一種橋梁伸縮縫過渡區(qū)混凝土結構的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了屬于混凝土結構領域的一種橋梁伸縮縫過渡區(qū)混凝土結構。該結構包括彈性混凝土層和鋼纖維混凝土層，彈性混凝土層位于鋼纖維混凝土層上方；在彈性混凝土層與鋼纖維混凝土層之間，以及橋梁伸縮縫預留槽與彈性混凝土層和鋼纖維混凝土層接觸面之間都設有粘結劑層。與現(xiàn)有橋梁伸縮縫過渡區(qū)混凝土相比，本實用新型設計的橋梁伸縮縫過渡區(qū)混凝土結構具有綜合力學性能好，抗折性能和抗沖擊性能優(yōu)異；粘結強度高，耐久性好；耐磨、吸震和降噪性能良好；施工性能好，開放交通時間短；環(huán)保效益顯著等優(yōu)點，可有效改善現(xiàn)有橋梁伸縮縫裝置的混凝土病害及由混凝土病害引起的其他各種病害，顯著提高橋梁伸縮縫裝置的使用壽命。
【專利說明】一種橋梁伸縮縫過渡區(qū)混凝土結構

【技術領域】
[0001] 本實用新型屬于混凝土結構領域，具體涉及一種橋梁伸縮縫過渡區(qū)混凝土結構。

【背景技術】
[0002] 橋梁伸縮縫直接承受車輪載荷的沖擊且長期暴露在大氣中，極易損壞且維修成本 高。橋梁伸縮縫遭受破壞后，一方面影響行車舒適性，使行車者缺乏安全感，另一方面導致 車輛對橋梁上部結構的沖擊，影響橋梁主體結構的受力，降低橋梁使用壽命。統(tǒng)計數(shù)據(jù)表 明伸縮縫是橋梁結構中最薄弱的部分，其使用壽命遠低于橋梁的設計壽命。頻繁維修或更 換伸縮縫不僅嚴重影響交通的通暢與安全，并且也帶來了資源的浪費與環(huán)境問題，提高了 橋梁的維護成本。法國和葡萄牙調查結果表明伸縮縫的養(yǎng)護成本約占整個橋梁養(yǎng)護成本的 7% -22%。
[0003] 據(jù)有關部門對橋梁伸縮縫的破壞狀況調查與統(tǒng)計分析發(fā)現(xiàn)：常見的伸縮縫問題中 幾乎所有破壞嚴重的伸縮縫都與填縫和混凝土有關，主要有填縫發(fā)生孔隙、硬化、開裂、松 弛或撕裂，以及混凝土剝塊或開裂。這些問題的成因包括交通載重、鏟雪犁破壞、天氣、劣質 裝設、次等材料及伸縮縫種類選用失當，其中過渡區(qū)混凝土質量差是最直接的原因，也是伸 縮縫最先表現(xiàn)出的病害。過渡區(qū)混凝土出現(xiàn)病害將導致整個伸縮縫錨固體系的破壞，進而 導致整個伸縮縫裝置的破壞與失效。
[0004] 目前國內外主要應用的橋梁伸縮縫有以下五種類型：鋼板式、模數(shù)式、橡膠板式、 嵌填式和無縫式。除無縫式伸縮縫是將伸縮體直接與路面鋪裝層粘結，實現(xiàn)橋梁結構無縫 化外，其余類型伸縮縫都需在伸縮體與路面鋪裝層之間設置過渡層混凝土，以實現(xiàn)伸縮縫 與主梁結構的一體化。從橋梁伸縮縫的結構和功能分析，過渡區(qū)混凝土的作用和功能主要 體現(xiàn)在以下三個方面1)將梁端的伸縮縫裝置受到的荷載，通過過渡區(qū)混凝土傳遞給主梁 結構，從而改變伸縮縫裝置的應力分布，減少其所受應力；2)將梁端的伸縮縫裝置受到的 沖擊能量通過過渡區(qū)混凝土傳遞給主梁結構和橋面鋪裝層，減少伸縮縫裝置所受沖擊能， 減輕或避免其發(fā)生沖擊破壞；3)伸縮縫裝置的型鋼模量較高，浙青混凝土鋪裝層模量較 低，過渡區(qū)混凝土將兩者模量差異較大的材料粘結成一體，保證路面的一體化，實現(xiàn)材料模 量的均勻過渡，保證路面的平整度、行車的平穩(wěn)性和舒適性。
