橋面板水性聚氨酯聚合物混凝土及制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及的是一種建筑材料，特別是一種針對橋面板的水性聚氨酯聚合物混凝土。本發明也涉及一種的針對橋面板的水性聚氨酯聚合物混凝土制備方法。
【背景技術】
[0002]橋面板是橋梁結構的一個重要組成部分，橋面板的耐久性直接影響整座橋的耐久性。同時，隨著橋梁跨度的不斷提高，減輕結構自重，也變的十分必要。因此橋面板材料的選擇是十分重要的。普通混凝土橋面板往往因氯離子侵蝕，冰凍和碳化而受損傷。這些損傷雖然最初是淺表面的，隨著時間的推移，他們會延伸至內層結構材料，引起鋼筋腐蝕，威脅整座橋梁的壽命。同時普通混凝土的強度較低，當橋梁跨度較大的時候，會增大結構的自重，對結構的整體安全性能是不利的。因此要求人們開發出耐久性更長，強度更高的橋面板材料。這種添加水性聚氨酯的聚合物混凝土，具有耐磨損，高強，耐久，抗氯離子滲透的優點，從而防止混凝土的凍融破壞和鋼筋銹蝕破壞，使結構的壽命得以延長，從而取得更好的經濟效益。
[0003]目前國內外已經有許多關于橋面板聚合物混凝土的研宄，并有對于該技術研宄和分析的文獻報道:《鋼纖維增強聚合物混凝土橋面鋪裝層修筑技術的研宄》(博士學位論文.華南理工大學，2002，1-2+21.)，采用的是鋼纖維增強聚合物混凝土。鋼纖維增強聚合物混凝土中采用的聚合物是丁苯乳膠乳液進行改性處理的，并且聚合物混凝土中采用的膠結材料是水泥。《鋼纖維聚合物混凝土快速修復橋面技術研宄》(碩士學位論文.長安大學，2002，17+26.)，提到的快速橋面修補混凝土采用的是纖維聚合物混凝土。該種混凝土是利用MG乳液(為一種水泥改性劑，由多種聚合物組成)進行改性處理，并且添加了一定比例的鋼纖維。《預應力玻璃鋼聚合物混凝土橋面板中的設計》(黑龍江交通技，2011，09:215.)，采用的是雙層橋面板:上層采用的是聚酯聚合物混凝土，厚80mm ;下層采用的是普通水泥混凝土配置，并配置受拉鋼筋。但是，這種受拉鋼筋是玻璃纖維增強聚合物筋，并且可以對玻璃鋼筋還可以對聚合物混凝土施加預應力，提高橋面板的抗裂性。公開號為CN 101016727A的專利文件件中公開的“橋面上有聚合物多孔混凝土面層的結構及施工方法”，中提到的聚合物多孔混凝土按照重量配比為:聚合物:填料:碎石=50?200:0?500:1200?2200。其中聚合物為聚合物樹脂、聚合物粉末或聚合物乳液；填料為水泥，粉煤灰等活性填料。公開號為CN 1093069A的專利文件中公開的“聚合物混凝土”中的聚合物混凝土采用的聚合物為環氧樹脂乳液，該種聚合物混凝土測定出來的強度指標，波動較大。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在于提供一種可以有效地解決橋面板在復雜環境下容易受到腐蝕破壞的問題，大大減少在運營過程中的修復費用的橋面板水性聚氨酯聚合物混凝土。本發明的目的還在于提供一種橋面板水性聚氨酯聚合物混凝土的制備方法。
[0005]本發明的橋面板水性聚氨酯聚合物混凝土是由粗骨料、中砂、粉煤灰、硅灰、萘系減水劑、水性聚氨酯以及硅烷偶聯劑制成，各組分重量份數依次為:43.1 %?47.4%、28.9%?30.1%、12.9%?13.8%、3%?3.4%,0.2%?0.25%、7.4%?9.3%、0.1%?
0.15%。
[0006]所述萘系減水劑為β —萘磺酸甲醛縮合物為主要成分的混凝土減水劑。
[0007]所述硅烷偶聯劑為γ -氨丙基三乙氧基為主要成分的硅烷偶聯劑
[0008]所述粗骨料為最大粒徑不超過20mm的石子。
[0009]本發明的橋面板水性聚氨酯聚合物混凝土的制備方法為:
[0010]原料組分包括粗骨料、中砂、粉煤灰、硅灰、萘系減水劑、水性聚氨酯以及硅烷偶聯劑，各組分重量份數依次為:43.1%?47.4%、28.9%?30.1 %、12.9%?13.8%、3%?
