桥面板水性聚氨酯聚合物混凝土及制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及的是一种建筑材料，特别是一种针对桥面板的水性聚氨酯聚合物混凝土。本发明也涉及一种的针对桥面板的水性聚氨酯聚合物混凝土制备方法。
【背景技术】
[0002]桥面板是桥梁结构的一个重要组成部分，桥面板的耐久性直接影响整座桥的耐久性。同时，随着桥梁跨度的不断提高，减轻结构自重，也变的十分必要。因此桥面板材料的选择是十分重要的。普通混凝土桥面板往往因氯离子侵蚀，冰冻和碳化而受损伤。这些损伤虽然最初是浅表面的，随着时间的推移，他们会延伸至内层结构材料，引起钢筋腐蚀，威胁整座桥梁的寿命。同时普通混凝土的强度较低，当桥梁跨度较大的时候，会增大结构的自重，对结构的整体安全性能是不利的。因此要求人们开发出耐久性更长，强度更高的桥面板材料。这种添加水性聚氨酯的聚合物混凝土，具有耐磨损，高强，耐久，抗氯离子渗透的优点，从而防止混凝土的冻融破坏和钢筋锈蚀破坏，使结构的寿命得以延长，从而取得更好的经济效益。
[0003]目前国内外已经有许多关于桥面板聚合物混凝土的研宄，并有对于该技术研宄和分析的文献报道:《钢纤维增强聚合物混凝土桥面铺装层修筑技术的研宄》(博士学位论文.华南理工大学，2002，1-2+21.)，采用的是钢纤维增强聚合物混凝土。钢纤维增强聚合物混凝土中采用的聚合物是丁苯乳胶乳液进行改性处理的，并且聚合物混凝土中采用的胶结材料是水泥。《钢纤维聚合物混凝土快速修复桥面技术研宄》(硕士学位论文.长安大学，2002，17+26.)，提到的快速桥面修补混凝土采用的是纤维聚合物混凝土。该种混凝土是利用MG乳液(为一种水泥改性剂，由多种聚合物组成)进行改性处理，并且添加了一定比例的钢纤维。《预应力玻璃钢聚合物混凝土桥面板中的设计》(黑龙江交通技，2011，09:215.)，采用的是双层桥面板:上层采用的是聚酯聚合物混凝土，厚80mm ;下层采用的是普通水泥混凝土配置，并配置受拉钢筋。但是，这种受拉钢筋是玻璃纤维增强聚合物筋，并且可以对玻璃钢筋还可以对聚合物混凝土施加预应力，提高桥面板的抗裂性。公开号为CN 101016727A的专利文件件中公开的“桥面上有聚合物多孔混凝土面层的结构及施工方法”，中提到的聚合物多孔混凝土按照重量配比为:聚合物:填料:碎石=50?200:0?500:1200?2200。其中聚合物为聚合物树脂、聚合物粉末或聚合物乳液；填料为水泥，粉煤灰等活性填料。公开号为CN 1093069A的专利文件中公开的“聚合物混凝土”中的聚合物混凝土采用的聚合物为环氧树脂乳液，该种聚合物混凝土测定出来的强度指标，波动较大。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种可以有效地解决桥面板在复杂环境下容易受到腐蚀破坏的问题，大大减少在运营过程中的修复费用的桥面板水性聚氨酯聚合物混凝土。本发明的目的还在于提供一种桥面板水性聚氨酯聚合物混凝土的制备方法。
[0005]本发明的桥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、萘系减水剂、水性聚氨酯以及硅烷偶联剂制成，各组分重量份数依次为: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]所述萘系减水剂为β —萘磺酸甲醛缩合物为主要成分的混凝土减水剂。
[0007]所述硅烷偶联剂为γ -氨丙基三乙氧基为主要成分的硅烷偶联剂
[0008]所述粗骨料为最大粒径不超过20mm的石子。
