本发明涉及一种水泥基材料，特别涉及一种不中断交通的桥梁拼宽材料，属于建筑材料技术领域。
背景技术：
随着经济和城市的快速发展，大幅增长的道路交通流量与较低的道路桥梁通行能力之间的矛盾日益凸显，早期兴建的道路桥梁已经不能满足交通车辆的通行能力，早期修建的道路桥梁经过岁月变迁，往往需要通过扩建等施工来满足当下交通运营的需求，桥梁横向拼宽是解决这一问题行之有效而经济环保的方法，在国内外均有应用。目前国内外桥梁拼宽中，用于接缝的水泥基材料主要有uea补偿收缩混凝土、钢纤维混凝土、聚丙乙烯纤维混凝土、复合纤维混凝土等，通过掺入纤维提高混凝土抗裂性能，掺入膨胀剂以补偿混凝土的收缩。当前，运营中的桥梁改建时，由于用于接缝的混凝土凝结时间长，常采用临时封闭道路桥梁的方法进行施工，该方法必须中断交通，严重影响车辆的正常通行，势必增加其它路段的交通压力，给物流和人们出行带来极大不便。
桥梁拼宽技术复杂，施工难度大，目前仍有一些尚未解决的关键问题：(1)桥梁拼宽接缝的水泥基材料最常见的病害为开裂和渗水，其主要原因是新旧桥混凝土收缩徐变的影响，新旧桥之间的沉降差的影响。补偿收缩混凝土虽然可以部分减少混凝土的收缩，但补偿收缩混凝土并不能完全解决湿接缝的开裂问题，大量实践表明，对于开裂的湿接缝工程，开裂主要发生在新老混凝土的界面处，说明接缝的开裂因素，除混凝土的收缩外，还与新老混凝土的界面粘结性能有很大关系，由于新老混凝土的收缩变形程度不一致，在收缩应力的作用下，如果新老混凝土间粘结力小于收缩应力，将会在新老混凝土界面处开裂；(2)对新旧桥梁进行接缝时，需封闭原有桥梁，实施中断交通方法施工，对人们出行带来极大不方面。
技术实现要素：
针对现有的桥梁拼宽材料存在的技术缺陷，本发明的目的是在于提供一种流动性好、凝结时间短、早期强度高、体积稳定性好、粘结性好、抗开裂性能优的不中断交通的水泥基桥梁拼宽材料，该水泥基桥梁拼宽材料通过改善接缝材料的变形性能和增强新旧桥混凝土的界面粘结性能实现减少接缝开裂渗水的问题，同时，通过缩短初终凝间隔时间，并提供高的早期强度，使拼宽施工可以在不中断交通的情况下进行，极大地提高了效率，便利了车辆的通行。
为了实现上述技术目的，本发明提供了一种不中断交通的桥梁拼宽材料，其包括以下质量组份：硫铝酸盐水泥35～55份，硅酸盐水泥20～40份，粉煤灰5～25份，高性能矿物掺合料4～12份，细骨料80～120份，早强剂0.1～0.3份，缓凝剂0.2～0.4份，聚合物胶粉0.5～2份，超塑化剂0.4～2份，纤维0.5～8份。
优选的方案，所述硫铝酸盐水泥包含以下质量百分比组分：无水硫铝酸钙60～75％；硅酸二钙15～25％。
优选的方案，所述高性能矿物掺合料包括硅灰和/或矿粉。较优选为硅灰。
优选的方案，所述细骨料由10～20目、20～40目、40～100目、100～200目粒级的河砂和/或机制砂复配得到；其中，各粒级质量百分比组成为：10～20目：25～45％，20～40目：20～40％，40～100目：15～35％，100～200目：5～10％。
优选的方案，所述聚合物胶粉为醋酸乙烯酯与乙烯共聚胶粉、醋酸乙烯酯均聚胶粉、乙烯与氯乙烯及月硅酸乙烯酯三元共聚胶粉、醋酸乙烯酯与乙烯及高级脂肪酸乙烯酯三元共聚胶粉、醋酸乙烯酯与高级脂肪酸乙烯酯共聚胶粉、醋酸乙烯酯与丙烯酸酯及高级脂肪酸乙烯酯三元共聚胶粉、丙烯酸酯与苯乙烯共聚胶粉、苯乙烯与丁二烯共聚胶粉中至少一种。较优选为苯乙烯与丁二烯共聚胶粉。
优选的方案，所述早强剂包括碳酸锂和/或甲酸钙。较优选为碳酸锂。
优选的方案，所述缓凝剂为酒石酸、葡萄糖酸钠、硼酸中至少一种。较优选为硼酸。
优选的方案，所述粉煤灰为ⅰ级或ⅱ级电厂粉煤灰。
