专利名称：桥梁伸缩缝嵌缝弹性混凝土及其制备方法
技术领域：
本发明属于弹性混凝土，尤其涉及一种桥梁伸缩缝嵌缝弹性混凝土及其制备方法。
背景技术：
弹性混凝土是一种把橡胶颗粒作为水泥混凝土的组成材料配制而成的新型混凝土，弹性混凝土不仅有弹性，而且有较高的强度、非常好的耐磨性能，以及很高的软化温度。桥梁伸缩缝是为了保证桥跨结构在气温变化、活载作用、混凝土收缩和徐变等影响下能自由变形，一般设置在桥梁的相邻两桥跨之间以及在梁端与桥台背墙之间的伸缩装置。传统桥梁伸缩缝最大的弱点在于桥梁伸缩缝两边的混凝土受车辆冲击易产生应力集中而造成破坏，从而影响伸缩缝性能。
传统弹性混凝土的最大缺点是掺入橡胶颗粒的弹性混凝土强度会有明显的降低，并且由于橡胶颗粒与混凝土的弹性模量相差较大，前者为有机材料，而后者为无机材料，故二者粘结性能较差。
弹性混凝土伸缩缝的国内外发明现状。目前为止，美国布朗公司已经发明了“DelcreteTM弹性混凝土伸缩缝”，他们利用自己独特的配方将弹性混凝土应用于桥梁伸缩缝；另外美国还有一种相似产品为“万宝牌弹性混凝土伸缩缝”，其伸缩逢安装所使用的BEJ弹性混凝土是由特殊骨料及双组份的聚氨脂弹性混凝土粘合剂一起搅拌形成。以上两种弹性混凝土伸缩缝共同的缺点是不能很好地解决橡胶颗粒和混凝土之间的粘结性能，强度相对较低。本发明申请人曾发表过题为《新型弹性混凝土试验研究及应用前景》的论文，提出了为了解决弹性混凝土强度下降的难题，应用偶联剂及乳化橡胶乳液进行改性处理，对其物理力学性能进行试验研究；其应用前景随着橡胶颗粒量增加，力学性能下降明显，但变形量增大；偶联剂和乳化橡胶的掺入对力学性能、抗冲击性能及耐磨性都会有较大提高；论文只是提出了一种展望，没能很好地解决各组分组成问题及具体的制备方法。
发明内容
本发明是为了克服现有技术中的不足，提供一种桥梁伸缩缝嵌缝弹性混凝土及其制备方法，利用钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、硅烷偶联剂、木质素偶联剂、乳化橡胶乳液、氢氧化钠溶液等化学试剂对橡胶颗粒混凝土进行改性，并应用于桥梁伸缩缝，其很大的弹性变形量和极大的抗冲击耐磨的能力和强度高等显著的特点，很好地解决了车辆冲击产生的集中应力而造成桥梁伸缩缝破坏的问题。
本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现一种桥梁伸缩缝嵌缝弹性混凝土，其特征是强度高、变形量大的弹性混凝土，其组分为，按重量比计(Kg/m3) 水灰比为0.4-0.5， 所述桥梁伸缩缝嵌缝弹性混凝土的制备方法，其特征是具体步骤如下第一步橡胶颗粒表面改性 1、按配方称取橡胶颗粒，利用氢氧化钠溶液进行表面清洗； 2、在40-60度左右的水浴中向容器内加入偶联剂，并加入无水乙醇，搅拌至偶联剂溶入酒精中，无水乙醇加入量以将偶联剂全部溶入为准； 3、将清洗后的橡胶颗粒放入搅拌机中加热，在60-70℃温度下加热搅拌，并在搅拌过程中逐渐加入稀释的偶联剂，搅拌10分钟后取出室温干燥； 第二步弹性混凝土的制备 按配方将原料放入混凝土搅拌机中进行搅拌，并在搅拌过程中按配方逐渐加入乳化橡胶乳液，即可制得弹性混凝土。
配方中的钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、硅烷偶联剂、木质素偶联剂、乳化橡胶乳液、氢氧化钠溶液等化学试剂均为市售商品，原料来源充足。
有益效果首次利用钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、硅烷偶联剂、木质素偶联剂、乳化橡胶乳液、氢氧化钠溶液等化学试剂对弹性混凝土进行改性，研制出新型弹性混凝土；并研究了新型弹性混凝土的变形量、抗压强度、抗折强度、抗冲磨强度及弹性模量等力学性能；配制出最佳配合比的弹性混凝土。首次将新型弹性混凝土应用于桥梁伸缩缝，其很好的变形量和极大的抗冲耐磨强度较好地解决了传统桥梁伸缩缝所遇到的难题，并提出了施工工艺，为实际工程应用奠定基础。
