專利名稱：橋梁伸縮縫嵌縫彈性混凝土及其制備方法
技術領域：
本發明屬于彈性混凝土，尤其涉及一種橋梁伸縮縫嵌縫彈性混凝土及其制備方法。
背景技術：
彈性混凝土是一種把橡膠顆粒作為水泥混凝土的組成材料配制而成的新型混凝土，彈性混凝土不僅有彈性，而且有較高的強度、非常好的耐磨性能，以及很高的軟化溫度。橋梁伸縮縫是為了保證橋跨結構在氣溫變化、活載作用、混凝土收縮和徐變等影響下能自由變形，一般設置在橋梁的相鄰兩橋跨之間以及在梁端與橋臺背墻之間的伸縮裝置。傳統橋梁伸縮縫最大的弱點在于橋梁伸縮縫兩邊的混凝土受車輛沖擊易產生應力集中而造成破壞，從而影響伸縮縫性能。
傳統彈性混凝土的最大缺點是摻入橡膠顆粒的彈性混凝土強度會有明顯的降低，并且由于橡膠顆粒與混凝土的彈性模量相差較大，前者為有機材料，而后者為無機材料，故二者粘結性能較差。
彈性混凝土伸縮縫的國內外發明現狀。目前為止，美國布朗公司已經發明了“DelcreteTM彈性混凝土伸縮縫”，他們利用自己獨特的配方將彈性混凝土應用于橋梁伸縮縫；另外美國還有一種相似產品為“萬寶牌彈性混凝土伸縮縫”，其伸縮逢安裝所使用的BEJ彈性混凝土是由特殊骨料及雙組份的聚氨脂彈性混凝土粘合劑一起攪拌形成。以上兩種彈性混凝土伸縮縫共同的缺點是不能很好地解決橡膠顆粒和混凝土之間的粘結性能，強度相對較低。本發明申請人曾發表過題為《新型彈性混凝土試驗研究及應用前景》的論文，提出了為了解決彈性混凝土強度下降的難題，應用偶聯劑及乳化橡膠乳液進行改性處理，對其物理力學性能進行試驗研究；其應用前景隨著橡膠顆粒量增加，力學性能下降明顯，但變形量增大；偶聯劑和乳化橡膠的摻入對力學性能、抗沖擊性能及耐磨性都會有較大提高；論文只是提出了一種展望，沒能很好地解決各組分組成問題及具體的制備方法。
發明內容
本發明是為了克服現有技術中的不足，提供一種橋梁伸縮縫嵌縫彈性混凝土及其制備方法，利用鈦酸酯偶聯劑、鋁酸酯偶聯劑、硅烷偶聯劑、木質素偶聯劑、乳化橡膠乳液、氫氧化鈉溶液等化學試劑對橡膠顆粒混凝土進行改性，并應用于橋梁伸縮縫，其很大的彈性變形量和極大的抗沖擊耐磨的能力和強度高等顯著的特點，很好地解決了車輛沖擊產生的集中應力而造成橋梁伸縮縫破壞的問題。
本發明為實現上述目的，通過以下技術方案實現一種橋梁伸縮縫嵌縫彈性混凝土，其特征是強度高、變形量大的彈性混凝土，其組分為，按重量比計(Kg/m3) 水灰比為0.4-0.5， 所述橋梁伸縮縫嵌縫彈性混凝土的制備方法，其特征是具體步驟如下第一步橡膠顆粒表面改性 1、按配方稱取橡膠顆粒，利用氫氧化鈉溶液進行表面清洗； 2、在40-60度左右的水浴中向容器內加入偶聯劑，并加入無水乙醇，攪拌至偶聯劑溶入酒精中，無水乙醇加入量以將偶聯劑全部溶入為準； 3、將清洗后的橡膠顆粒放入攪拌機中加熱，在60-70℃溫度下加熱攪拌，并在攪拌過程中逐漸加入稀釋的偶聯劑，攪拌10分鐘后取出室溫干燥； 第二步彈性混凝土的制備 按配方將原料放入混凝土攪拌機中進行攪拌，并在攪拌過程中按配方逐漸加入乳化橡膠乳液，即可制得彈性混凝土。
