用于鋼-混組合梁負彎矩區(qū)的長壽命混凝土及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及長壽命混凝土制備領(lǐng)域，具體涉及一種用于鋼-混組合梁負彎矩區(qū)的 長壽命混凝土及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著社會的發(fā)展，鋼-混組合梁（即鋼梁和混凝土板組合）大量應(yīng)用于大型橋梁， 組合梁結(jié)構(gòu)跟其他結(jié)構(gòu)形式的橋梁相比，在施工、維護及使用壽命方面，有很多優(yōu)點。與一 般鋼-混組合梁相比，海洋環(huán)境下的鋼-混組合梁的混凝土的工作環(huán)境惡劣，不僅要受到交 通荷載的反復(fù)作用，還要受到溫度變化、干濕交替、鹽霧中氯離子侵蝕等作用。因此，海洋環(huán) 境下的鋼-混組合梁的混凝土需要具有優(yōu)良的韌性和結(jié)構(gòu)耐久性；對于鋼-混組合梁負彎 矩區(qū)的橋面板混凝土而言，橋面板混凝土與鋼主梁在彈性模量、撓曲變形、疲勞性能及韌性 等特性方面存在較大差異，導(dǎo)致橋面板混凝土工作環(huán)境更加惡劣，對橋面板混凝土的抗彎 拉性、韌性、抗開裂性和結(jié)構(gòu)耐久性要求更高。
[0003] 下面對現(xiàn)有的提高混凝土抗裂性能和結(jié)構(gòu)耐久性的方法進行介紹。
[0004] 一、提尚混凝土的抗裂性能
[0005] 目前，國內(nèi)外一般通過摻加鋼纖維或有機聚合物纖維（例如聚丙烯腈和聚丙烯） 來提高混凝土的韌性和延性，制備較高抗裂性能的混凝土，但是摻加鋼纖維或有機聚合物 纖維分別存在以下缺陷：
[0006] (1)鋼纖維本身容易銹蝕，無法滿足海洋環(huán)境下的耐久性要求，而且鋼纖維（例如 鍍銅纖維）的成本較高，不便大量使用。
[0007] (2)有機聚合物纖維自身的抗拉強度和彈性模量較低，難以解決特定環(huán)境下的組 合梁橋面板的抗裂性問題，鋼-混組合梁負彎矩區(qū)的橋面板混凝土采用有機聚合物纖維制 備時，會因抗彎拉及韌性不足而出現(xiàn)結(jié)構(gòu)破壞，進而使得使用壽命較短。
[0008] 二、提高混凝土結(jié)構(gòu)耐久性
[0009] 目前，混凝土主要通過摻加礦物摻合料（例如粉煤灰、磨細礦渣粉和硅粉等）和高 效減水劑來提高混凝土的密實性，進而提高抗氯離子滲透能力。但是大量工程實踐表明，摻 加礦物摻合料在改善混凝土工作性能和抗氯離子滲透性能的同時，會增大混凝土的自身收 縮，進而使得混凝土容易產(chǎn)生裂縫，給侵蝕性氯離子和二氧化碳提供了通道，加快了有害離 子侵蝕速率，造成混凝土劣化，降低了混凝土結(jié)構(gòu)耐久性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 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-混組合梁負彎 矩區(qū)的長壽命混凝土及其制備方法。本發(fā)明的長壽命混凝土的28d抗壓強度多69.OMPa、 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. 0GPa、56d氯離子 擴散系數(shù)< 4.OXl(T12m2/s、抗裂等級達到L-IV級、28d彎曲韌性指數(shù)I2Q彡8。長壽命混凝 土的抗彎拉強度、彎曲韌性和抗裂性均較高，改變了混凝土易脆性，不僅結(jié)構(gòu)耐久性好，使 用壽命長，而且成本較低，便于大量使用。
[0011] 為達到以上目的，本發(fā)明提供的用于鋼-混組合梁負彎矩區(qū)的長壽命混凝土，按 質(zhì)量份計，包括456?520份膠凝材料、1748?1813份集料、0. 80?1. 50份仿鋼纖維、 2. 05?2. 86份增韌材料、4. 10?5. 72份減水劑和142?148份水；所述長壽命混凝土的 28d抗壓強度多69. 0MPa、28d抗折強度多7. 0MPa、28d劈裂抗拉強度多5. 0MPa、28d彈性模 量彡36.OGPa、抗裂等級達到L-IV級、56d氯離子擴散系數(shù)< 4.OX10_12m2/s、28d彎曲韌性 指數(shù)12。彡8。
[0012] 在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，按質(zhì)量份計，包括487份膠凝材料、1782份集料、1. 00 份仿鋼纖維、2. 44份增韌材料、4. 87份減水劑和146份水。
