一種輕質冷拌樹脂鋼橋面鋪裝材料的制作方法
【專利摘要】本發明提供了一種輕質冷拌樹脂鋼橋面鋪裝材料，該鋼橋面鋪裝材料由冷拌樹脂、礦料和纖維組成；冷拌樹脂與礦料的質量比為11～20:100；礦料包括輕質高強粗集料、細集料和礦粉；輕質高強粗集料在所述礦料中的質量百分比為20%～45%；纖維采用短鋼纖維，總質量為鋼橋面鋪裝材料質量的千分之五至千分之二十。本發明鋼橋面鋪裝材料密度小，性能高，可在保持橋面鋪裝結構厚度不變的前提下起到減小鋼橋面恒載的作用；或者在保持橋面恒載不變的條件下通過提高鋪裝層結構厚度起到增加橋面系剛度的作用。
【專利說明】一種輕質冷拌樹脂鋼橋面鋪裝材料
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種鋼橋面鋪裝材料，具體涉及一種高韌輕質樹脂混凝土鋼橋面鋪裝材料。
【背景技術】
[0002]20世紀90年代初，隨著經濟高速發展，國內陸續建設了大量的跨江、跨河、跨海、鐵路和公路等正交異性板鋼橋，建橋規模目前已居于世界首位，截止到2020年底，僅在長江就將建橋150座以上。由于正交異性板鋼橋具有自重輕、跨越能力大,承載能力高，以及施工方便快捷等優點，近幾年來，我國在跨江、跨河、跨海等大跨徑橋梁以及鐵路、公路等跨線橋梁建設中，越來越多地采用自重較輕的正交異性板鋼橋結構。
[0003]國內近年來在大規模鋼橋建設背后，隱藏著巨大的弊端，最突出的就是正交異性板結構疲勞損傷和橋面鋪裝的早期病害問題。尤其是早期建設的橋梁，其鋼箱梁頂板厚度較薄，只有12mm，存在先天剛度不足的缺陷，比如西陵大橋、江陰大橋、虎門大橋、海滄大槍、白沙洲大橋和軍山大橋等等，僅使用10年左右，鋪裝已經進行了多次甚至數十次的反復頻繁大中修，且已經初步發現了正交異性板構造細節疲勞裂紋現象。
[0004]如何通過正交異性板結構與橋面鋪裝材料一體化設計，提升鋼橋面鋪裝材料耐久性，反之通過橋面鋪裝材料性能的提升對正交異性板結構起到補強作用，同時解決正交異性板結構安全和橋面鋪裝材料耐久性問題，是國內鋼橋面體系亟待解決的關鍵技術難題，是目前研究的熱點與難點。然而，鋼橋面鋪裝作為橋梁建設關鍵工程之一，一直是一項世界性難題，是國內外研究的熱點，至今仍然沒有得到徹底的解決。
[0005]歐、美、日等國家對鋼橋面鋪裝技術的集中研究起始于20世紀50年代，至今已經有60年左右的歷史，而國內對鋼橋面鋪裝技術研究起步較晚，真正意義上的研究起始于1997年的虎門大橋，落后國外近50年。10余年來，國內從早期采用橡膠浙青和SMA等鋪裝技術獲得的經驗教訓后，于20世紀末先后引進了英國Mastic、德國澆注式、美國和日本環氧浙青、日本復合澆注式等鋼橋面鋪裝技術。
[0006]國內外目前對提高正交異性板鋼橋面鋪裝體系的耐久性的理論研究較多，然而相關鋪裝結構與材料的開發，以及工程應用相對較少。近年來，國內外通過有限元力學理論計算，提出了通過提高鋪裝層模量和厚度、粘結層材料剛度，會改善正交異性板和橋面鋪裝的受力情況，從而達到延長鋪裝體系結構耐久性的目的。然而此類研究僅局限于理論計算，針對鋪裝結構和材料的實質性開發幾乎為空白。
【發明內容】
[0007]本發明的目的是為了解決現有技術中存在的缺陷，提供一種聞|旲量、能有效提聞鋪裝厚度或者減輕鋪裝重量的鋼橋面鋪裝材料。
[0008]為了達到上述目的，本發明提供了一種輕質冷拌樹脂鋼橋面鋪裝材料，該鋼橋面鋪裝材料由冷拌樹脂、礦料和鋼纖維組成；冷拌樹脂與礦料的質量比為11?20:100 ;礦料包括輕質高強粗集料、細集料和礦粉；輕質高強粗集料在所述礦料中的質量百分比為20%~45% ;鋼纖維的質量為鋼橋面鋪裝材料質量的千分之五至千分之二十。