配方中的鈦酸酯偶聯劑、鋁酸酯偶聯劑、硅烷偶聯劑、木質素偶聯劑、乳化橡膠乳液、氫氧化鈉溶液等化學試劑均為市售商品，原料來源充足。
有益效果首次利用鈦酸酯偶聯劑、鋁酸酯偶聯劑、硅烷偶聯劑、木質素偶聯劑、乳化橡膠乳液、氫氧化鈉溶液等化學試劑對彈性混凝土進行改性，研制出新型彈性混凝土；并研究了新型彈性混凝土的變形量、抗壓強度、抗折強度、抗沖磨強度及彈性模量等力學性能；配制出最佳配合比的彈性混凝土。首次將新型彈性混凝土應用于橋梁伸縮縫，其很好的變形量和極大的抗沖耐磨強度較好地解決了傳統橋梁伸縮縫所遇到的難題，并提出了施工工藝，為實際工程應用奠定基礎。
圖1是彈性混凝土應用于變形量較小的橋梁伸縮縫示意圖； 圖2是彈性混凝土應用于變形量較大的橋梁伸縮縫示意圖。
具體實施例方式 以下結合較佳實施例，對依據本發明提供的具體實施方式
詳述如下。
實施例1 一種橋梁伸縮縫嵌縫的變形量很大彈性混凝土，應用于變形量較小的橋梁伸縮縫；其組分為，按重量比計(Kg/m3)，水灰比為0.40， 實施例2 一種橋梁伸縮縫嵌縫的變形量很大彈性混凝土，應用于變形量較小的橋梁伸縮縫；其組分為，按重量比計(Kg/m3)，水灰比為0.45， 實施例3 一種橋梁伸縮縫嵌縫的變形量很大彈性混凝土，應用于變形量較小的橋梁伸縮縫；其組分為，按重量比計(Kg/m3)，水灰比為0.50，
詳見附圖1上述組分橡膠顆粒摻量已達到主料的80％左右，故彈性混凝土的變形量很大，應用時可以不再和傳統橋梁伸縮縫一起應用，應用時直接填充里邊，不再加型鋼伸縮縫；直接將其填充在橋梁變形縫中即可。圖1中行車道鋪裝層1，彈性混凝土2、行車道構件3。
實施例4 一種橋梁伸縮縫嵌縫的強度很高彈性混凝土，應用于變形量較大的橋梁伸縮縫；其組分為，按重量比計(Kg/m3)水灰比為0.40， 實施例5 一種橋梁伸縮縫嵌縫的強度很高彈性混凝土，應用于變形量較大的橋梁伸縮縫；其組分為，按重量比計(Kg/m3)，水灰比為0.45， 實施例6 一種橋梁伸縮縫嵌縫的強度很高彈性混凝土，應用于變形量較大的橋梁伸縮縫；其組分為，按重量比計(Kg/m3)，水灰比為0.50，
詳見附圖2，上述組分橡膠顆粒摻量占主料的20％左右，故彈性混凝土的強度很高，應用時和傳統的型鋼橋梁伸縮縫一起應用。圖2中行車道鋪裝層1，彈性混凝土2、行車道構件3上層鋅鐵皮4、上層鋅鐵皮5。
上述各種橋梁伸縮縫嵌縫彈性混凝土的制備方法，具體步驟如下 第一步橡膠顆粒表面改性 1、按配方稱取橡膠顆粒，利用氫氧化鈉溶液進行表面清洗； 2、在40-60度左右的水浴中向容器內加入偶聯劑，并加入無水乙醇，攪拌至偶聯劑溶入酒精中，無水乙醇加入量以將偶聯劑全部溶入為準； 3、將清洗后的橡膠顆粒放入加熱攪拌機中，在60-70左右溫度下加熱攪拌，并在攪拌過程中逐漸加入稀釋的偶聯劑，攪拌10分鐘后取出室溫干燥； 第二步彈性混凝土的制備 按配方將原料放入混凝土攪拌機中進行攪拌，并在攪拌過程中按配方逐漸加入乳化橡膠乳液，即可制得彈性混凝土。
