一种具有融冰雪降解尾气功能的彩色UHPC桥梁体系的制作方法

本发明涉及桥梁工程及结构工程领域，具体涉及一种具有融冰雪降解尾气功能的彩色uhpc桥梁体系。

背景技术：

雨雪天气是交通安全的一大威胁，特别是桥梁，由于车流量大，桥面宽度小，遇到雨雪天气很难对路面进行有效清扫，撒盐虽能去雪但浪费资源而且效率很低，因此如何清理被大雪覆盖的桥梁成了学术界的一个热点问题。

申请号201810181450.3的专利通过在水泥基层内埋设桶体，其中桶体桶口朝上，桶体内竖直设有导热桶，导热桶内设有电发热丝，导热桶外侧壁上开设有环形凹槽，利用电在电阻上所产生的热量来融化雨雪，达到清除路面障碍的目的；申请号201310017930.3的专利通过热管路、取热管路、地源热泵设备的组合，在路面底下形成供热环路，比传统电加热融雪化冰技术节能70％以上；申请号03124308.8的专利将装有不冻液的热交换器垂直埋置于地下，把采集到的地下热通过循环管送到放热管中释放热量融化积雪，类似于地暖装置；申请号201610190677.5的专利包括压电薄膜堆，压电薄膜堆的输出端通过导线与能量存储器连接，能量存储器的输出端通过导线与碳纤维发热布连接，利用路面上行驶的车辆在压电薄膜堆上碾压产生周期性机械压缩与伸张而发电，经能量转换对碳纤维发热布供电，以热辐射方式向路面辐射能量，融雪化冰，节能环保；申请号201410203714.2的专利通过电能加热导热复合筋来对地面进行加热，从而达到融化积雪的目的；申请号201710177419.8的专利包括融雪装置、排水装置和供电装置，将清洁能源与碳纤维发热线结合起来，一方面解决了能源短缺与环境污染问题，另一方面利用碳纤维发热量高、发热稳定的特点，融雪效果好，无后期人工费和设备维护费，对环境无污染，对路面无损伤。申请号201710064512.8的专利利用功能涂层技术，路面融雪化冰涂层由a、b、c三组分混合后喷洒或涂布在路面上固化后得到，利用融雪剂和微波辐射致热两种方式协同作用实现高效融雪化冰，方便实在；申请号201110429521.5的专利公开了一种盐化物自融雪路面融雪寿命预估装置，包括环境箱及放置在环境箱内的环境调节单元和测试单元，从路面融雪寿命的角度优化融雪模型；申请号201280038188.8的专利提供一种路面融雪用排气管构造体、融雪用路面构件以及路面融雪系统，能够将融雪用空气向作为融雪对象的路面下方以与以往相比更为均匀的方式排出，从而抑制融雪不均，且施工容易，能够减少施工时间和施工费用；申请号201410490934.8的专利通过防渗蓄液池、温度传感器、湿度传感器、积雪厚度传感器、结冰厚度传感器、液位传感器、控制开关装置、抽液泵、调节装置、外接电源、联结件的组合构成了高速公路路面融雪化冰成套装置，可以有力地保障道路畅通及，行驶安全，减少因路面积雪结冰而造成的交通事故，降低人员伤亡和经济损失。

以上发明虽然在一定程度上能够对路面积雪起到清除作用，但工序复杂，成本高，并且稳定性也比较差等问题。

技术实现要素：

本发明所解决的技术问题在于提供一种具有融冰雪降解尾气功能的彩色uhpc桥梁体系。

实现本发明目的的技术解决方案为：

一种具有融冰雪降解尾气功能的彩色uhpc桥梁体系，所述桥梁体系包括由下到上依次设置的箱梁，钢筋网片，呈蛇形布置在钢筋网片上的相变储能管，相变储能管(14)外周缠绕有发热电缆，荧光uhpc桥面；

荧光uhpc桥面上的两侧设置有灯柱，灯柱上由上至下设置有太阳能电池板，路灯，蓄电池，温度感应控制器，发热电缆端口；所述相变储能管中封装有石蜡；所述发热电缆端口设置在荧光uhpc桥面上，与发热电缆连接；

