁施工中，首先，为减少混凝土收缩徐变对结构的不利影响，设计要求预制混凝土桥面板浇筑完后存放不少于6个月，由此导致后浇湿接缝与先浇桥面板混凝土之间存在较长时间的龄期差，因此二者存在较大的收缩变形差。其次，后浇湿接缝与先浇预制桥面板之间存在新老混凝土的结合面。该结合面区域存在一个类似于混凝土中骨料与水泥石之间的界面过渡区，是一个薄弱环节。在这个结合面区域，由于混凝土的亲水性，会在老混凝土表面形成水膜，使结合面处新混凝土的局部水胶比高于其本体中的水胶比，导致结合面处的水泥水化产物以胶结能力较弱的针棒状钙矾石和六方片状、板状氢氧化钙这些晶体为主，水化硅酸钙凝胶为辅，且晶体尺寸大，氢氧化钙取向性生长，降低界面强度。由于老混凝土的阻碍，新混凝土中的泌水和气泡易积聚在老混凝土表面，使得结合面区域的新混凝土局部水胶比更高，孔隙率也高，大孔和微裂缝在该区富集，显著降低界面强度。上述效应也称之为混凝土新老结合面高水胶比效应，该效应的产生将大大降低湿接缝混凝土与预制桥面板之间的粘结强度。湿接缝采用常规混凝土其收缩徐变较大，抗拉和韧性较差，与老混凝土的界面粘结强度不高，导致在施工期外界环境变化或运行期外荷载作用下，湿接缝混凝土普遍存在本体开裂或者接合面开裂的问题，从而引起桥梁内部渗水。因此，为有效控制湿接缝混凝土本体及与老混凝土结合面的开裂，需要保证湿接缝与预制桥面板变形的协调及良好的界面粘结性能。第三，由于工期要求，需要尽早(混凝土浇筑完成后7d甚至3～5d)张拉预应力，按照设计要求，张拉时湿接缝混凝土抗压强度需达到设计强度的90％，弹性模量不低于28d弹性模量设计值的90％，由此对湿接缝混凝土的早期收缩徐变提出了严格要求。目前普遍认为，加载龄期较早的混凝土徐变较大，会导致结构较大的应力松弛，加载前混凝土养护越差，强度越低，徐变越大，反之亦然。因此，湿接缝混凝土需要提高早期强度以适应早期张拉的需求，但要控制混凝土的早期徐变。

综上所述，预制桥面板湿接缝高性能混凝土材料应具有较高的新老混凝土粘结强度、良好的抗裂性能、较高的早期强度和较低的收缩徐变等综合性能。为制备满足上述性能要求的湿接缝混凝土，开发一种具有多功能的专用粘结增强改性材料，将具有很强的实用价值。

发明内容