橋梁伸縮縫嵌縫彈性混凝土試驗過程 彈性混凝土伸縮縫核心技術是彈性混凝土，故課題組人員對彈性混凝土做了大量反復試驗，以求出最佳配合比及最佳外加劑摻量。課題組對橡膠顆粒摻量分別為20％、30％、80％的彈性混凝土進行了試驗研究；首次利用鈦酸酯偶聯劑、鋁酸酯偶聯劑、硅烷偶聯劑、木質素偶聯劑、乳化橡膠乳液、氫氧化鈉溶液等作為外加劑對彈性混凝土進行改性試驗，取得了良好的試驗結果。研制出強度高、變形量大的彈性混凝土，并將其應用于橋梁伸縮縫。(試驗數據見附表) 彈性混凝土伸縮縫試驗用原材料
彈性混凝土伸縮縫試驗步驟 第一步橡膠顆粒表面改性 1、按配方稱取橡膠顆粒，利用氫氧化鈉溶液進行表面清洗； 2、在40-60度左右的水浴中向容器內加入偶聯劑，并加入無水乙醇，攪拌至偶聯劑溶入酒精中，無水乙醇加入量以將偶聯劑全部溶入為準； 3、將清洗后的橡膠顆粒放入加熱攪拌機中，在60-70左右溫度下加熱攪拌，并在攪拌過程中逐漸加入稀釋的偶聯劑，攪拌10分鐘后取出室溫干燥； 第二步混凝土試塊制備 按配方將原料放入混凝土攪拌機中進行攪拌，在攪拌過程中加入乳化橡膠乳液； 在振動臺上振動密實成型，制備試塊； 24小時后拆模，立即搬入標準養護室養護。
第三步力學性能測試 測定7天力學性能； 測定28天力學性能。
彈性混凝土力學性能 表1彈性混凝土力學性能
彈性混凝土作用機理 普通混凝土的強度主要取決于漿體的強度及其與骨料表面的黏結強度。橡膠顆粒作為高彈性的有機物質，不參與漿體強度形成的化學反應，其分散于漿體和骨料結合的黏結面上，削弱混凝土的強度及彈性模量。但加入偶聯劑試塊的力學性能明顯得到改善。這是因為偶聯劑分子中含有兩種不同化學性質的基團，我們用通式XY表示。X、Y為兩類反應特征不同的活性基團，其中X易與無機物或礦物質進行結合，它可進行水解反應并生成能夠與無機材料發生化學反應的基團，并且吸附在材料的表面，從而提高與無機材料的親和性。而Y則易與有機物進行結合。正是由于偶聯劑分子存在著親有機和親無機兩種功能團，可以把兩種不同化學結構類型和親和力相差很大的材料在界面連接起來，從而增強有機材料與無機材料之間的結合，表現為提高了彈性混凝土的力學性能。乳化橡膠作為一種柔性材料，能使彈性混凝土中的膠結材料的交聯反應加速及交聯密度增大，從而使混凝土失粘時間縮短，力學性能和耐磨性能得到提高。
彈性混凝土伸縮縫施工技術 1、應用于變形量較小的橋梁伸縮縫彈性混凝土，作為彈性體應用于橋梁伸縮縫施工工藝 1)預留澆注彈性混凝土預留槽的深度不小于45mm、寬度應不小于200mm、長度應滿足設計圖要求； 2)在整個作業面進行打毛處理，隨后用壓縮空氣清理各種雜物； 3)用泡沫塑料嵌在梁端與梁端之間的間隙，防止彈性混凝土流失； 4)在澆注彈性混凝土前對作業面進行干燥處理； 5)在澆注彈性混凝土前，要對整個澆注區表面涂抹表面粘結劑； 6)彈性混凝土各原材料應干燥和在不同容器內稱重并嚴格按照配合比進行拌和； 7)攪拌均勻的彈性混凝土應立刻澆注到位，并及時抹平； 8)養護。