所述太阳能电池板接收太阳能量，并蓄存在蓄电池中，所述温度感应控制器根据环境温度使发热电缆通电加热，使桥面冰雪融化并流走，被发热电缆缠绕的相变储能管中的相变储能石蜡为液态，蓄电池电量耗尽时，环境温度降低，相变石蜡逐渐由液态变固态，释放热量，继续起到融化桥面冰雪的作用。

进一步的，所述箱梁上铺设有铝箔地热反射膜，用于将发热电缆和相变储能管向下传输的热量向上反射。

进一步的，所述钢筋网片有横向和纵向钢筋绑扎而成；所述箱梁整体呈倒梯形，包括箱梁底板、箱梁腹板和箱梁顶板。

进一步的，灯柱上还设置有感光路灯控制器，感光路灯控制器根据环境光线自动开关与调节路灯照明；桥梁体系表面涂刷纳米二氧化钛。

进一步的，所述荧光uhpc桥面为彩色uhpc拌合物浇注抹平后表面铺撒5mm～10mm粒径的荧光石后压平得到。

进一步的，所述彩色uhpc的组成为水泥、硅灰、超细矿渣、纳米二氧化锆、再生彩色玻璃颗粒、镀铜钢纤维、外加剂、水。

进一步的，所述水泥、硅灰、超细矿渣、纳米二氧化锆、再生彩色玻璃颗粒、镀铜钢纤维、外加剂、水的质量比例分别为29.07％～29.77％、6.35％～8.31％、4.15％～6.38％、0.85％～2.49％、41.52％～42.53％、6.48％～6.64％、0.50％～0.64％、6.81％～7.48％；

其中普通硅酸盐水泥为p·o52.5级，硅灰中sio2含量95％以上，超细矿渣比表面积1200m²/kg，再生彩色玻璃颗粒粒径不大于2.5mm，纳米二氧化锆平均粒径20nm，镀铜钢纤维直径为0.20mm～0.25mm，长13mm，抗拉强度>2850mpa，外加剂组成及质量比例为聚羧酸减水剂：葡萄糖酸钠：醚类消泡剂：水＝32.26％：3.23％：0.03％：64.52％。

一种制备上述的桥梁体系的方法，包括如下步骤：

(1)制备彩色uhpc拌合物；

(2)制备彩色uhpc箱梁；

(3)装配；将箱梁装配定位，在箱梁上依次铺上铝箔地热反射膜、钢筋网片，将相变储能石蜡灌入相变储能管呈蛇形布置在钢筋网片上，并将发热电缆缠绕相变储能管上，将彩色uhpc拌合物浇注在桥面上抹平，表面撒布荧光石并拍实，形成荧光uhpc桥面，将灯柱连接在桥面上的发热电缆端口，并依次在灯柱上安装温度感应控制器(17)、蓄电池、感光路灯控制器、路灯、太阳能电池板。

进一步的，所述步骤(1)具体为：

①将按配比称量好的水泥、硅灰、纳米二氧化锆、超细矿渣、再生彩色玻璃颗粒置入混凝土搅拌机混合1min～2min；

②将复配好的混凝土外加剂与水混合成均匀混合液，在混凝土搅拌机搅拌状态下加入一半的混合液，搅拌3min～4min，再加入剩余混合液并继续搅拌3min～4min，得到彩色uhpc拌合物，待用。

进一步的，所述步骤(2)具体为：

①安装好模具，刷好10％～20％浓度的葡萄糖酸钠溶液；

②将uhpc拌合物注入模具，室内静养1d～2d后脱模，用高压水枪冲去箱梁表面未凝结浮浆，露出再生彩色玻璃颗粒，将箱梁70℃～90℃蒸养48小时后，表面涂刷纳米二氧化钛，待用。