[0009]本发明的桥面板水性聚氨酯聚合物混凝土的制备方法为:
[0010]原料组分包括粗骨料、中砂、粉煤灰、硅灰、萘系减水剂、水性聚氨酯以及硅烷偶联剂，各组分重量份数依次为: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]在常温下，将干燥的骨料和中砂、粉煤灰、硅灰投入到搅拌机中，搅拌2min，随后加入水性聚氨酯乳液，再搅拌3min，接着加入硅烷偶联剂，搅拌lmin，最后加入萘系减水剂，搅拌2min。
[0012]本发明针对普通桥面板容易受到腐蚀破坏，强度低的问题，提供了一种添加水性聚氨酯的聚合物混凝土。这种聚合物混凝土可以有效地解决桥面板在复杂环境下容易受到腐蚀破坏的问题，大大减少了在运营过程中的修复费用。本发明采用水性聚氨酯聚合物代替水泥作为胶结材料，与集料拌合，并添加粉煤灰、硅灰、萘系高效减水剂、硅烷偶联剂。本发明提供的桥面板水性聚氨酯聚合物混凝土可以运用在对耐久性要求较高，或是修复比较困难，跨度较大的桥面结构。
[0013]本发明提供的水性聚氨酯聚合物混凝土，与传统的水泥混凝土相比具有以下主要优点:
[0014]第一、强度高，水性聚氨酯薄膜形成于集料的界面上，可以增强集料之间的粘结力。同时由于薄膜相对强度和抗拉韧度较高。因此可以大大改善聚合物混凝土的抗压，抗弯，抗拉强度，减轻桥面板的厚度，从而减轻结构自重，达到增大结构跨度的目的。其压缩强度为80?85MPa，弯曲强度为16?19MPa，拉伸强度为11?13MPa。
[0015]第二、耐久性好，由于水性聚氨酯形成的薄膜的毛细孔能阻止水的吸收和渗透，从而可以有效的防止腐蚀介质的进入；其次抗裂能力的提高减少了微裂纹网格的形成，阻止了水分的传输；最后添加的硅灰使混凝土中产生高PH介质对钢筋防锈蚀有保护作用。
[0016]第三、硬化后的聚合物混凝土具有优良的抗渗和抗冻性能。
[0017]第四、制备工艺简单，施工方便，耐磨性与抗冲击性能优良。
[0018]第五、加入的粉煤灰以及硅灰属于工业废料，另外水性聚氨酯具有不污染，运输安全等特点。因此使材料具有节能环保的特点。
[0019]第六、水性聚氨酯聚合物混凝土与水泥混凝土或砂浆，石材，金属，木材等有良好的粘结力。
[0020]第七、运用广泛:本材料主要用于大跨度，耐久性要求较高或者修复比较困难的桥面结构。另外还可以广泛运用于海工结构，高速公路，隧道，港口等混凝土工程。
【具体实施方式】
[0021]下面举例对本发明做更详细的描述。
[0022]实施例1:最大粒径不超过20mm的粗骨料，中砂，粉煤灰，硅灰，以β —萘磺酸甲醛缩合物为主要成分的混凝土高效减水剂，含固量为35%的水性聚氨酯以及以γ-氨丙基三乙氧基为主要成分的硅烷偶联剂，这几种原料按照重量配比依次为:43.1%,30.1%,13.8%,3.4%,0.2%,9.3%、0.1%。在常温下，将干燥的骨料和填料投入到强制式搅拌机中，搅拌2min。随后加入水性聚氨酯乳液，再搅拌3min。接着加入硅烷偶联剂，搅拌lmin。最后加入萘系高效减水剂，搅拌2min，使拌合物达到均匀状态，即可进行施工。
[0023]实施例2:最大粒径不超过20mm的粗骨料，中砂，粉煤灰，硅灰，以β —萘磺酸甲醛缩合物为主要成分的混凝土高效减水剂，含固量为35%的水性聚氨酯以及以γ-氨丙基三乙氧基为主要成分的硅烷偶联剂，这几种原料按照重量配比依次为:47.4%、28.9%、12.9%,3.0%,0.25%,7.4%,0.15%。在常温下，将干燥的骨料和填料投入到强制式搅拌机中，搅拌2min。随后加入水性聚氨醋乳液，再搅拌3min。接着加入娃烧偶联剂，搅拌lmin。最后加入萘系高效减水剂，搅拌2min，使拌合物达到均匀状态，即可进行施工。
