新型超高强度混凝土UHPC轻型组合桥面

摘要

本发明公开了新型超高强度混凝土UHPC轻型组合桥面，包括基层，基层上侧固定连接有多个弧形抗压板，相邻两个弧形抗压板之间固定连接有抗压圈，每个弧形抗压板上侧共同固定连接有支撑层，支撑层上侧固定连接有外表层，外表层下侧设有凹槽，凹槽内固定连接有加强筋，加强筋一侧外表面呈弧形，加强筋另一侧与支撑层固定连接。本发明的优点在于：本发明提供的新型超高强度混凝土UHPC轻型组合桥面具有较强的抗压能力，不必浪费大量的材料，较少了政府的经济负担，同时该桥面内部进行了加固设计，使得车辆通过时桥面内部不会发生偏移，保障了车辆通行时的安全。

说明书

技术领域

本发明涉及桥面技术领域，尤其涉及新型超高强度混凝土UHPC轻型组合桥面。

背景技术

桥面一直以来都是桥梁设计中很重要的一部分，其工作状态将直接影响到桥梁的使用性能，现有技术中的桥面为了增加其抗压能力，一般会在桥面下方铺设大量抗压板，但这种方式抗压能力一般，而且十分浪费材料，增加政府的经济负担，并且现有技术的桥面一般不进行加固设计，导致车辆通行时桥面内部很容易发生的偏移，车辆通过不安全。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的新型超高强度混凝土UHPC轻型组合桥面，从而解决现有技术中存在的问题。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

新型超高强度混凝土UHPC轻型组合桥面，包括基层，所述基层上侧固定连接有多个弧形抗压板，相邻两个弧形抗压板之间固定连接有抗压圈，每个所述弧形抗压板上侧共同固定连接有支撑层，所述支撑层上侧固定连接有外表层，所述外表层下侧设有凹槽，所述凹槽内固定连接有加强筋，所述加强筋一侧外表面呈弧形，所述加强筋另一侧与支撑层固定连接。

优选地，所述外表层上侧固定连接有防滑层，所述防滑层由一层或多层沥青板加固而成。

优选地，所述基层由防水混凝土制成。

优选地，所述弧形抗压板由一层或多层弧形碳纤维板加固而成。

优选地，所述抗压圈由乙丙橡胶材料制成。

优选地，所述支撑层由钢筋混凝土制成。

优选地，所述外表层由一层或多层UHPC板加固而成。

优选地，所述基层与每个弧形抗压板之间固定连接有填充块。

优选地，所述UHPC板由超高性能混凝土(UHPC)制成。

优选地，所述超高性能混凝土的制备原料包括：

优选地，所述超高性能混凝土的制备原料包括：

更优选地，所述超高性能混凝土的制备原料还包括1-5份的聚乙烯醇。

在一种实施方式中，所述含氨基聚苯并咪唑按照中国授权专利CN101220163B中公开的类似方法予以制备，区别仅在于四氨略过量以获得略低的分子量和更多的活性氨基。具体为：

将1.082g 3，3’，4，4’-四氨基联苯和0.905g 5-氨基间苯二甲酸加入到20g含70-90wt％五氧化二磷的多聚磷酸中，氮气保护机械搅拌的条件下，先在150℃反应2小时后，190℃下再反应20小时，降温后倒入水中。先用氢氧化钠中和至弱酸性，再用碳酸氢钠中和至中性，过滤，将收集到的聚合物放入氨水中(氮气保护下)80℃搅拌12小时，过滤，样品洗至中性后，100℃真空干燥24小时，得到含氨基聚苯并咪唑。

在一种实施方式中，所述超高性能混凝土的制备方法包括以下步骤：

(1)按重量份将硅酸盐水泥、粉煤灰、膨胀剂、硅灰、石英砂、钢纤维、骨料加入混合器中，充分混合后，得混合料一；

(2)将减水剂加入水中，充分混合后，得混合料二；

(3)将含氨基聚苯并咪唑和任选地聚乙烯醇加入二甲基亚砜中，充分溶解后，得混合料三；

(4)将磺化聚苯和KH-560加入乙醇中，充分混合后，得混合料四；

(5)将上述混合料一、二、三、四充分混合，即得所述超高性能混凝土。

本发明的优点在于：

(1)本发明提供了新型超高性能混凝土，其通过配方调整，引入了含氨基聚苯并咪唑和磺化聚苯以及任选地聚乙烯醇，提高了体系交联度、固化速度以及强度，形成互穿网络结构，可以获得固化速度更快，强度更高的UHPC板；

(2)本发明提供的新型超高强度混凝土UHPC轻型组合桥面具有较强的抗压能力，不必浪费大量的材料，较少了政府的经济负担，同时该桥面内部进行了加固设计，使得车辆通过时桥面内部不会发生偏移，保障了车辆通行时的安全。