[0009]上述礦料中還包括多孔硅藻土，多孔硅藻土在礦料中的質量百分比不高于6%。
[0010]冷拌樹脂與礦料的質量比優選16~20:100。
[0011]上述冷拌樹脂由A組分和B組分組成；A組分包含以下重量份數的組分:E51環氧樹脂70~90份，丁基縮水甘油醚8~10份，鈦酸酯偶聯劑f 3份；B組分包含以下重量份數的組分:T31改性胺固化劑80~100份，液體聚硫橡膠5~10份、DBP磷苯二丁酸增韌劑3份、CYH-277環氧增韌劑3~6份，三聚固化促進劑3飛份。
[0012]其中，纖維采用長度為5~15mm、直徑為0.1~θ.2mm的超短束狀微鋼纖維。 [0013]上述礦料粒徑均小于13.2mm ;其中粒徑大于9.5mm的占總重的10%以下,粒徑小于2.36mm的占總重的50%~70%，粒徑小于0.075mm的占總重的10%~20%。
[0014]輕質高強粗集料采用700級以上頁巖碎石型高強陶粒。
[0015]本發明相比現有技術具有以下優點:本發明鋼橋面鋪裝材料中的集料采用超細級配的組合，通過高摻量的輕集料，能有效減小鋪裝材料的密度(從2.6kg/m3減小到1.9 kg/m3)，在保證鋪裝層恒載不變的情況下，提高鋪裝厚度20%以上，從而提高了鋼橋面系的整體剛度，減小荷載作用下的撓度，提高了鋪裝結構的耐久性。本發明鋼橋面鋪裝材料密度小，性能高，同時采用冷拌樹脂可冷拌冷鋪，且養護時間短，可起到減小鋼橋面恒載或提高鋼橋面鋪裝厚度的作用。
[0016]由于輕質粗集料和多孔硅藻土具有較大的比表面積，本發明鋼橋面鋪裝材料采用高摻量的冷拌樹脂，可有效浸潤輕集料表面的微小空隙，提高裹覆性和韌性；同時輕質粗集料強度相對一般石料要低很多，采用高摻量的膠結料和礦粉含量，從而提供較多的膠泥，在混合料碾壓過程中能夠對輕集料起到受壓緩沖作用，減少碎石受碾壓破損；同時高摻量膠泥和輕質集料，可以形成高韌性混合料，提高疲勞壽命；加入鋼纖維，可以發揮鋼纖維和樹脂材料的高粘結作用，通過鋼纖維的高延展性彌補樹脂材料的脆性，從而提高鋪裝材料抗拉、抗彎強度，并大幅度地提高其韌性和抗沖擊強度；同時，鋼纖維材料具有良好的導熱性能，可以補償和平衡多孔輕集料的保溫作用，改善鋪裝溫度使用條件。
【具體實施方式】
[0017]下面結合具體實施例對本發明輕質冷拌樹脂鋼橋面鋪裝材料進行詳細說明。
[0018]實施例1
輕質鋼橋面鋪裝材料:由冷拌樹脂、礦料和纖維組成。冷拌樹脂與礦料的重量比12:100。冷拌樹脂采用燕寧新材料公司產的ERC型膠結料。礦料組成為:20%的輕質高強粗集料(粒徑為5~13mm，如上海申威800級高強頁巖陶粒)、20%的普通玄武巖細集料(粒徑為3~5mm)，43%的普通玄武巖細集料(粒徑為O~3mm)和17%的石灰巖礦粉。其中粒徑大于9.5mm的占3%、粒徑小于4.75mm的占75%、粒徑小于2.36mm的占59%、粒徑小于0.6mm的占30%、粒徑小于0.075mm的占18%。鋼纖維采用長度為5~15mm、直徑為0.1mm的短鋼纖維，摻量為混合料的千分之五。
[0019]制備及鋪裝過程:在常溫下，取冷拌樹脂、礦料和纖維按比例混合，攪拌均勻后，攤鋪于鋼橋面上，并采用壓路機進行壓實整平，形成混凝土鋪裝層；待鋪裝層養護后，開放交通。
[0020]實施例2
輕質鋼橋面鋪裝材料:由冷拌樹脂、礦料和纖維組成。冷拌樹脂與礦料的重量比15:100。冷拌樹脂采用燕寧新材料公司產的ERC型膠結料。礦料組成為:35%的輕質高強粗集料(粒徑為3~13mm，如上海申威800級高強頁巖陶粒)、47%的普通玄武巖細集料(粒徑為O~3mm)、15%的石灰巖礦粉和3%的娃藻土。鋼纖維米用長度為5~15mm、直徑為0.12mm的短鋼纖維，摻量為混合料的千分之十。