[0005] 現(xiàn)行的橋梁伸縮縫過渡區(qū)混凝土主要采用鋼纖維混凝土、普通混凝土（如C50混 凝土）和快速混凝土，但從其歷來工程中的使用與維修情況來看，均未能達到設計和實際 使用年限的要求，有些甚至隔1-2年就需要重修，分析其質量不達標的原因主要有三點：1) 抗折和抗沖擊能力差。鋼纖維混凝土、普通混凝土和快速混凝土均屬脆性材料，抗折和抗 沖擊能力較差，不能很好地適應橋梁伸縮縫頻繁受沖擊的工作環(huán)境；2)界面粘結強度低。 鋼纖維混凝土、普通混凝土和快速混凝土與混凝土梁板、鋪裝層、預埋筋及型鋼間的粘結力 差，在承受應力作用時，粘結界面容易出現(xiàn)裂縫，一旦開裂，功能就基本喪失，最終導致整個 錨固體系的破壞；3)因界面粘結強度低，為了達到相應的力學錨固效果，對梁板，臺帽背墻 的表面平整度、預埋筋的預埋效果、預埋筋與型鋼的連接布置要求極高，這對施工質量控制 提出了更高的要求，也導致施工質量難以保證。另外在開放交通時間方面，鋼纖維混凝土和 普通混凝土養(yǎng)護時間較長，通常需要28天；快速混凝土早期強度雖高于鋼纖維混凝土和普 通混凝土，但較脆，抗沖擊能力差，使用壽命尤其短。


【發(fā)明內容】

[0006] 本實用新型旨在克服上述過渡區(qū)混凝土的缺點和不足，提供一種抗折強度高、抗 沖擊性能優(yōu)良、界面粘結強度大、開放交通短、環(huán)保效益明顯的橋梁伸縮縫過渡區(qū)混凝土結 構，有效改善現(xiàn)有橋梁伸縮縫裝置的混凝土病害及由混凝土病害引起的其他各種病害，提 高橋梁伸縮縫裝置的使用壽命。
[0007] 本實用新型所述的橋梁伸縮縫過渡區(qū)混凝土結構包括彈性混凝土層1和鋼纖維 混凝土層2,彈性混凝土層1位于鋼纖維混凝土層2上方；在彈性混凝土層1與鋼纖維混凝 土層2之間，以及橋梁伸縮縫預留槽4與彈性混凝土層1和鋼纖維混凝土層2接觸面之間 都設有粘結劑層3。
[0008] 所述彈性混凝土是以環(huán)氧樹脂膠粘劑為膠結料，以廢舊橡膠顆粒、廢舊橡膠粉和 晶須為集料組成的混合料。其中廢舊橡膠顆粒為廢舊卡車輪胎粉碎處理得到的2-4mm黑色 橡膠顆粒，廢舊橡膠粉為廢舊卡車輪胎粉碎研磨處理得到的20目-80目黑色橡膠粉，晶須 為硫酸鈣晶須，平均直徑為1-8 μ m，平均長度為50-200 μ m。
[0009] 所述彈性混凝土層的厚度為4-10cm。
[0010] 所述粘結劑層為環(huán)氧樹脂膠粘劑涂層，涂層覆蓋率為3. 0-4. 0平米/升環(huán)氧樹脂 膠粘劑。
[0011] 本實用新型與現(xiàn)有技術相比具有如下優(yōu)點：
[0012] 1、綜合力學性能好，抗折性能和抗沖擊性能優(yōu)異。本實用新型是由上面層的彈性 混凝土層和下面層的鋼纖維混凝土層組成的復合結構，彈性混凝土是以環(huán)氧樹脂膠粘劑為 膠結料，以廢舊橡膠顆粒、廢舊橡膠粉和硫酸鈣晶須為填充料，利用環(huán)氧樹脂固化物優(yōu)異的 耐水性，耐油性和力學性能、廢舊橡膠顆粒和廢舊橡膠粉優(yōu)異的彈性和韌性、硫酸鈣晶須作 為無機纖維增強材料極優(yōu)良的物理化學性質和機械性能，三者協(xié)同作用，同時結合鋼纖維 混凝土優(yōu)異的力學性能，賦予本實用新型良好的綜合力學性能，優(yōu)異的抗折性能和抗沖擊 性能。
[0013] 2、粘結強度高，耐久性好。本實用新型在彈性混凝土層與鋼纖維混凝土層之間，以 及橋梁伸縮縫預留槽與混凝土接觸面之間都設有環(huán)氧樹脂膠粘劑粘結層，利用環(huán)氧樹脂膠 粘劑超強的粘結力，賦予本實用新型與梁板、鋪裝層、預埋筋、型鋼等各界面優(yōu)異的粘結強 度，提高橋梁伸縮縫裝置結構的整體性，延長其使用壽命。