3.4%,0.2%?0.25%、7.4%?9.3%、0.1%?0.15% ；
[0011]在常溫下，將干燥的骨料和中砂、粉煤灰、硅灰投入到攪拌機中，攪拌2min，隨后加入水性聚氨酯乳液，再攪拌3min，接著加入硅烷偶聯劑，攪拌lmin，最后加入萘系減水劑，攪拌2min。
[0012]本發明針對普通橋面板容易受到腐蝕破壞，強度低的問題，提供了一種添加水性聚氨酯的聚合物混凝土。這種聚合物混凝土可以有效地解決橋面板在復雜環境下容易受到腐蝕破壞的問題，大大減少了在運營過程中的修復費用。本發明采用水性聚氨酯聚合物代替水泥作為膠結材料，與集料拌合，并添加粉煤灰、硅灰、萘系高效減水劑、硅烷偶聯劑。本發明提供的橋面板水性聚氨酯聚合物混凝土可以運用在對耐久性要求較高，或是修復比較困難，跨度較大的橋面結構。
[0013]本發明提供的水性聚氨酯聚合物混凝土，與傳統的水泥混凝土相比具有以下主要優點:
[0014]第一、強度高，水性聚氨酯薄膜形成于集料的界面上，可以增強集料之間的粘結力。同時由于薄膜相對強度和抗拉韌度較高。因此可以大大改善聚合物混凝土的抗壓，抗彎，抗拉強度，減輕橋面板的厚度，從而減輕結構自重，達到增大結構跨度的目的。其壓縮強度為80?85MPa，彎曲強度為16?19MPa，拉伸強度為11?13MPa。
[0015]第二、耐久性好，由于水性聚氨酯形成的薄膜的毛細孔能阻止水的吸收和滲透，從而可以有效的防止腐蝕介質的進入；其次抗裂能力的提高減少了微裂紋網格的形成，阻止了水分的傳輸；最后添加的硅灰使混凝土中產生高PH介質對鋼筋防銹蝕有保護作用。
[0016]第三、硬化后的聚合物混凝土具有優良的抗滲和抗凍性能。
[0017]第四、制備工藝簡單，施工方便，耐磨性與抗沖擊性能優良。
[0018]第五、加入的粉煤灰以及硅灰屬于工業廢料，另外水性聚氨酯具有不污染，運輸安全等特點。因此使材料具有節能環保的特點。
[0019]第六、水性聚氨酯聚合物混凝土與水泥混凝土或砂漿，石材，金屬，木材等有良好的粘結力。
[0020]第七、運用廣泛:本材料主要用于大跨度，耐久性要求較高或者修復比較困難的橋面結構。另外還可以廣泛運用于海工結構，高速公路，隧道，港口等混凝土工程。
【具體實施方式】
[0021]下面舉例對本發明做更詳細的描述。
[0022]實施例1:最大粒徑不超過20mm的粗骨料，中砂，粉煤灰，硅灰，以β —萘磺酸甲醛縮合物為主要成分的混凝土高效減水劑，含固量為35%的水性聚氨酯以及以γ-氨丙基三乙氧基為主要成分的硅烷偶聯劑，這幾種原料按照重量配比依次為:43.1%,30.1%,13.8%,3.4%,0.2%,9.3%、0.1%。在常溫下，將干燥的骨料和填料投入到強制式攪拌機中，攪拌2min。隨后加入水性聚氨酯乳液，再攪拌3min。接著加入硅烷偶聯劑，攪拌lmin。最后加入萘系高效減水劑，攪拌2min，使拌合物達到均勻狀態，即可進行施工。
[0023]實施例2:最大粒徑不超過20mm的粗骨料，中砂，粉煤灰，硅灰，以β —萘磺酸甲醛縮合物為主要成分的混凝土高效減水劑，含固量為35%的水性聚氨酯以及以γ-氨丙基三乙氧基為主要成分的硅烷偶聯劑，這幾種原料按照重量配比依次為:47.4%、28.9%、12.9%,3.0%,0.25%,7.4%,0.15%。在常溫下，將干燥的骨料和填料投入到強制式攪拌機中，攪拌2min。隨后加入水性聚氨醋乳液，再攪拌3min。接著加入娃燒偶聯劑，攪拌lmin。最后加入萘系高效減水劑，攪拌2min，使拌合物達到均勻狀態，即可進行施工。
