本公開涉及混凝土材料，更具體地涉及一種高抗裂性的橋梁伸縮縫錨固區(qū)混凝土及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、橋梁伸縮縫錨固區(qū)混凝土作為橋梁伸縮縫的重要組成部分，往往是最容易破壞，維修率也是最高的，直接影響橋梁伸縮縫的運(yùn)行狀態(tài)和使用壽命。

2、橋梁建成通行后，實(shí)際的車輛軸載往往都是遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于設(shè)計軸載，加上道路行駛車流量日益增多，導(dǎo)致車輛對橋梁伸縮縫的沖擊作用更加明顯。車輛輪胎對橋梁伸縮縫裝置的巨大沖擊力可導(dǎo)致伸縮縫部件損壞、脫落或松動，同時加重錨固區(qū)混凝土以及橋梁伸縮縫裝置破壞，大大縮短了其使用年限。

3、伸縮縫錨固區(qū)，由于溫度變化、荷載作用等因素，對混凝土的抗沖擊性、延展性、耐久性和抗裂性能提出了更高要求。

4、傳統(tǒng)的混凝土材料難以滿足這些要求，工程中通常采用補(bǔ)償收縮鋼纖維混凝土提高其抗裂能力，但韌性較差，易開裂破碎，性能指標(biāo)不全面。亦有采用uhpc等高性能材料的加固方案，但經(jīng)濟(jì)性較差，性能指標(biāo)冗余度過大、不利于推廣和后期伸縮縫裝置的更換。

5、因此，需要開發(fā)一種新型的高抗裂性的橋梁伸縮縫錨固區(qū)混凝土。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本公開提供了一種高抗裂性的橋梁伸縮縫錨固區(qū)混凝土及其制備方法和應(yīng)用，以解決伸縮縫錨固區(qū)混凝土易開裂、破損、耐久性差等問題。

2、根據(jù)本公開的一個方面，提供了一種高抗裂性的橋梁伸縮縫錨固區(qū)混凝土的制備方法，包括：

3、s1：按以下重量份計稱取原料：水泥650~660份、粉煤灰200~210份、礦渣粉100~110份、高活性內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑100~110份、砂500~550份、石500~550份、膠粉18~20份、改性橡膠顆粒50~60份、減水劑1~1.2份、鋼纖維60~70份、改性聚丙烯腈pan纖維8~9份和水230~240份；

4、s2：對水泥、粉煤灰、礦渣粉、高活性內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑、砂、石、膠粉、改性橡膠顆粒、減水劑和水進(jìn)行混合攪拌，得到混凝土拌合物；

5、s3：將鋼纖維和改性聚丙烯腈pan纖維加入到混凝土拌合物中，繼續(xù)攪拌均勻，得到高抗裂性的橋梁伸縮縫錨固區(qū)混凝土。

6、上述方案中，步驟s1中所述的高活性內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑，采用高溫煅燒后的硅藻土-稻殼灰，其中稻殼灰作為一種高活性摻合料，與硅藻土相混合進(jìn)行高溫煅燒后，在混凝土中能夠發(fā)揮兩種材料的各自優(yōu)勢，稻殼灰的高活性提高伸縮縫錨固區(qū)混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)的密實(shí)性，提升混凝土的耐久性，硅藻土經(jīng)過煅燒后的多孔結(jié)構(gòu)進(jìn)行吸水和返水作用，減少混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部孔隙因水化反應(yīng)造成失水的情況，降低伸縮縫混凝土收縮變形，減小伸縮縫錨固區(qū)混凝土的開裂風(fēng)險。

7、上述方案中，步驟s1中所述的高活性內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑，采用以下方法制備而成：將天然硅藻土破碎磨細(xì)至粒徑范圍為0.075~0.15mm，經(jīng)過800~820℃高溫煅燒55~65min，煅燒后取出直接放入-18~-22℃的低溫環(huán)境中進(jìn)行降溫冷卻50~70min；然后將冷卻后的硅藻土和稻殼灰按照質(zhì)量比3:1的比例混合，并進(jìn)行高速攪拌，經(jīng)過600~620℃進(jìn)行煅燒55~65min，煅燒后在干燥環(huán)境下恢復(fù)至室溫，得到高活性內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑。