本发明与现有技术相比，其显著优点如下：

(1)采用具有超高强度、超高耐久性能的uhpc材料，可以使桥梁体系中各构件截面尺寸远小于普通混凝土桥梁截面尺寸，从而降低运输和安装难度；

(2)通过涂刷纳米二氧化钛，使桥梁体系具有可降解汽车尾气功能；

(3)通过使用再生彩色玻璃颗粒和桥面铺装荧光石，桥梁体系昼夜均有彩色装饰效果，有助于缓解行车疲劳；

(4)通过太阳能与相变储能结合，实现桥梁体系快速除雪。

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

附图说明

图1本申请桥梁体系结构示意图。

图2是图1桥梁体系结构截面示意图。

图3是图2中桥梁体系结构i-i截面示意图。

图4是图2中桥梁体系结构ii-ii截面示意图。

图5是图2中桥梁体系结构iii-iii截面示意图。

图6是灯柱结构示意图。

附图标记说明：

1-箱梁底板，2-箱梁腹板，3-箱梁顶板，4-铝箔地热反射膜，5-钢筋网片，6-发热电缆，7-荧光uhpc桥面，8-栏杆，9-灯柱，10-太阳能电池板，11-路灯，12-钢筋，13-电线，14-相变储能管，15-感光路灯控制器，16-蓄电池，17-温度感应控制器，18-发热电缆端口。

具体实施方式

本发明针对上述不足，提供一种具有融冰雪降解尾气功能的彩色uhpc桥梁体系。本发明的技术方案是：其结构组成由下至上依次为彩色uhpc箱梁、铝箔地热反射膜、钢筋网片、相变储能管及缠绕其表面的发热电缆、荧光uhpc桥面、护栏、灯柱、太阳能电池板、路灯，桥梁体体系表面涂刷纳米二氧化钛。彩色uhpc箱梁整体呈倒梯形，由箱梁底板、箱梁腹板、箱梁顶板组成，钢筋网为建筑用普通螺纹钢绑扎而成，荧光uhpc路面为彩色uhpc拌合物浇注抹平后表面铺撒5mm～10mm粒径的荧光石后压平得到，灯柱连接太阳能电池板、路灯、感光路灯控制器、蓄电池、温度感应控制器与发热电缆端口。

所述相变储能管为封装有相变温度25℃的相变储能石蜡的不锈钢管。

所述彩色uhpc组成材料为水泥、硅灰、超细矿渣、纳米二氧化锆、再生彩色玻璃颗粒、镀铜钢纤维、外加剂、水，各组分质量比例分别为29.07％～29.77％、6.35％～8.31％、4.15％～6.38％、0.85％～2.49％、41.52％～42.53％、6.48％～6.64％、0.50％～0.64％、6.81％～7.48％，普通硅酸盐水泥为p·o52.5级，硅灰中sio2含量95％以上，超细矿渣比表面积1200m²/kg，再生彩色玻璃颗粒粒径不大于2.5mm，纳米二氧化锆平均粒径20nm，镀铜钢纤维直径为0.20mm～0.25mm，长13mm,抗拉强度>2850mpa，外加剂组成及质量比例为聚羧酸减水剂：葡萄糖酸钠：醚类消泡剂：水＝32.26％：3.23％：0.03％：64.52％。

普通混凝土自重大、强度低、颜色灰暗，无装饰性，普通混凝土桥梁结构体系自身无融冰雪功能。uhpc材料因其具有超高强度、超高韧性、超高耐久性等优异性能，自诞生之初就被科研人员研究应用于重要工程上。

本发明以uhpc为基本材料，通过掺加纳米材料进一步提高其力学性能，通过利用再生彩色玻璃颗粒和表面铺装荧光石，使uhpc材料昼夜都能表现出彩色装饰效果，提高行车舒适度。

本发明的体系中，灯柱由上至下由电线连接由太阳能电池板、路灯、感光路灯控制器、蓄电池、温度感应控制器、发热电缆端口。晴天时，太阳能电池板接收太阳能量，并蓄存在蓄电池中，感光路灯控制器根据环境光线自动开关与调节路灯照明。在寒冷季节，当环境温度降低至设定值时，温度感应控制器根据环境温度自动使发热电缆通电加热，使桥面冰雪融化并流走，此时由于温度较高，被发热电缆缠绕的相变储能管中的相变储能石蜡为液态，在阴天或夜晚蓄电池电量耗尽时，环境温度降低，相变石蜡逐渐由液态变固态，释放热量，继续起到融化桥面冰雪作用。