图1是弹性混凝土应用于变形量较小的桥梁伸缩缝示意图； 图2是弹性混凝土应用于变形量较大的桥梁伸缩缝示意图。
具体实施例方式 以下结合较佳实施例，对依据本发明提供的具体实施方式
详述如下。
实施例1 一种桥梁伸缩缝嵌缝的变形量很大弹性混凝土，应用于变形量较小的桥梁伸缩缝；其组分为，按重量比计(Kg/m3)，水灰比为0.40， 实施例2 一种桥梁伸缩缝嵌缝的变形量很大弹性混凝土，应用于变形量较小的桥梁伸缩缝；其组分为，按重量比计(Kg/m3)，水灰比为0.45， 实施例3 一种桥梁伸缩缝嵌缝的变形量很大弹性混凝土，应用于变形量较小的桥梁伸缩缝；其组分为，按重量比计(Kg/m3)，水灰比为0.50，
详见附图1上述组分橡胶颗粒掺量已达到主料的80％左右，故弹性混凝土的变形量很大，应用时可以不再和传统桥梁伸缩缝一起应用，应用时直接填充里边，不再加型钢伸缩缝；直接将其填充在桥梁变形缝中即可。图1中行车道铺装层1，弹性混凝土2、行车道构件3。
实施例4 一种桥梁伸缩缝嵌缝的强度很高弹性混凝土，应用于变形量较大的桥梁伸缩缝；其组分为，按重量比计(Kg/m3)水灰比为0.40， 实施例5 一种桥梁伸缩缝嵌缝的强度很高弹性混凝土，应用于变形量较大的桥梁伸缩缝；其组分为，按重量比计(Kg/m3)，水灰比为0.45， 实施例6 一种桥梁伸缩缝嵌缝的强度很高弹性混凝土，应用于变形量较大的桥梁伸缩缝；其组分为，按重量比计(Kg/m3)，水灰比为0.50，
详见附图2，上述组分橡胶颗粒掺量占主料的20％左右，故弹性混凝土的强度很高，应用时和传统的型钢桥梁伸缩缝一起应用。图2中行车道铺装层1，弹性混凝土2、行车道构件3上层锌铁皮4、上层锌铁皮5。
上述各种桥梁伸缩缝嵌缝弹性混凝土的制备方法，具体步骤如下 第一步橡胶颗粒表面改性 1、按配方称取橡胶颗粒，利用氢氧化钠溶液进行表面清洗； 2、在40-60度左右的水浴中向容器内加入偶联剂，并加入无水乙醇，搅拌至偶联剂溶入酒精中，无水乙醇加入量以将偶联剂全部溶入为准； 3、将清洗后的橡胶颗粒放入加热搅拌机中，在60-70左右温度下加热搅拌，并在搅拌过程中逐渐加入稀释的偶联剂，搅拌10分钟后取出室温干燥； 第二步弹性混凝土的制备 按配方将原料放入混凝土搅拌机中进行搅拌，并在搅拌过程中按配方逐渐加入乳化橡胶乳液，即可制得弹性混凝土。
桥梁伸缩缝嵌缝弹性混凝土试验过程 弹性混凝土伸缩缝核心技术是弹性混凝土，故课题组人员对弹性混凝土做了大量反复试验，以求出最佳配合比及最佳外加剂掺量。课题组对橡胶颗粒掺量分别为20％、30％、80％的弹性混凝土进行了试验研究；首次利用钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、硅烷偶联剂、木质素偶联剂、乳化橡胶乳液、氢氧化钠溶液等作为外加剂对弹性混凝土进行改性试验，取得了良好的试验结果。研制出强度高、变形量大的弹性混凝土，并将其应用于桥梁伸缩缝。(试验数据见附表) 弹性混凝土伸缩缝试验用原材料
弹性混凝土伸缩缝试验步骤 第一步橡胶颗粒表面改性 1、按配方称取橡胶颗粒，利用氢氧化钠溶液进行表面清洗； 2、在40-60度左右的水浴中向容器内加入偶联剂，并加入无水乙醇，搅拌至偶联剂溶入酒精中，无水乙醇加入量以将偶联剂全部溶入为准； 3、将清洗后的橡胶颗粒放入加热搅拌机中，在60-70左右温度下加热搅拌，并在搅拌过程中逐渐加入稀释的偶联剂，搅拌10分钟后取出室温干燥； 第二步混凝土试块制备 按配方将原料放入混凝土搅拌机中进行搅拌，在搅拌过程中加入乳化橡胶乳液； 在振动台上振动密实成型，制备试块； 24小时后拆模，立即搬入标准养护室养护。
第三步力学性能测试 测定7天力学性能； 测定28天力学性能。
弹性混凝土力学性能 表1弹性混凝土力学性能