[0024]上述实施例是对本发明的进一步说明，但不限制本发明。
【主权项】
1.一种桥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、萘系减水剂、水性聚氨酯以及硅烷偶联剂制成，各组分重量份数依次为: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.根据权利要求1所述的桥面板水性聚氨酯聚合物混凝土，其特征是:所述萘系减水剂为β —萘磺酸甲醛缩合物为主要成分的混凝土减水剂。
3.根据权利要求1或2所述的桥面板水性聚氨酯聚合物混凝土，其特征是:所述硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基为主要成分的硅烷偶联剂。
4.根据权利要求1或2所述的桥面板水性聚氨酯聚合物混凝土，其特征是:所述粗骨料为最大粒径不超过20mm的石子。
5.根据权利要求3所述的桥面板水性聚氨酯聚合物混凝土，其特征是:所述粗骨料为最大粒径不超过20mm的石子。
6.一种桥面板水性聚氨酯聚合物混凝土的制备方法，其特征是: 原料组分包括粗骨料、中砂、粉煤灰、硅灰、萘系减水剂、水性聚氨酯以及硅烷偶联剂，各组分重量份数依次为: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% ； 在常温下，将干燥的骨料和中砂、粉煤灰、硅灰投入到搅拌机中，搅拌2min，随后加入水性聚氨酯乳液，再搅拌3min，接着加入硅烷偶联剂，搅拌lmin，最后加入萘系减水剂，搅拌2min0
7.根据权利要求6所述的桥面板水性聚氨酯聚合物混凝土的制备方法，其特征是:所述萘系减水剂为β —萘磺酸甲醛缩合物为主要成分的混凝土减水剂。
8.根据权利要求6或7所述的桥面板水性聚氨酯聚合物混凝土的制备方法，其特征是:所述硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基为主要成分的硅烷偶联剂。
9.根据权利要求6或7所述的桥面板水性聚氨酯聚合物混凝土的制备方法，其特征是:所述粗骨料为最大粒径不超过20_的石子。
10.根据权利要求9所述的桥面板水性聚氨酯聚合物混凝土的制备方法，其特征是:所述粗骨料为最大粒径不超过20_的石子。
【专利摘要】本发明提供的是一种桥面板水性聚氨酯聚合物混凝土及制备方法。原料组分包括粗骨料、中砂、粉煤灰、硅灰、萘系减水剂、水性聚氨酯以及硅烷偶联剂；在常温下，将干燥的骨料和中砂、粉煤灰、硅灰投入到搅拌机中，搅拌，随后加入水性聚氨酯乳液，再搅拌，接着加入硅烷偶联剂，搅拌，最后加入萘系减水剂，搅拌。本发明采用水性聚氨酯聚合物代替水泥作为胶结材料，与集料拌合，并添加粉煤灰、硅灰、萘系高效减水剂、硅烷偶联剂。本发明提供的桥面板水性聚氨酯聚合物混凝土可以运用在对耐久性要求较高，或是修复比较困难，跨度较大的桥面结构。
【IPC分类】C04B24-42, C04B26-16, C04B14-06, C04B18-08, C04B14-02
【公开号】CN104876474
【申请号】CN201510193948
【发明人】刘宗民, 赵昆璞, 毛继泽, 徐晓沐, 王杜辰, 王恺源
【申请人】哈尔滨工程大学
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2015年4月22日