本发明的体体系中，在箱梁顶板上铺设铝箔地热反射膜，将发热电缆和相变储能管向下传输的热量向上反射，最大限度的提高热效率。

[实施例-1]水泥是扬州绿杨水泥发展有限公司生产，p·o52.5级普通硅酸盐水泥；硅灰为上海胜阔建筑材料有限公司生产，sio2含量95％以上；超细矿渣是济南历城区荣兴达矿粉厂生产，比表面积1200m²/kg；再生彩色玻璃颗粒是常州宝固玻璃制品有限公司生产，粒径不大于2.5mm；纳米二氧化锆是南京海泰纳米材料有限公司生产，htzr-01型，平均粒径20nm；纳米二氧化钛是南京海泰纳米材料有限公司生产，htti01-n型，平均粒径20nm，镀铜微丝钢纤维为江苏苏博特新材料股份有限公司生产，纤维长度13mm；聚羧减水剂、醚类消泡剂为江苏苏博特新材料股份有限公司生产，含固量均为30％；葡萄糖酸钠为吴江市华誉化工有限公司生产，工业级。

彩色uhpc拌合物的制备方法：

①将按配比称量好的水泥、硅灰、纳米二氧化锆、超细矿渣、再生彩色玻璃颗粒置入混凝土搅拌机混合1min～2min；

②将复配好的混凝土外加剂与水混合成均匀混合液，在混凝土搅拌机搅拌状态下加入一半的混合液，搅拌3min～4min，再加入剩余混合液并继续搅拌3min～4min，得到彩色uhpc拌合物，待用。

彩色uhpc箱梁的制备方法：

①安装好模具，刷好10％～20％浓度的葡萄糖酸钠溶液；

②将uhpc拌合物注入模具，室内静养1d～2d后脱模，用高压水枪冲去箱梁表面未凝结浮浆，露出再生彩色玻璃颗粒，将箱梁70℃～90℃蒸养48小时后，表面涂刷纳米二氧化钛，待用。

[实施例-1]-[实施例-4]配方见表1，制备工艺相同。

[比较例-1]-[比较例-3]配方见表1，制备工艺相同。

各实施例和比较例结果见表2

表1

表2

本发明的彩色uhpc材料在保障技术易于规模化实施的前提下强度尽可能高，且由于本发明的桥梁体系为多层结构，不宜插捣成型，uhpc拌合物需自密实，即坍落度≥240mm，故彩色uhpc设计目标性能为满足gb/t31387-2015《活性粉末混凝土》rpc160性能要求，即抗压、抗折强度分别为≥160mpa、22mpa，且制备较容易、新拌uhpc工作性较好。

对比实施例1、2、3，水泥、硅灰、超细矿渣、纳米二氧化锆、再生彩色玻璃颗粒、镀铜钢纤维、外加剂、水，各组分质量比例分别为29.07％～29.77％、6.35％～8.31％、4.15％～6.38％、0.85％～2.49％、41.52％～42.53％、6.48％～6.64％、0.50％～0.64％、6.81％～7.48％时性能满足要求。

对比实施例1与比较例1，用水比例低于6.81％时，抗压强度虽然提高，但坍落度太小，不满足需要；对比实施例3对比较例2，用水比例超过7.84％时，用水比例提高虽然有利于坍落度增大，但抗压、抗折强度不满足要求；对比实施例1与比较例3，硅灰比例低于6.38％时，坍落度的高，但抗压、抗折强度低于规定，对比实施例3与比较例4，硅灰比例超过8.31％时，虽然抗压、抗折强度提高，但坍落度为0，不能自密实；对比实施例1与比较例5，纳米二氧化锆比例低于0.85％时，坍落度提高，但抗压强度低于规定值。

施工时，首先将箱梁装配定位，在箱梁上依次铺上反射膜4、钢筋网片5，将相变储能石蜡灌入相变储能管14呈蛇形布置在钢筋网片5上，并将发热电缆6缠绕相变储能管14上，将彩色uhpc拌合物浇注在桥面上抹平，表面撒布荧光石并拍实，形成荧光uhpc桥面7将灯柱9连接在桥面7上的发热电缆端口18，并依次在灯柱9上安装温度感应控制器17、蓄电池16、感光路灯控制器15、路灯11、太阳能电池板10。桥面用湿麻袋或塑料膜覆盖养护至3周至4周。