弹性混凝土作用机理 普通混凝土的强度主要取决于浆体的强度及其与骨料表面的黏结强度。橡胶颗粒作为高弹性的有机物质，不参与浆体强度形成的化学反应，其分散于浆体和骨料结合的黏结面上，削弱混凝土的强度及弹性模量。但加入偶联剂试块的力学性能明显得到改善。这是因为偶联剂分子中含有两种不同化学性质的基团，我们用通式XY表示。X、Y为两类反应特征不同的活性基团，其中X易与无机物或矿物质进行结合，它可进行水解反应并生成能够与无机材料发生化学反应的基团，并且吸附在材料的表面，从而提高与无机材料的亲和性。而Y则易与有机物进行结合。正是由于偶联剂分子存在着亲有机和亲无机两种功能团，可以把两种不同化学结构类型和亲和力相差很大的材料在界面连接起来，从而增强有机材料与无机材料之间的结合，表现为提高了弹性混凝土的力学性能。乳化橡胶作为一种柔性材料，能使弹性混凝土中的胶结材料的交联反应加速及交联密度增大，从而使混凝土失粘时间缩短，力学性能和耐磨性能得到提高。
弹性混凝土伸缩缝施工技术 1、应用于变形量较小的桥梁伸缩缝弹性混凝土，作为弹性体应用于桥梁伸缩缝施工工艺 1)预留浇注弹性混凝土预留槽的深度不小于45mm、宽度应不小于200mm、长度应满足设计图要求； 2)在整个作业面进行打毛处理，随后用压缩空气清理各种杂物； 3)用泡沫塑料嵌在梁端与梁端之间的间隙，防止弹性混凝土流失； 4)在浇注弹性混凝土前对作业面进行干燥处理； 5)在浇注弹性混凝土前，要对整个浇注区表面涂抹表面粘结剂； 6)弹性混凝土各原材料应干燥和在不同容器内称重并严格按照配合比进行拌和； 7)搅拌均匀的弹性混凝土应立刻浇注到位，并及时抹平； 8)养护。
2、应用于变形量较大的桥梁伸缩缝的弹性混凝土，应用于型钢伸缩缝施工工艺 1)按照设计图纸提供的尺寸，在梁端(或板端)与梁端，梁端与桥台处预留安装伸缩装置的预留槽。按图纸要求预埋好锚固钢筋或膨胀锚定螺栓，并安装好伸缩缝； 2)对整个粘结面进行喷砂处理，随后用压缩空气进行全面清理； 3)在安装前浇注区必须进行干燥处理，以保持整个浇注区干燥无水分； 4)浇注弹性混凝土前，要在整个浇注区(包括钢件)涂抹表面粘结剂； 5)弹性混凝土的各原材料应在不同容器中称量，并按照配合比进行混合； 6)混合均匀的弹性混凝土即浇注到位，并及时抹平。
7)养护。
桥梁伸缩缝嵌缝弹性混凝土试验数据附表 第一组基准 表1.1.1普通混凝土配合比 表1.1.2普通混凝土实际用量 表1.1.3普通混凝土力学性能试验数据记录
表1.2.1弹性混凝土配合比 表1.2.2弹性混凝土实际用量 表1.2.3混凝土力学性能试验数据记录 第二组橡胶颗粒取代集料体积为20％的弹性混凝土 表2.1.1弹性混凝土配合比
表2.1.2弹性混凝土实际用量 表2.1.3混凝土力学性能试验数据记录 表2.2.1弹性混凝土配合比 表2.2.2弹性混凝土实际用量 表2.2.3混凝土力学性能试验数据记录 表2.3.1弹性混凝土配合比 表2.3.2弹性混凝土实际用量 表2.3.3混凝土力学性能试验数据记录
表2.4.1弹性混凝土配合比 表2.4.2弹性混凝土实际用量 表2.4.3混凝土力学性能试验数据记录 表2.5.1弹性混凝土配合比 表2.5.2弹性混凝土实际用量 表2.5.3混凝土力学性能试验数据记录 表2.6.1弹性混凝土配合比 表2.6.2弹性混凝土实际用量 表2.6.3混凝土力学性能试验数据记录 表2.7.1弹性混凝土配合比 表2.7.2弹性混凝土实际用量 表2.7.3混凝土力学性能试验数据记录 第三组橡胶颗粒取代集料为30％的弹性混凝土 表3.1.1弹性混凝土配合比 表3.1.2弹性混凝土实际用量 表3.1.3混凝土力学性能试验数据记录 表3.2.1弹性混凝土配合比 表3.2.2弹性混凝土实际用量 表3.2.3混凝土力学性能试验数据记录 表3.3.1弹性混凝土配合比 表3.3.2弹性混凝土实际用量 表3.3.3混凝土力学性能试验数据记录 表3.4.1弹性混凝土配合比 