优选的方案，所述超塑化剂为聚羧酸高性能减水剂；所述纤维为聚乙烯醇纤维、聚丙烯纤维、聚丙烯腈纤维、改性聚酯纤维、聚酰胺纤维、钢纤维中至少一种。较优选为聚羧酸高性能减水剂。较优选的纤维为钢纤维或聚乙烯醇纤维。
优选的方案，所述钢纤维为直径为0.1～1.0mm，长度为6～30mm，且长径比为40～85的镀铜钢纤维和/或不锈钢纤维；所述钢纤维为圆直形、端构形或波浪形。
本发明提供的一种不中断交通的桥梁拼宽材料中，硫铝酸盐水泥主要提供早期强度和快速凝结的作用；硅酸盐水泥主要提供早期和后期强度作用；粉煤灰主要改善材料工作性和提供后期强度作用；高性能矿物掺合料主要改善材料粘结性能和提高强度作用；细骨料主要作为骨架和填充材料改善级配和工作性；早强剂主要调节早期强度作用；缓凝剂主要调节凝结时间作用；聚合物胶粉主要改善材料粘结性能；超塑化剂主要改善材料工作性和降低用水量作用；纤维主要改善材料抗开裂性能。
本发明提供的不中断交通的桥梁拼宽材料各组分之间协同作用明显，由水泥、粉煤灰及细骨料等构成高强度的基础材料，一方面，通过引入聚合物胶粉来达到增强，以提高拼宽材料与老混凝土界面粘结强度的目。聚合物胶粉相主要以空间三维连续网状结构存在于水泥石中，由于选择的聚合物胶粉柔韧性好、抗拉强度大，聚合物相网状结构相当于“微纤维”，另外，聚合物乳胶中大量的表面活性物质增强了浆体拌合物湿润老混凝土表面及浸入老混凝土表面，甚至进入老混凝土表面孔隙的能力，从而形成聚合物膜牢固地粘附在老混凝土表面，改善了老混凝土和新混凝土的粘结能力；另一方面，通过纤维增强作用和膨胀组份微膨胀效果，从而增强新旧混凝土界面抵抗裂纹扩展的能力，采用聚合物或细小钢纤维具有抗拉强度大、延伸率大等特点，使混凝土或砂浆的抗拉、抗弯、抗冲击强度及延伸率和韧性得以提高，从而可控制基体混凝土或砂浆裂纹的进一步发展，提高抗裂性；第三方面，在硅酸盐水泥中掺入一定比例的具有膨胀性能的硫铝酸盐水泥，硫铝酸盐水泥依靠本身的化学反应或与水泥石中的其它成分反应，产生一定的限制膨胀，钙矾石晶体呈放射状，起到填充、堵塞毛细孔缝的作用，使大孔变小孔，能提高与老混凝土界面处孔隙的机械咬合力，从而提高接缝抗开裂的能力。第四方面，在通过采用硫铝酸盐水泥和硅酸盐水泥复配速凝胶材体系基础上，引入早强剂、缓凝剂、超塑化剂等助剂，使得复合材料具有较长的可操作时间及很短的初终凝间隔时间，且早期抗压强度高，可以确保桥梁在不中断交通的情况下，接缝可以正常施工。
本发明的技术方案提供的不中断交通的桥梁拼宽材料，采用硫铝酸盐水泥和硅酸盐水泥复配的速凝胶材体系，使其具有较长的可操作时间及很短的初终凝间隔时间，且早期抗压强度高，可以确保桥梁在不中断交通的情况下，接缝可以正常施工。通过选择合适的早强剂和缓凝剂，并在合适比例条件下，使初凝时间和终凝时间的间隔只有5～15min，2小时抗压强度大于20mpa。
相对现有技术，本发明的技术方案带来的有益效果：
1)本发明的不中断交通的桥梁拼宽材料通过纤维增强，聚合物改性增强和微膨胀增强技术相结合，极大地改善了新老混凝土的界面粘结能力和提高接缝整体抗开裂的能力。
2)本发明的不中断交通的桥梁拼宽材料具有较长的可操作时间及很短的初终凝间隔时间，且早期抗压强度高，可以确保桥梁在不中断交通的情况下，接缝可以正常施工。通过选择合适的早强剂和缓凝剂，并在合适比例条件下，可操作时间为20min，初始流动度可达310mm，初凝时间为20min，终凝时间为28min，2小时抗压强度为27.2mpa，3天抗压强度为65mpa，28天抗压强度为102mpa，28天粘结强度为4.2mpa，较传统湿接缝混凝土粘结强度提高了120％。
具体实施方式
本发明用下列实施例来进一步说明本发明，但本发明的保护范围并不限于下列实施例。
以下实施例中配方中的各组分原料除特殊说明外，其它原料都为市售的商品化原料。
实施例1