2、應用于變形量較大的橋梁伸縮縫的彈性混凝土，應用于型鋼伸縮縫施工工藝 1)按照設計圖紙提供的尺寸，在梁端(或板端)與梁端，梁端與橋臺處預留安裝伸縮裝置的預留槽。按圖紙要求預埋好錨固鋼筋或膨脹錨定螺栓，并安裝好伸縮縫； 2)對整個粘結面進行噴砂處理，隨后用壓縮空氣進行全面清理； 3)在安裝前澆注區必須進行干燥處理，以保持整個澆注區干燥無水分； 4)澆注彈性混凝土前，要在整個澆注區(包括鋼件)涂抹表面粘結劑； 5)彈性混凝土的各原材料應在不同容器中稱量，并按照配合比進行混合； 6)混合均勻的彈性混凝土即澆注到位，并及時抹平。
7)養護。
橋梁伸縮縫嵌縫彈性混凝土試驗數據附表 第一組基準 表1.1.1普通混凝土配合比 表1.1.2普通混凝土實際用量 表1.1.3普通混凝土力學性能試驗數據記錄
表1.2.1彈性混凝土配合比 表1.2.2彈性混凝土實際用量 表1.2.3混凝土力學性能試驗數據記錄 第二組橡膠顆粒取代集料體積為20％的彈性混凝土 表2.1.1彈性混凝土配合比
表2.1.2彈性混凝土實際用量 表2.1.3混凝土力學性能試驗數據記錄 表2.2.1彈性混凝土配合比 表2.2.2彈性混凝土實際用量 表2.2.3混凝土力學性能試驗數據記錄 表2.3.1彈性混凝土配合比 表2.3.2彈性混凝土實際用量 表2.3.3混凝土力學性能試驗數據記錄
表2.4.1彈性混凝土配合比 表2.4.2彈性混凝土實際用量 表2.4.3混凝土力學性能試驗數據記錄 表2.5.1彈性混凝土配合比 表2.5.2彈性混凝土實際用量 表2.5.3混凝土力學性能試驗數據記錄 表2.6.1彈性混凝土配合比 表2.6.2彈性混凝土實際用量 表2.6.3混凝土力學性能試驗數據記錄 表2.7.1彈性混凝土配合比 表2.7.2彈性混凝土實際用量 表2.7.3混凝土力學性能試驗數據記錄 第三組橡膠顆粒取代集料為30％的彈性混凝土 表3.1.1彈性混凝土配合比 表3.1.2彈性混凝土實際用量 表3.1.3混凝土力學性能試驗數據記錄 表3.2.1彈性混凝土配合比 表3.2.2彈性混凝土實際用量 表3.2.3混凝土力學性能試驗數據記錄 表3.3.1彈性混凝土配合比 表3.3.2彈性混凝土實際用量 表3.3.3混凝土力學性能試驗數據記錄 表3.4.1彈性混凝土配合比 表3.4.2彈性混凝土實際用量 表3.4.3混凝土力學性能試驗數據記錄 表3.5.1彈性混凝土配合比 表3.5.2彈性混凝土實際用量 表3.5.3混凝土力學性能試驗數據記錄 表3.6.1彈性混凝土配合比 表3.6.2彈性混凝土實際用量 表3.6.3混凝土力學性能試驗數據記錄 表3.7.1彈性混凝土配合比 表3.7.2彈性混凝土實際用量 表3.7.3混凝土力學性能試驗數據記錄 第四組橡膠顆粒取代集料為80％的彈性混凝土 表4.1.1彈性混凝土配合比 表4.1.2彈性混凝土實際用量 表4.1.3混凝土力學性能試驗數據記錄