表3.4.2弹性混凝土实际用量 表3.4.3混凝土力学性能试验数据记录 表3.5.1弹性混凝土配合比 表3.5.2弹性混凝土实际用量 表3.5.3混凝土力学性能试验数据记录 表3.6.1弹性混凝土配合比 表3.6.2弹性混凝土实际用量 表3.6.3混凝土力学性能试验数据记录 表3.7.1弹性混凝土配合比 表3.7.2弹性混凝土实际用量 表3.7.3混凝土力学性能试验数据记录 第四组橡胶颗粒取代集料为80％的弹性混凝土 表4.1.1弹性混凝土配合比 表4.1.2弹性混凝土实际用量 表4.1.3混凝土力学性能试验数据记录
表4.2.1弹性混凝土配合比 表4.2.2弹性混凝土实际用量 表4.2.3混凝土力学性能试验数据记录 4.3.1弹性混凝土配合比 表4.3.2弹性混凝土实际用量 表4.3.3混凝土力学性能试验数据记录 表4.4.1弹性混凝土配合比 表4.4.2弹性混凝土实际用量 表4.4.3混凝土力学性能试验数据记录 表4.5.1弹性混凝土配合比 表4.5.2弹性混凝土实际用量 4.5.3混凝土力学性能试验数据记录 表4.6.1弹性混凝土配合比 表4.6.2弹性混凝土实际用量 表4.6.3混凝土力学性能试验数据记录 表4.7.1弹性混凝土配合比 表4.7.2弹性混凝土实际用量 表4.7.3混凝土力学性能试验数据记录 以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的结构作任何形式上的限制。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明的技术方案的范围内。
权利要求
1.权利要求1
一种桥梁伸缩缝嵌缝弹性混凝土，其特征是其组分为，按重量比计Kg/m3，水灰比为0.4-0.5，
水泥400-550，沙100-600，石200-1000，
橡胶颗粒100-500，
二硬脂酰氧异丙氧-铝酸酯偶联剂0-3
乙烯基三乙氧-硅烷偶联剂0-3
木质素偶联剂0-3
异丙基三二辛基磷酸酰氧基-钛酸酯偶联剂0-3
乳化橡胶20-300。
2.权利要求2
根据权利要求1所述的桥梁伸缩缝嵌缝弹性混凝土的制备方法，其特征是具体步骤如下
第一步橡胶颗粒表面改性
1、按配方称取橡胶颗粒，利用浓度为1％的氢氧化钠溶液进行表面清洗；
在40-60度左右的水浴中向容器内加入偶联剂，再加入无水乙醇，搅拌至偶联剂溶入酒精中，无水乙醇加入量以将偶联剂全部溶入为准；
3、将清洗后的橡胶颗粒放入搅拌机中加热，在60-70℃温度下加热搅拌，并在搅拌过程中逐渐加入稀释的偶联剂，搅拌10分钟后取出室温干燥；
第二步弹性混凝土的制备
按配方将原料放入混凝土搅拌机中进行搅拌，并在搅拌过程中按配方逐渐加入乳化橡胶乳液，即可制得弹性混凝土。
全文摘要
本发明涉及一种桥梁伸缩缝嵌缝弹性混凝土，其特征是水灰比为0.4-0.5，其组分为，水泥400-550、沙100-600、石200-1000、橡胶颗粒100-500、乳化橡胶20-300、二硬脂酰氧异丙氧基0-3、乙烯基三乙氧基0-3、木质素偶联剂0-3、异丙基三二辛基磷酸酰氧基0-3。其制备方法利用浓度为1％的氢氧化钠溶液对橡胶颗粒表面进行清洗处理；在40-60度的水浴中向容器内加入偶联剂，再加入无水乙醇，搅拌至偶联剂全部溶入酒精中；将上述橡胶颗粒放入搅拌机中加热，加热至60-70度，搅拌，并逐渐加入稀释的偶联剂，搅拌10分钟后取出室温干燥；将原料放入混凝土搅拌机中进行搅拌，并加入乳化橡胶乳液，即得。有益效果制备的弹性混凝土具有很好的变形量和极大的抗冲耐磨强度；将其应用于桥梁伸缩缝中效果良好。
文档编号C04B28/00GK101767967SQ201010300199
公开日2010年7月7日 申请日期2010年1月12日 优先权日2010年1月12日
发明者李自林, 赵晓辉, 李长虹, 喻春林, 周培远, 高伟明, 石绍立 申请人:天津城市建设学院