[0021]制備及鋪裝過程:在常溫下，取冷拌樹脂、礦料和纖維按比例混合，攪拌均勻后，攤鋪于鋼橋面上，并采用壓路機進行壓實整平，形成混凝土鋪裝層；待鋪裝層養護后，開放交通。
[0022]實施例3
輕質鋼橋面鋪裝材料:由冷拌樹脂、礦料和纖維組成。冷拌樹脂與集料的重量比20:100。冷拌樹脂由A組分和B組分組成；A組分包含以下重量份數的組分:E51環氧樹脂80份，丁基縮水甘油醚9份，鈦酸酯偶聯劑2份；B組分包含以下重量份數的組分:T31改性胺固化劑90份，液體聚硫橡膠8份、DBP磷苯二丁酸增韌劑2份、CYH-277環氧增韌劑4份，三聚固化促進劑4份。礦料組成為:45%的輕質高強粗集料(粒徑為3~13mm，如上海申威800級高強頁巖陶粒)、35%的普通玄武巖細集料(粒徑為O~3mm)、15%的石灰巖礦粉和5%的娃藻土。纖維米用長度為5 ~15_、直徑為0.2mm的鋼纖維,摻量為混合料的千分之二十。
[0023]制備及鋪裝過程:在常溫下，取冷拌樹脂、礦料和纖維按比例混合，攪拌均勻后，攤鋪于鋼橋面上，并采用壓路機進行壓實整平，形成混凝土鋪裝層；待鋪裝層養護后，開放交通。
[0024]對實施例1至3制備的鋼橋面鋪裝材料進行性能檢測，均符合下表中的性能要求，其中以實施例3制備的鋼橋面鋪裝材料的性能最佳。
[0025]表1輕集料冷拌樹脂混凝土鋼橋面鋪裝材料主要性能要求
【權利要求】
1.一種輕質冷拌樹脂鋼橋面鋪裝材料，其特征在于:所述鋼橋面鋪裝材料由冷拌樹月旨、礦料和纖維組成；所述冷拌樹脂與礦料的質量比為11?20:100 ;所述礦料包括輕質高強粗集料、玄武巖細集料和石灰巖礦粉；所述輕質高強粗集料在所述礦料中的質量百分比為20%?45% ;所述鋼纖維質量為所述鋼橋面鋪裝材料質量的千分之五至千分之二十。
2.根據權利要求1所述的鋼橋面鋪裝材料，其特征在于:所述礦料還包括多孔硅藻土；所述多孔硅藻土在礦料中的質量百分比不高于6%。
3.根據權利要求1或2所述的鋼橋面鋪裝材料，其特征在于:所述冷拌樹脂與礦料的質量比為16?20:100。
4.根據權利要求3所述的鋼橋面鋪裝材料，其特征在于:所述冷拌樹脂由A組分和B組分組成；A組分包含以下重量份數的組分:E51環氧樹脂70?90份，丁基縮水甘油醚8?10份，鈦酸酯偶聯劑f 3份；B組分包含以下重量份數的組分:T31改性胺固化劑80?100份，液體聚硫橡膠5?10份、DBP磷苯二丁酸增韌劑3份、CYH-277環氧增韌劑3?6份，三聚固化促進劑3飛份。
5.根據權利要求3所述的鋼橋面鋪裝材料，其特征在于:所述鋼纖維采用長度為5?15mm、直徑為0.1?0.2mm的超短束狀微鋼纖維。
6.根據權利要求3所述的鋼橋面鋪裝材料，其特征在于:所述礦料的粒徑小于13.2mm ；所述礦料中粒徑大于9.5mm的占總重的10%以下，粒徑小于2.36mm的占總重的50%?70%，粒徑小于0.075mm的占總重的10%?20%。
7.根據權利要求3所述的鋼橋面鋪裝材料，其特征在于:所述輕質高強粗集料采用碎石型頁巖700級以上高強陶粒。
【文檔編號】E01D19/12GK103741599SQ201410001681
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2014年1月3日 優先權日:2014年1月3日
【發明者】張輝, 潘友強, 張志祥, 張健, 朱雷 申請人:江蘇省交通科學研究院股份有限公司