復合材料防護板及制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及的是一種對既有橋梁鋼筋混凝土防撞墻、護欄基座修復的專用防護板 及其安裝方法，本發(fā)明也涉及該修復防護板專用材料的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 根據(jù)《公路交通安全設(shè)施設(shè)計規(guī)范》(JTGD81)和《城市橋梁設(shè)計規(guī)范》(CJJ-2011) 的規(guī)定，公路橋梁和城市橋梁兩側(cè)應(yīng)設(shè)置防撞護欄，鋼筋混凝土防撞墻是防撞護欄的主要 應(yīng)用形式之一。近年來，鋼筋混凝土防撞墻已經(jīng)成為公路橋梁和城市橋梁防護欄的主要應(yīng) 用形式。
[0003] 鋼筋混凝土防撞墻不僅要滿足設(shè)計防撞等級，還要滿足外觀美觀性要求。然而，目 前我國城市橋梁和公路橋梁的鋼筋混凝土防撞墻絕大部分采用清水混凝土結(jié)構(gòu)。由于耐 久性設(shè)計不足，導致鋼筋混凝土防撞墻性能劣化，在清冰雪作業(yè)作用下，導致防撞墻劣化表 層脫落嚴重。在我國北方地區(qū)，冬季雨雪天氣較多，為了保證公路的暢通，往往在高速公路 上撒布一定量的除冰鹽，且目前采用較多的仍然是氯化鈉和氯化鈣除冰鹽來除冰融雪，即 使采用腐蝕程度相對較輕的有機或無機"環(huán)保型除冰鹽"，其對混凝土也具有一定的破壞作 用。除冰鹽主要對鋼筋混凝土帶來兩方面的不利影響，分別是混凝土剝蝕和鋼筋銹蝕。據(jù) 調(diào)查，防撞墻、鋼制護欄鋼筋混凝土基座等是最容易受到鹽凍侵蝕的橋梁構(gòu)件之一。鋼筋混 凝土防撞墻、護欄基座保護層脫落、鋼筋銹蝕，不僅導致其防撞等級降低，也直接影響橋梁 的美觀性，同時鋼筋的長期銹蝕對橋面板的服役性能帶來不利影響。
[0004] 在既有橋梁鋼筋混凝土防撞墻、護欄基座等構(gòu)件的修復方面，人們采用了相關(guān)修 復加固措施，比如現(xiàn)場鑿毛、剔除表層，涂抹高耐久性材料實現(xiàn)保護層還原加固。但是，在經(jīng) 歷若干鹽凍循環(huán)后，加固面層與基層間界面粘結(jié)性能退化，界面粘結(jié)性能喪失導致加固修 復失效。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種能夠提高橋梁、道路的鋼筋混凝土防撞墻，鋼制護欄 的鋼筋混凝土基座等被防護體耐久性的復合材料防護板。本發(fā)明的目的還在于提供一種復 合材料防護板的制備方法。
[0006] 本發(fā)明的復合材料防護板包括截面形狀與被防護體的截面形狀相吻合的防護板 單元，所述防護板單元由復合材料制成一體，每立方米所述復合材料由水泥750-800kg、娃 灰 150-250kg、石英粉 200-250kg、石英砂 800-900kg、鋼纖維 50-100kg、減水劑 20-30kg、水 150-250kg、消泡劑3. 5-4kg和膨脹劑3. 5-4kg制成。
[0007] 本發(fā)明的復合材料防護板還可以包括：
[0008] 1所述的防護板單元是鋼筋混凝土防撞墻防護板單元，包括第一豎直段板（1)、第 一斜坡板（2)、第二斜坡板（3)和水平段板（4)，水平段板（4)的一邊與第二斜坡板（3)的 上邊連接，第二斜坡板（3)的下邊與第一斜坡板（2)的上邊連接，第一斜坡板（2)的下邊連 接第一豎直段板（1)的上邊。
[0009] 2、所述鋼筋混凝土防撞墻防護板單元還包括第二豎直段板（7)，第二豎直段板 (7)與水平段板（4)的另一邊垂直連接。
[0010] 3、水平段板（4)的一端或兩端相對于第二斜坡板（3)有一收縮段構(gòu)成預(yù)留凹槽 (5)。