[0024]上述實施例是對本發明的進一步說明，但不限制本發明。
【主權項】
1.一種橋面板水性聚氨酯聚合物混凝土，其特征是由粗骨料、中砂、粉煤灰、硅灰、萘系減水劑、水性聚氨酯以及硅烷偶聯劑制成，各組分重量份數依次為:43.1 %?47.4%、28.9%?30.1%、12.9%?13.8%、3%?3.4%,0.2%?0.25%、7.4%?9.3%、0.1%?0.15%。
2.根據權利要求1所述的橋面板水性聚氨酯聚合物混凝土，其特征是:所述萘系減水劑為β —萘磺酸甲醛縮合物為主要成分的混凝土減水劑。
3.根據權利要求1或2所述的橋面板水性聚氨酯聚合物混凝土，其特征是:所述硅烷偶聯劑為γ-氨丙基三乙氧基為主要成分的硅烷偶聯劑。
4.根據權利要求1或2所述的橋面板水性聚氨酯聚合物混凝土，其特征是:所述粗骨料為最大粒徑不超過20mm的石子。
5.根據權利要求3所述的橋面板水性聚氨酯聚合物混凝土，其特征是:所述粗骨料為最大粒徑不超過20mm的石子。
6.一種橋面板水性聚氨酯聚合物混凝土的制備方法，其特征是: 原料組分包括粗骨料、中砂、粉煤灰、硅灰、萘系減水劑、水性聚氨酯以及硅烷偶聯劑，各組分重量份數依次為:43.1%?47.4%、28.9%?30.1 %、12.9%?13.8%、3%?3.4%,0.2%?0.25%、7.4%?9.3%、0.1%?0.15% ； 在常溫下，將干燥的骨料和中砂、粉煤灰、硅灰投入到攪拌機中，攪拌2min，隨后加入水性聚氨酯乳液，再攪拌3min，接著加入硅烷偶聯劑，攪拌lmin，最后加入萘系減水劑，攪拌2min0
7.根據權利要求6所述的橋面板水性聚氨酯聚合物混凝土的制備方法，其特征是:所述萘系減水劑為β —萘磺酸甲醛縮合物為主要成分的混凝土減水劑。
8.根據權利要求6或7所述的橋面板水性聚氨酯聚合物混凝土的制備方法，其特征是:所述硅烷偶聯劑為γ-氨丙基三乙氧基為主要成分的硅烷偶聯劑。
9.根據權利要求6或7所述的橋面板水性聚氨酯聚合物混凝土的制備方法，其特征是:所述粗骨料為最大粒徑不超過20_的石子。
10.根據權利要求9所述的橋面板水性聚氨酯聚合物混凝土的制備方法，其特征是:所述粗骨料為最大粒徑不超過20_的石子。
【專利摘要】本發明提供的是一種橋面板水性聚氨酯聚合物混凝土及制備方法。原料組分包括粗骨料、中砂、粉煤灰、硅灰、萘系減水劑、水性聚氨酯以及硅烷偶聯劑；在常溫下，將干燥的骨料和中砂、粉煤灰、硅灰投入到攪拌機中，攪拌，隨后加入水性聚氨酯乳液，再攪拌，接著加入硅烷偶聯劑，攪拌，最后加入萘系減水劑，攪拌。本發明采用水性聚氨酯聚合物代替水泥作為膠結材料，與集料拌合，并添加粉煤灰、硅灰、萘系高效減水劑、硅烷偶聯劑。本發明提供的橋面板水性聚氨酯聚合物混凝土可以運用在對耐久性要求較高，或是修復比較困難，跨度較大的橋面結構。
【IPC分類】C04B24-42, C04B26-16, C04B14-06, C04B18-08, C04B14-02
【公開號】CN104876474
【申請號】CN201510193948
【發明人】劉宗民, 趙昆璞, 毛繼澤, 徐曉沐, 王杜辰, 王愷源
【申請人】哈爾濱工程大學
【公開日】2015年9月2日
【申請日】2015年4月22日