不中断交通的桥梁拼宽材料按质量份计，包括：硫铝酸盐水泥55份、pⅱ52.5硅酸盐水泥25份、粉煤灰14份、硅灰6份、细骨料(10～20目：20～40目：40～100目：100～200目＝35％:30％:30％:5％)100份、碳酸锂0.2份、硼酸0.3份、苯乙烯与丁二烯共聚胶粉1份、超塑化剂0.6份、钢纤维(直径0.2mm，长度13mm)4份。
实施例2
不中断交通的桥梁拼宽材料按质量份计，包括：硫铝酸盐水泥50份、pⅱ52.5硅酸盐水泥30份、粉煤灰12份、硅灰8份、细骨料(10～20目：20～40目：40～100目：100～200目＝33:32％:28％:7％)120份、甲酸钙0.3份、酒石酸0.4份、苯乙烯与丁二烯共聚胶粉2份、超塑化剂1.2份、聚乙烯醇纤维(直径12μm，长度12mm)2份。
实施例3
不中断交通的桥梁拼宽材料按质量份计，包括：硫铝酸盐水泥45份、pⅱ52.5硅酸盐水泥35份、粉煤灰15份、矿粉5份、细骨料(10～20目：20～40目：40～100目：100～200目＝40％:30％:27％:3％)80份、碳酸锂0.2份、硼酸0.4份、醋酸乙烯酯与乙烯共聚胶粉1份、超塑化剂1.5份、聚乙烯醇纤维(直径12μm，长度15mm)0.5份。
实施例4
不中断交通的桥梁拼宽材料按质量份计，包括：硫铝酸盐水泥45份、pⅱ52.5硅酸盐水泥40份、粉煤灰10份、硅灰10份、细骨料(10～20目：20～40目：40～100目：100～200目＝38％:32％:27％:3％)80份、甲酸钙0.2份、硼酸0.4份、苯乙烯与丁二烯共聚胶粉1份、超塑化剂0.8份、钢纤维(直径0.2mm，长度13mm)6份。
实施例5
不中断交通的桥梁拼宽材料按质量份计，包括：硫铝酸盐水泥85份、粉煤灰10份、硅灰10份、细骨料(10～20目：20～40目：40～100目：100～200目＝38％:32％:27％:3％)80份、甲酸钙0.2份、硼酸0.4份、苯乙烯与丁二烯共聚胶粉1份、超塑化剂0.8份、钢纤维(直径0.2mm，长度13mm)6份。
实施例6
不中断交通的桥梁拼宽材料按质量份计，包括：硫铝酸盐水泥45份、pⅱ52.5硅酸盐水泥40份、粉煤灰10份、硅灰10份、细骨料(10～20目：20～40目：40～100目：100～200目＝38％:32％:27％:3％)80份、甲酸钙0.2份、硼酸0.4份、苯乙烯与丁二烯共聚胶粉0份、超塑化剂0.8份、钢纤维(直径0.2mm，长度13mm)6份。
实施例7
不中断交通的桥梁拼宽材料按质量份计，包括：硫铝酸盐水泥45份、pⅱ52.5硅酸盐水泥40份、粉煤灰10份、硅灰10份、细骨料(10～20目：20～40目：40～100目：100～200目＝38％:32％:27％:3％)80份、甲酸钙0份、硼酸0.4份、苯乙烯与丁二烯共聚胶粉1份、超塑化剂0.8份、钢纤维(直径0.2mm，长度13mm)6份。
施工时，将上述各实施例分别加水搅拌为浆体即可使用(水与本产品干粉砂浆的重量比0.12～0.14)，其各项性能检测结果见表1。
表1各实施例性能检测结果
从上表1的实施例1、实施例2、实施例3、实施例4可知，本发明的不中断交通的桥梁拼宽材料具有流动性好、凝结时间短、早期后期强度高、体积稳定性好、粘结性好，各项性能优良。实施例5虽然具有高的2h抗压强度，但3d和28d抗压强度低，所以硅酸盐水泥的加入对3d和28d抗压强度有较大影响。实施例6具有较低的粘结强度，聚合物胶粉对改善粘结性能影响较大。实施例7具有较长的初凝时间和终凝时间，且2h抗压强度较低，早强剂的加入在控制初终凝时间间隔和2h抗压强度方面有重要的作用。
本发明的不中断交通的桥梁拼宽材料各组分必须达到一个平衡，才能发挥出最佳的协同效应，使其性能最优。