[0011] 4、第一斜坡板（2)的厚度自上而下逐漸變厚，頂部的厚度為底部厚度的1/2。也可 以是均勻厚度設(shè)計，即自上而下厚度一致。
[0012] 5、第二斜坡板（3)上有預(yù)留緊固螺栓孔（6)，預(yù)留緊固螺栓孔（6)至少有3個呈對 稱軸為豎軸的等腰三角形布置。
[0013] 6、所述的防護板單元是鋼制護欄鋼筋混凝土基座防護板單元，包括依次連接豎板 (12)、斜板（13)和橫板（14)。
[0014] 7、橫板（14)上設(shè)置螺栓孔（15);橫板（14)的長度小于豎板（12)和斜板（13)的 長度形成凹槽（16)。
[0015] 本發(fā)明的復合材料防護板的制備方法為：
[0016] (1)將水泥、硅灰、石英粉、石英砂、膨脹劑及消泡劑按比例混合后，以20-50轉(zhuǎn)/分 鐘攪拌5-12分鐘；
[0017] (2)加入20-40 %的水和20-40 %的減水劑，以40-60轉(zhuǎn)/分鐘攪拌3-5分鐘；
[0018] (3)加入剩余的水和減水劑，以50-90轉(zhuǎn)/分鐘攪拌3-5分鐘；
[0019] (4)加入鋼纖維，以20-40轉(zhuǎn)/分鐘攪拌3-7分鐘得到復合材料；
[0020] (5)所述復合材料澆注后，帶模在20±2°C溫度下加濕養(yǎng)護20-24小時；
[0021] (6)拆模后在90±2°C溫度、濕度90%條件下蒸汽養(yǎng)護48小時；
[0022] (7)自然冷卻至室溫；
[0023] 每立方米的復合材料的原料構(gòu)成為水泥750_800kg、硅灰150_250kg、石英粉 200-250kg、石英砂 800-900kg、鋼纖維 50-100kg、減水劑 20-30kg、水 150-250kg、消泡劑 3.5-4kg和膨脹劑 3.5-4kg。
[0024] 所述水泥為425號硅酸鹽水泥；所述硅灰的二氧化硅含量在90%以上；所述石英 砂為二氧化硅含量90 %以上，粒徑規(guī)格0. 5-1. 0mm或者0. 6-1. 2mm，莫氏硬度不低于6,密度 2. 5-3.Og/cm3;所述石英粉的二氧化硅含量在90 %以上，細度模數(shù)不低于400目，莫氏硬度 不低于6,密度2. 5-2. 8g/cm3;所述鋼纖維為抗拉強度不低于600兆帕的短細鋼纖維，纖維 長度不低于13毫米、直徑不大于0. 5毫米；所述減水劑為含固量不低于30%的聚羧酸系高 效減水劑。
[0025] 本發(fā)明主要用于解決既有橋梁、道路鋼筋混凝土防撞墻，鋼制護欄鋼筋混凝土基 座的耐久性修復問題，實現(xiàn)既有鋼筋混凝土防撞構(gòu)件的防撞等級及其長期服役性能保護。
[0026] 本發(fā)明采用預(yù)制拼裝方案，現(xiàn)場不存在支模拆模工序，實現(xiàn)了既有橋梁防撞墻現(xiàn) 場快速修復方案，特別適合于交通量較大的城市立交橋鋼筋混凝土防撞墻和鋼結(jié)構(gòu)防護板 的鋼筋混凝土基座快速修復。本發(fā)明的主要結(jié)構(gòu)特征是防護板的底部直段板1采用加厚專 用復合材料，設(shè)計厚度不低于20毫米，保證其具有較高的抗鹽凍、抗沖擊能力。按照國家標 準《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗方法標準》（GB/T50082-2009)和行業(yè)標準《混凝 土耐久性檢驗評定標準》（JGJ/T193-2009)對其抗鹽凍性能對采用本發(fā)明后的普通混凝土 疊合件進行耐久性檢驗，采用單邊鹽凍試驗，其耐久性指數(shù)DF不低于90。其余段板可以采 用連續(xù)逐步過渡至超薄厚度的設(shè)計方案，但設(shè)計厚度不得低于15毫米，該設(shè)計方案一方面 實現(xiàn)了防護板的輕質(zhì)設(shè)計目標，同時充分利用了纖維增強復合材料的尺寸相關(guān)性，實現(xiàn)了 較高的抗拉抗裂能力，設(shè)計抗拉強度不低于6-8兆帕。