[0014] 3、耐磨、吸震和降噪性能良好。本實用新型上面層的彈性混凝土是以環(huán)氧樹脂膠 粘劑為膠結料，以廢舊橡膠顆粒和廢舊橡膠粉為填充料，利用環(huán)氧樹脂膠粘劑超強的粘結 力，橡膠顆粒和橡膠粉優(yōu)異的耐磨性能、彈性和韌性，賦予本實用新型良好的耐磨、吸震和 降噪性能。
[0015] 4、施工性能好，開放交通時間短。本實用新型上面層的彈性混凝土是以環(huán)氧樹脂 膠粘劑為膠結料，利用環(huán)氧樹脂膠粘劑體系粘度、凝膠時間和固化速率可控的特點，賦予本 實用新型優(yōu)異的施工性能，超快的強度增長率和較高的早期強度，顯著縮短開放交通時間。
[0016] 5、環(huán)保效益顯著。以廢舊橡膠顆粒和廢舊橡膠粉作為填充料，進一步擴大了廢舊 輪胎再生利用的途徑，對解決廢舊輪胎處治所引起的社會問題和環(huán)保問題具有積極的現(xiàn)實 意義。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017] 圖1.本實用新型設計的橋梁伸縮縫過渡區(qū)混凝土結構剖視示意圖；1-彈性混凝 土層，2-鋼纖維混凝土層，3-粘結劑層，4-橋梁伸縮縫預留槽。

【具體實施方式】
[0018] 為了更好地理解本發(fā)明，下面結合實施例進一步闡明本發(fā)明的內容，但本發(fā)明的 內容并不局限于下面的實施例。以下各實施例中所述的份數(shù)為質量份。
[0019] 實施例1 :
[0020] 本實用新型設計的橋梁伸縮縫過渡區(qū)混凝土結構包括彈性混凝土層1和鋼纖維 混凝土層2,彈性混凝土層1位于鋼纖維混凝土層2上方；在彈性混凝土層1與鋼纖維混凝 土層2之間，以及橋梁伸縮縫預留槽4與彈性混凝土層1和鋼纖維混凝土層2接觸面之間 都設有粘結劑層3。
[0021] 彈性混凝土是以環(huán)氧樹脂膠粘劑為膠結料，以廢舊橡膠顆粒、廢舊橡膠粉和晶須 為集料組成的混合料，其中廢舊橡膠顆粒為廢舊卡車輪胎粉碎處理得到的2-4mm黑色橡膠 顆粒，廢舊橡膠粉為廢舊卡車輪胎粉碎研磨處理得到的20目-80目黑色橡膠粉，晶須為硫 酸鈣晶須，平均直徑為1-8 μ m，平均長度為50-200 μ m ;彈性混凝土層的厚度為4cm ;粘結劑 層為環(huán)氧樹脂膠粘劑涂層，涂層覆蓋率為3. 0平米/升環(huán)氧樹脂膠粘劑。
[0022] 彈性混凝土由A、B、C三組分組成，其制備方法如下：
[0023] 1) A組分的制備：將環(huán)氧樹脂E-44100份、丙烯基縮水甘油醚10份、超細廢舊橡 膠粉10份、BYK-066N0. 1份；BYK-1630. 1份，依次加入高速分散釜中，分散盤轉速1000轉/ 分鐘，分散30分鐘后即得A組分，包裝儲存；所述超細廢舊橡膠粉為廢舊卡車輪胎采用液氮 低溫冷凍破碎法加工而成的精細膠粉，其表面經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑KH560改性，粒度為150目-200 目；
[0024] 2)B組分的制備：將651 #低分子聚酰胺100份、DMP-3010份、偶聯(lián)劑KH-5501 份，依次加入反應釜中，攪拌均勻即得B組分，包裝儲存；
[0025] 3)C組分的制備：將廢舊橡膠顆粒100份、廢舊橡膠粉200份、硫酸鈣晶須10份， 依次加入反應釜中，攪拌均勻即得C組分，包裝儲存；所述廢舊橡膠顆粒為廢舊卡車輪胎粉 碎處理得到的2-4mm黑色橡膠顆粒；廢舊橡膠粉為廢舊卡車輪胎粉碎研磨處理得到的20 目-80目黑色橡膠粉；硫酸鈣晶須平均直徑為1-8 μ m，平均長度為50-200 μ m ;