附图说明

图1是本发明的基本结构示意图；

图2图1中A处结构的放大图；

图3图1中B处结构的放大图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1-1

如图1-3所示，本发明提供的新型超高强度混凝土UHPC轻型组合桥面，包括基层1，基层1由防水混凝土制成，基层1具有良好的稳定性与防水性，使得该桥面拥有较强的承受能力的同时，能够防止雨水渗透桥面，对桥面下的结构进行侵蚀的情况发生，的基层1上侧固定连接有多个弧形抗压板11，弧形抗压板11由一层或多层弧形碳纤维板加固而成，使得弧形抗压板11具有优秀的抗压能力，且弧形结构能够对所受到的冲击进行分散，所以弧形抗压板11在受到冲击时会将压力向四周分散，避免了弧形抗压板11在承受较大冲击时产生断裂的情况发生，弧形相邻两个弧形抗压板11之间固定连接有抗压圈12，抗压圈12由乙丙橡胶材料制成，使得抗压圈12具有优异的稳定性与缓冲性能，一方面使得抗压圈12在遭受外力挤压时不易产生形变，另一方面使得抗压圈12能够对所受到的冲击进行缓冲，当弧形抗压板11受到压力并将压力向分散时，压力会被弧形抗压板11传递给抗压圈12，使得抗压圈12产生形变并对压力进行缓冲，从而使该桥面能够经受住较大的压力，且抗压弧形板11相比矩形板所用材料较少，不必浪费大量的材料，减少了政府的经济负担，每个弧形抗压板11上侧共同固定连接有支撑层13，支撑层13由钢筋混凝土制成，支撑层13上侧固定连接有外表层14，外表层14由一层或多层UHPC板加固而成，UHPC板具有较强的耐磨性与较轻的质量，一方面，使得UHPC板长时间使用下不易产生磨损，另一方面，方便工作人员对其进行铺设，外表层14下侧设有凹槽，凹槽内固定连接有加强筋15，加强筋15一侧外表面呈弧形，加强筋15另一侧与支撑层13固定连接，当车辆在该桥面上行驶时，外表层14会受到横向的力，通过在外表层14下侧设置的凹槽与支撑层13之间设置加强筋15，能够使外表层14受力后不易与支撑层13之间发生片偏移，并且加强筋15一侧外表面呈弧形，增大了加强筋15与外表层14的接触面积，增加了加强筋15的受力范围，加强了加强筋15的加固效果，使得车辆通过时外表层14与支撑层13之间不易发生偏移，保障了车辆通行时的安全。

外表层14上侧固定连接有防滑层2，防滑层2由一层或多层沥青板加固而成，通过在外表层14上侧设置由沥青板加固而成的防滑层2，增加了外表层14与汽车轮胎之间的摩擦力，使得汽车在桥面上行驶时不易发生打滑现象，基层1与每个弧形抗压板11之间固定连接有填充块3。增强了弧形抗压板11的抗压能力。

使用时，弧形抗压板11在受到冲击时会将压力向四周分散，当弧形抗压板11受到压力并将压力向分散时，压力会被弧形抗压板11传递给抗压圈12，使得抗压圈12产生形变并对压力进行缓冲，从而使该桥面能够经受住较大的压力，且抗压弧形板11相比矩形板所用材料较少，不必浪费大量的材料，减少了政府的经济负担，当车辆在该桥面上行驶时，外表层14会受到横向的力，通过在外表层14下侧设置的凹槽与支撑层13之间设置加强筋15，能够使外表层14受力后不易与支撑层13之间发生片偏移，并且加强筋15一侧外表面呈弧形，增大了加强筋15与外表层14的接触面积，增加了加强筋15的受力范围，加强了加强筋15的加固效果，使得车辆通过时外表层14与支撑层13之间不易发生偏移，保障了车辆通行时的安全。

本发明中，新型超高性能混凝土的制备原料如下：

硅酸盐水泥是杭州铭炜建筑材料有限公司生产的P.O 42.5硅酸盐水泥。

粉煤灰购自灵寿县创伟矿产品加工厂，325目，密度为1.9-2(kg/m

膨胀剂购自山东金邦德新型建材有限公司，型号为uea。

硅灰购自上高县华硅矿业有限公司，200目。

石英砂购自宁波嘉和新材料科技有限公司，20～40目。

钢纤维购自四川东南星建材有限公司，直径0.15mm，长度15mm。

骨料为郑州景峰耐磨材料有限公司的铝矾土骨料，325目。

减水剂购自广东中联邦精细化工有限公司，型号B-3805。

含氨基聚苯并咪唑，按以下方法制备得到：

将1.082g 3，3’，4，4’-四氨基联苯和0.905g 5-氨基间苯二甲酸加入到20g含70-90wt％五氧化二磷的多聚磷酸中，氮气保护机械搅拌的条件下，先在150℃反应2小时后，190℃下再反应20小时，降温后倒入水中。先用氢氧化钠中和至弱酸性，再用碳酸氢钠中和至中性，过滤，将收集到的聚合物放入氨水中(氮气保护下)80℃搅拌12小时，过滤，样品洗至中性后，100℃真空干燥24小时，得到含氨基聚苯并咪唑。