[0013] 在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述膠凝材料按質(zhì)量份計，包括0. 65份水泥、0. 15份 粉煤灰和〇. 20份礦渣粉；所述水泥采用52. 5級硅酸鹽水泥，所述粉煤灰采用I級粉煤灰， 所述礦渣粉采用S95級礦渣粉。
[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份細集 料；所述粗集料采用粒徑為5?20_級配碎石，所述細集料采用天然中砂。
[0015] 在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述仿鋼纖維為采用100%聚丙烯加工成型的波形纖 維，直徑〇? 8?1. 2mm，長度30±2mm，比重0? 91?0? 93g/cm3,抗拉強度多500MPa〇
[0016] 在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述增韌材料為有機聚合物水分散微納米材料，其關(guān) 鍵結(jié)構(gòu)為雙鍵封端的聚氣基甲fe醋結(jié)構(gòu)，28d斷裂能耗比〉160%。
[0017] 在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述減水劑為聚羧酸系高性能減水劑，減水率多25%。
[0018] 本發(fā)明提供的用于上述鋼-混組合梁負彎矩區(qū)的長壽命混凝土的制備方法，包括 以下步驟：
[0019] S1 :按質(zhì)量份將456?520份膠凝材料和1748?1813份集料加入攪拌機，將膠凝 材料和集料均勻攪拌30s，轉(zhuǎn)到步驟S2 ;
[0020] S2 :向攪拌機中撒入0. 80?1. 50份仿鋼纖維，將膠凝材料、集料和仿鋼纖維共同 攪拌30s，轉(zhuǎn)到步驟S3 ;
[0021 ] S3 :將4. 10?5. 72份減水劑與142?148份水融合形成混合液；依次將混合液和 2. 05?2. 86份增韌材料加入攪拌機中，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的可泵送混凝土拌和物。
[0022] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于：
[0023] (1)本發(fā)明的混凝土中增加了增韌材料，增韌材料能夠吸收水泥水化產(chǎn)生的部分 鈣離子，進而減少混凝土孔溶液中的鈣離子。鈣離子的減少使得水泥水化生成的C-S-H凝 膠的鈣硅比降低，不僅能夠提高C-S-H凝膠組分的強度，而且使得混凝土基體和界面過渡 區(qū)的粘結(jié)強度均有所提升。
[0024] 與此同時，本發(fā)明的增韌材料能夠通過與水泥基體的空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)抑制微裂紋的 萌生，本發(fā)明仿鋼纖維能夠通過緩慢拔出逐漸釋放抵抗裂縫擴展的能量，在減緩應(yīng)力集中 的同時改善了仿鋼纖維-水泥基體、骨料-水泥基體間的界面結(jié)構(gòu)，進而使得仿鋼纖維在拔 出過程中需要克服較大的粘結(jié)力，以此得到具有抗疲勞性能、高韌性和高抗裂性的長壽命 混凝土。
[0025] 本發(fā)明的長壽命混凝土的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、抗裂等級達到L-IV級、56d氯離子擴散 系數(shù)< 4.0X10_12m2/s、28d彎曲韌性指數(shù)12。彡8。
[0026] (2)本發(fā)明的增韌材料在混凝土中吸收水泥水化產(chǎn)生的部分鈣離子形成了具有高 彈高強特性的聚合物膜，不僅改善了集料-硬化水泥漿體的界面過渡區(qū)的微觀形貌和密實 度，而且提高了界面過渡區(qū)的粘結(jié)強度，使得原來在界面過渡區(qū)富集并定向生長的水泥水 化產(chǎn)物Ca(0H)2晶體的取向性減弱，晶粒尺寸細化，進而起到提高界面區(qū)密實度的作用。
[0027] (3)與現(xiàn)有技術(shù)中鋼纖維相比，本發(fā)明采用仿鋼纖維，在同樣體積摻量下，仿鋼纖 維重量僅是鋼纖維重量的1/8,其成本較低，便于大量應(yīng)用。
【具體實施方式】
[0028] 以下結(jié)合實施