[0026] 4)彈性混凝土的制備：按質量配比A:B:C = 1:0.6:3稱取各組分，首先將A組分 與B組分混合，攪拌均勻，最后加入C組分，攪和均勻即得彈性混凝土。
[0027] 實施例2 :
[0028] 本實用新型設計的橋梁伸縮縫過渡區(qū)混凝土結構包括彈性混凝土層1和鋼纖維 混凝土層2,彈性混凝土層1位于鋼纖維混凝土層2上方；在彈性混凝土層1與鋼纖維混凝 土層2之間，以及橋梁伸縮縫預留槽4與彈性混凝土層1和鋼纖維混凝土層2接觸面之間 都設有粘結劑層3。
[0029] 彈性混凝土是以環(huán)氧樹脂膠粘劑為膠結料，以廢舊橡膠顆粒、廢舊橡膠粉和晶須 為集料組成的混合料，其中廢舊橡膠顆粒為廢舊卡車輪胎粉碎處理得到的2-4mm黑色橡膠 顆粒，廢舊橡膠粉為廢舊卡車輪胎粉碎研磨處理得到的20目-80目黑色橡膠粉，晶須為硫 酸鈣晶須，平均直徑為1-8 μ m，平均長度為50-200 μ m ;彈性混凝土層的厚度為6cm ;粘結劑 層為環(huán)氧樹脂膠粘劑涂層，涂層覆蓋率為3. 5平米/升環(huán)氧樹脂膠粘劑。
[0030] 彈性混凝土由A、B、C三組分組成，其制備方法如下：
[0031] 1) A組分的制備：將環(huán)氧樹脂E-51100份、正丁基縮水甘油醚20份、超細廢舊橡 膠粉50份、BYK-066N0. 1份；BYK-1630. 1份，依次加入高速分散釜中，分散盤轉速1200轉/ 分鐘，分散40分鐘后即得A組分，包裝儲存；所述超細廢舊橡膠粉為廢舊卡車輪胎采用液氮 低溫冷凍破碎法加工而成的精細膠粉，其表面經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑KH560改性，粒度為150目-200 目；
[0032] 2)B組分的制備：將改性脂肪胺1622T100份（北京清大奇士新材料技術有限公司 生產(chǎn)）、DMP-305份、偶聯(lián)劑KH-5503份，依次加入反應釜中，攪拌均勻即得B組分，包裝 儲存；
[0033] 3)C組分的制備：將廢舊橡膠顆粒100份、廢舊橡膠粉400份、硫酸鈣晶須30份， 依次加入反應釜中，攪拌均勻即得C組分，包裝儲存；所述廢舊橡膠顆粒為廢舊卡車輪胎粉 碎處理得到的2-4mm黑色橡膠顆粒；廢舊橡膠粉為廢舊卡車輪胎粉碎研磨處理得到的20 目-80目黑色橡膠粉；硫酸鈣晶須平均直徑為1-8 μ m，平均長度為50-200 μ m ;
[0034] 4)彈性混凝土的制備：按質量配比A:B:C = 1:0. 2:6稱取各組分，首先將A組分 與B組分混合，攪拌均勻，最后加入C組分，攪和均勻即得彈性混凝土。
[0035] 實施例3 :
[0036] 本實用新型設計的橋梁伸縮縫過渡區(qū)混凝土結構包括彈性混凝土層1和鋼纖維 混凝土層2,彈性混凝土層1位于鋼纖維混凝土層2上方；在彈性混凝土層1與鋼纖維混凝 土層2之間，以及橋梁伸縮縫預留槽4與彈性混凝土層1和鋼纖維混凝土層2接觸面之間 都設有粘結劑層3。
[0037] 彈性混凝土是以環(huán)氧樹脂膠粘劑為膠結料，以廢舊橡膠顆粒、廢舊橡膠粉和晶須 為集料組成的混合料，其中廢舊橡膠顆粒為廢舊卡車輪胎粉碎處理得到的2-4mm黑色橡膠 顆粒，廢舊橡膠粉為廢舊卡車輪胎粉碎研磨處理得到的20目-80目黑色橡膠粉，晶須為硫 酸鈣晶須，平均直徑為1-8 μ m，平均長度為50-200 μ m ;彈性混凝土層的厚度為10cm ;粘結 劑層為環(huán)氧樹脂膠粘劑涂層，涂層覆蓋率為4. 0平米/升環(huán)氧樹脂膠粘劑。