表4.2.1彈性混凝土配合比 表4.2.2彈性混凝土實際用量 表4.2.3混凝土力學性能試驗數據記錄 4.3.1彈性混凝土配合比 表4.3.2彈性混凝土實際用量 表4.3.3混凝土力學性能試驗數據記錄 表4.4.1彈性混凝土配合比 表4.4.2彈性混凝土實際用量 表4.4.3混凝土力學性能試驗數據記錄 表4.5.1彈性混凝土配合比 表4.5.2彈性混凝土實際用量 4.5.3混凝土力學性能試驗數據記錄 表4.6.1彈性混凝土配合比 表4.6.2彈性混凝土實際用量 表4.6.3混凝土力學性能試驗數據記錄 表4.7.1彈性混凝土配合比 表4.7.2彈性混凝土實際用量 表4.7.3混凝土力學性能試驗數據記錄 以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，并非對本發明的結構作任何形式上的限制。凡是依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發明的技術方案的范圍內。
權利要求
1.權利要求1
一種橋梁伸縮縫嵌縫彈性混凝土，其特征是其組分為，按重量比計Kg/m3，水灰比為0.4-0.5，
水泥400-550，沙100-600，石200-1000，
橡膠顆粒100-500，
二硬脂酰氧異丙氧-鋁酸酯偶聯劑0-3
乙烯基三乙氧-硅烷偶聯劑0-3
木質素偶聯劑0-3
異丙基三二辛基磷酸酰氧基-鈦酸酯偶聯劑0-3
乳化橡膠20-300。
2.權利要求2
根據權利要求1所述的橋梁伸縮縫嵌縫彈性混凝土的制備方法，其特征是具體步驟如下
第一步橡膠顆粒表面改性
1、按配方稱取橡膠顆粒，利用濃度為1％的氫氧化鈉溶液進行表面清洗；
在40-60度左右的水浴中向容器內加入偶聯劑，再加入無水乙醇，攪拌至偶聯劑溶入酒精中，無水乙醇加入量以將偶聯劑全部溶入為準；
3、將清洗后的橡膠顆粒放入攪拌機中加熱，在60-70℃溫度下加熱攪拌，并在攪拌過程中逐漸加入稀釋的偶聯劑，攪拌10分鐘后取出室溫干燥；
第二步彈性混凝土的制備
按配方將原料放入混凝土攪拌機中進行攪拌，并在攪拌過程中按配方逐漸加入乳化橡膠乳液，即可制得彈性混凝土。
全文摘要
本發明涉及一種橋梁伸縮縫嵌縫彈性混凝土，其特征是水灰比為0.4-0.5，其組分為，水泥400-550、沙100-600、石200-1000、橡膠顆粒100-500、乳化橡膠20-300、二硬脂酰氧異丙氧基0-3、乙烯基三乙氧基0-3、木質素偶聯劑0-3、異丙基三二辛基磷酸酰氧基0-3。其制備方法利用濃度為1％的氫氧化鈉溶液對橡膠顆粒表面進行清洗處理；在40-60度的水浴中向容器內加入偶聯劑，再加入無水乙醇，攪拌至偶聯劑全部溶入酒精中；將上述橡膠顆粒放入攪拌機中加熱，加熱至60-70度，攪拌，并逐漸加入稀釋的偶聯劑，攪拌10分鐘后取出室溫干燥；將原料放入混凝土攪拌機中進行攪拌，并加入乳化橡膠乳液，即得。有益效果制備的彈性混凝土具有很好的變形量和極大的抗沖耐磨強度；將其應用于橋梁伸縮縫中效果良好。
文檔編號C04B28/00GK101767967SQ201010300199
公開日2010年7月7日 申請日期2010年1月12日 優先權日2010年1月12日
發明者李自林, 趙曉輝, 李長虹, 喻春林, 周培遠, 高偉明, 石紹立 申請人:天津城市建設學院