磺化聚苯，具体制备方法为：将聚苯(对位聚笨(ppl)，购自温州瓯科氟塑有限公司)按1g:20ml的投料量加入到98％的浓硫酸中,在170℃回流15h，然后倒入丙酮与水的混合物中充分洗涤后，100℃真空干燥24小时，得到所述磺化聚苯。

聚乙烯醇购自日本可乐丽，型号为PVA117。

KH-560、水、二甲基亚砜、乙醇均购自阿拉丁试剂。

以下实施例中的份数均为重量份。

实施例2-1

UHPC板的制备方法，步骤如下：

(1)将100份硅酸盐水泥、50份粉煤灰、3份膨胀剂、10份硅灰、60份石英砂、30份钢纤维、60份骨料加入混合器中，以200r/min充分混合100秒后，得混合料一；

(2)将3份减水剂加入30份水中，充分混合后，得混合料二；

(3)将1份含氨基聚苯并咪唑加入5份二甲基亚砜中，充分溶解后，得混合料三；

(4)将1份磺化聚苯和1份KH-560加入10份乙醇中，充分混合后，得混合料四；

(5)将上述混合料一、二、三、四以200r/min在50℃下充分混合150秒后，即得所述超高性能混凝土；

(6)将所述超高性能混凝土装模、成型并脱模后，即得所述UHPC板。

实施例2-2

UHPC板的制备方法，步骤如下：

(1)将100份硅酸盐水泥、54份粉煤灰、7份膨胀剂、13份硅灰、77份石英砂、35份钢纤维、78份骨料加入混合器中，以200r/min充分混合100秒后，得混合料一；

(2)将6份减水剂加入65份水中，充分混合后，得混合料二；

(3)将3份含氨基聚苯并咪唑加入8份二甲基亚砜中，充分溶解后，得混合料三；

(4)将3份磺化聚苯和4份KH-560加入12份乙醇中，充分混合后，得混合料四；

(5)将上述混合料一、二、三、四以200r/min在50℃下充分混合150秒后，即得所述超高性能混凝土；

(6)将所述超高性能混凝土装模、成型并脱模后，即得所述UHPC板。

实施例2-3

UHPC板的制备方法，步骤如下：

(1)将100份硅酸盐水泥、54份粉煤灰、7份膨胀剂、13份硅灰、77份石英砂、35份钢纤维、78份骨料加入混合器中，以200r/min充分混合100秒后，得混合料一；

(2)将6份减水剂加入65份水中，充分混合后，得混合料二；

(3)将上述混合料一、二以200r/min在50℃下充分混合150秒后，即得所述超高性能混凝土；

(4)将所述超高性能混凝土装模、成型并脱模后，即得所述UHPC板。

实施例2-4

UHPC板的制备方法，步骤如下：

(1)将100份硅酸盐水泥、54份粉煤灰、7份膨胀剂、13份硅灰、77份石英砂、35份钢纤维、78份骨料加入混合器中，以200r/min充分混合100秒后，得混合料一；

(2)将6份减水剂加入65份水中，充分混合后，得混合料二；

(3)将3份磺化聚苯和4份KH-560加入12份乙醇中，充分混合后，得混合料三；

(4)将上述混合料一、二、三以200r/min在50℃下充分混合150秒后，即得所述超高性能混凝土；

(5)将所述超高性能混凝土装模、成型并脱模后，即得所述UHPC板。

实施例2-5

UHPC板的制备方法，步骤如下：

(1)将100份硅酸盐水泥、54份粉煤灰、7份膨胀剂、13份硅灰、77份石英砂、35份钢纤维、78份骨料加入混合器中，以200r/min充分混合100秒后，得混合料一；

(2)将6份减水剂加入65份水中，充分混合后，得混合料二；

(3)将3份含氨基聚苯并咪唑加入8份二甲基亚砜中，充分溶解后，得混合料三；

(4)将上述混合料一、二、三以200r/min在50℃下充分混合150秒后，即得所述超高性能混凝土；

(5)将所述超高性能混凝土装模、成型并脱模后，即得所述UHPC板。

实施例2-6

UHPC板的制备方法，步骤如下：

(1)将100份硅酸盐水泥、54份粉煤灰、7份膨胀剂、13份硅灰、77份石英砂、35份钢纤维、78份骨料加入混合器中，以200r/min充分混合100秒后，得混合料一；

(2)将6份减水剂加入65份水中，充分混合后，得混合料二；

(3)将3份含氨基聚苯并咪唑以及2份聚乙烯醇加入8份二甲基亚砜中，充分溶解后，得混合料三；

(4)将3份磺化聚苯和4份KH-560加入12份乙醇中，充分混合后，得混合料四；

(5)将上述混合料一、二、三、四以200r/min在50℃下充分混合150秒后，即得所述超高性能混凝土；

(6)将所述超高性能混凝土装模、成型并脱模后，即得所述UHPC板。

性能测试：

将上述实施例2-1至2-6所得的超高性能混凝土装模、成型并脱模后，制备成标准混凝土试块，然后进行性能试验，结果如下表。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。