[0038] 彈性混凝土由A、B、C三組分組成，其制備方法如下：
[0039] 1)A組分的制備：將雙酚F環(huán)氧樹脂NPEF-170100份、超細廢舊橡膠粉30份、 BYK-066N0. 2份；BYK-1630. 2份，依次加入高速分散釜中，分散盤轉速1100轉/分鐘，分散 50分鐘后即得A組分，包裝儲存；所述超細廢舊橡膠粉為廢舊卡車輪胎采用液氮低溫冷凍 破碎法加工而成的精細膠粉，其表面經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑KH560改性，粒度為150目-200目；
[0040] 2)B組分的制備：將改性酚醛胺T5100份（河南省天擇實業(yè)有限責任公司生產(chǎn)）、 偶聯(lián)劑KH-5503份，依次加入反應釜中，攪拌均勻即得B組分，包裝儲存；
[0041] 3)C組分的制備：將廢舊橡膠顆粒100份、廢舊橡膠粉300份、硫酸鈣晶須20份， 依次加入反應釜中，攪拌均勻即得C組分，包裝儲存；所述廢舊橡膠顆粒為廢舊卡車輪胎粉 碎處理得到的2-4mm黑色橡膠顆粒；廢舊橡膠粉為廢舊卡車輪胎粉碎研磨處理得到的20 目-80目黑色橡膠粉；硫酸鈣晶須平均直徑為1-8 μ m，平均長度為50-200 μ m ;
[0042] 4)彈性混凝土的制備：按質量配比A:B:C= 1:0.3:5稱取各組分，首先將A組分 與B組分混合，攪拌均勻，最后加入C組分，攪和均勻即得彈性混凝土。
[0043] 上述實施例1-3中，橋梁伸縮縫過渡區(qū)混凝土結構的施工工藝，包括如下步驟：
[0044] 1)清理橋梁伸縮縫周邊松散、脆弱、破碎、惡化、分層的劣質混凝土，保證混凝土基 層清潔、良好、耐用；
[0045] 2)在橋梁伸縮縫預留槽與待澆筑的鋼纖維混凝土接觸面之間涂刷一層環(huán)氧樹脂 膠粘劑，然后澆筑鋼纖維混凝土層，養(yǎng)護時間為4天；
[0046] 3)在鋼纖維混凝土層上表面，以及橋梁伸縮縫預留槽與待澆筑的彈性混凝土接觸 面之間涂刷一層環(huán)氧樹脂膠粘劑，然后填筑彈性混凝土層，用刮板攤平并手夯或機夯完成 彈性混凝土層鋪設。彈性混凝土的施工溫度為l〇°C _40°C，適用期為40-60分鐘，灌注料在 15分鐘內完成鋪設，6-8小時即可恢復交通。
【權利要求】
1. 一種橋梁伸縮縫過渡區(qū)混凝土結構，其特征在于，所述混凝土結構包括彈性混凝土 層（1)和鋼纖維混凝土層（2)，彈性混凝土層（1)位于鋼纖維混凝土層（2)上方；在彈性混 凝土層（1)與鋼纖維混凝土層（2)之間，以及橋梁伸縮縫預留槽（4)與彈性混凝土層（1) 和鋼纖維混凝土層（2)接觸面之間都設有粘結劑層（3)。
2. 根據(jù)權利要求1所述的橋梁伸縮縫過渡區(qū)混凝土結構，其特征在于，所述彈性混凝 土層的厚度為4-10cm。
3. 根據(jù)權利要求1所述的橋梁伸縮縫過渡區(qū)混凝土結構，其特征在于，所述粘結劑層 為環(huán)氧樹脂膠粘劑涂層，涂層覆蓋率為3. 0-4. 0平米/升環(huán)氧樹脂膠粘劑。
【文檔編號】E01D19/06GK203878467SQ201420237789
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2014年5月9日 優(yōu)先權日:2014年5月9日
【發(fā)明者】舒興旺, 申力濤, 崔東霞, 杜素軍, 辛潤勤 申請人:山西省交通科學研究院