實際工程中，根據(jù)方便制備和施工要 求，也可以采用等厚度設(shè)計。本發(fā)明的頂部采用平直段4和第二直段板7設(shè)計，平直段4可 以起到固定支撐作用，第二直段板7起到擋雨作用，以避免大量現(xiàn)場勾縫工作量，這樣整個 防護板單元僅有預(yù)留凹槽5處存在勾縫處理。本發(fā)明的頂部可以直接采用窄條搭接段4設(shè) 計。本發(fā)明頂部預(yù)留凹槽5是為了鋼結(jié)構(gòu)扶手或燈飾等器件預(yù)留缺口，避免了在防撞墻修 復過程中對既有器件的拆卸、再安裝。
[0027] 本發(fā)明的材料制備方法特征在于將傳統(tǒng)的一次加水改為兩次加水，實現(xiàn)了在較低 水灰比條件下的較高流動度，采用標準流動度實驗方法測定擴展度結(jié)果不低于18厘米。
[0028] 本發(fā)明的防護板是采用專用高耐久復合材料預(yù)制成型的，在現(xiàn)場安裝在橋梁基于 鋼筋混凝土防撞構(gòu)件上，可以采用膨脹螺栓緊固，也可以采用界面涂刷粘結(jié)劑粘貼固定。各 組成部分的線形按照橋梁防撞墻和鋼制護欄基座的實際形狀和防撞等級確定，防撞等級依 據(jù)《公路交通安全設(shè)施設(shè)計規(guī)范》（JTGD81)和《城市橋梁設(shè)計規(guī)范》（CJJ-2011)的規(guī)定選 取。
[0029] 本發(fā)明的防護板的基體材料的性能指標要求為：抗壓強度不低于100兆帕、標準 件抗折強度不低于18兆帕、彈性模量不低于40GPa、氯離子滲透量不大于40庫倫、抗凍性不 低于F500。
【附圖說明】
[0030] 圖1(a)是本發(fā)明的鋼筋混凝土防撞墻防護板單元的第一種實施方式的立體示意 圖。
[0031] 圖1(b)是本發(fā)明的鋼筋混凝土防撞墻防護板單元的第二種實施方式的立體示意 圖。
[0032] 圖1 (c)是本發(fā)明的鋼筋混凝土防撞墻防護板單元的第三種實施方式的立體示意 圖。
[0033] 圖1(d)是本發(fā)明的鋼筋混凝土防撞墻防護板單元的第四種實施方式的立體示意 圖。
[0034] 圖2(a)-圖2 (d)分別是圖1(a)-圖1 (d)的俯視圖。
[0035] 圖3(a) -圖3(d)分別是圖1(a) -圖1(d)的左視圖。
[0036]圖4(a)是本發(fā)明的鋼制護欄鋼筋混凝土基座防護板單元第一種實施方式的立體 示意圖。
[0037]圖4(b)是本發(fā)明的鋼制護欄鋼筋混凝土基座防護板單元第二種實施方式的立體 示意圖。
[0038]圖4(c)是本發(fā)明的鋼制護欄鋼筋混凝土基座防護板單元第三種實施方式的立體 示意圖。
[0039]圖4(d)是本發(fā)明的鋼制護欄鋼筋混凝土基座防護板單元第四種實施方式的立體 示意圖。
[0040] 圖5 (a)-圖5 (d)分別是圖4 (a)-圖4 (d)的俯視圖。
[0041] 圖6(a) -圖6(d)分別是圖4(a) -圖4(d)的左視圖。
[0042] 圖7是本發(fā)明的鋼筋混凝土防撞構(gòu)件高耐久防護板專用材料的制備及安裝工藝 流程圖。
【具體實施方式】
[0043] 下面結(jié)合附圖舉例對本發(fā)明做更詳細的描述。
[0044] 結(jié)合在圖1 (a)-圖1 (d)、圖2 (a)-圖2 (d)和圖3 (a)-圖3 (d)，本發(fā)明的橋梁鋼筋 混凝土防撞墻防護板單元的實施方式，共包括四種方案，各方案均包括第一豎直段板1、第 一斜坡板2、第二斜坡板3、水平段板4,其第一豎直段板1的上端與第一斜坡板2下端相接， 第一斜坡板2上端與第二斜坡板3下端相接，第二斜坡板3上端與水平段板4的一端相接。
[0045] 第一方案和第二方案還包括第二豎直段板7,其水平段板4的另一端與第二豎直 段板7的上端相接。水平