8、上述方案中，所述的800~820℃高溫煅燒時間為58min、60min或62min；所述的低溫環(huán)境中進(jìn)行降溫冷卻，是在-18℃、-20℃或-22℃的低溫環(huán)境中進(jìn)行降溫冷卻55min、60min或65min；所述的600~620℃高溫煅燒時間為58min、60min或62min。

9、上述方案中，步驟s1中所述的改性橡膠顆粒，采用以下方法制備而成：選擇破損的橡膠顆粒粒徑為1~3mm，將橡膠顆粒在35%的氫氧化鈉溶液中泡制3.5~4.5h，泡制過程中持續(xù)攪拌；然后將泡制后的橡膠顆粒放入醋酸進(jìn)行中和，并用清水進(jìn)行清洗；晾干后得到改性橡膠顆粒。

10、上述方案中，所述的將橡膠顆粒在35%的氫氧化鈉溶液中泡制3.5h、4h或4.5h。

11、上述方案中，步驟s1中所述的改性聚丙烯腈pan纖維，是對聚丙烯腈pan纖維表面進(jìn)行粗糙處理，增加聚丙烯腈pan纖維與水泥基漿體的粘接力，在水泥基漿體形成相互交錯的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，提高伸縮縫混凝土的抗開裂性能，具體制備方法如下：選取長度為10~14mm的聚丙烯腈pan纖維，將濃度40%氫氧化鈉水溶液加熱至55~60℃，加入聚丙烯腈pan纖維浸泡20~40min，冷卻至室溫后用清水進(jìn)行清洗，晾干后得到改性聚丙烯腈pan纖維，表面粗糙，增強(qiáng)了纖維的吸水性。

12、上述方案中，所述的聚丙烯腈pan纖維的長度為11mm、12mm或13mm；所述的濃度40%氫氧化鈉水溶液被加熱至58℃、60℃或62℃；所述的聚丙烯腈pan纖維浸泡時間為25min、30min或35min。

13、根據(jù)本公開的另一個方面，提供了一種采用所述的方法制備的高抗裂性的橋梁伸縮縫錨固區(qū)混凝土。

14、根據(jù)本公開的再一個方面，提供了一種采用所述的方法制備的高抗裂性的橋梁伸縮縫錨固區(qū)混凝土，在建筑、交通、橋梁或道路領(lǐng)域中的應(yīng)用。

15、本公開提供的高抗裂性的橋梁伸縮縫錨固區(qū)混凝土及其制備方法和應(yīng)用，與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下的有益效果：

16、（1）本公開提供的高抗裂性的橋梁伸縮縫錨固區(qū)混凝土及其制備方法和應(yīng)用，通過采用高溫煅燒后的硅藻土-稻殼灰作為混凝土的高活性內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑、改性橡膠顆粒和改性pan纖維，大大提升了高抗裂性的伸縮縫錨固區(qū)混凝土的力學(xué)性能、收縮性能和抗開裂性能，較好地解決了伸縮縫錨固區(qū)混凝土易開裂，破損，耐久性差等問題，提升了伸縮縫錨固區(qū)混凝土的性能，降低了伸縮縫錨固區(qū)維修成本，延長了伸縮縫錨固區(qū)的全壽命周期。

17、（2）本公開提供的高抗裂性的橋梁伸縮縫錨固區(qū)混凝土及其制備方法和應(yīng)用，采用高溫煅燒后的硅藻土-稻殼灰作為混凝土的高活性內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑，稻殼灰作為一種高活性摻合料，與硅藻土相混合進(jìn)行高溫煅燒后，在混凝土中可以發(fā)揮兩種材料的各自優(yōu)勢，稻殼灰的高活性提高了伸縮縫錨固區(qū)混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)的密實(shí)性，提升了混凝土的耐久性，硅藻土經(jīng)過煅燒后的多孔結(jié)構(gòu)進(jìn)行吸水和返水作用，減少了混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部孔隙因水化反應(yīng)造成失水的情況，降低了伸縮縫混凝土收縮變形，減小了伸縮縫錨固區(qū)混凝土的開裂風(fēng)險。

18、（3）本公開提供的高抗裂性的橋梁伸縮縫錨固區(qū)混凝土及其制備方法和應(yīng)用，選用改性橡膠顆粒，改性后的橡膠顆粒表面粗糙，增加了與水泥基體的粘接力，增加了界面強(qiáng)度，改性橡膠顆粒作為細(xì)骨料摻入到伸縮縫混凝土中，依靠橡膠顆粒本身的彈性，增加了混凝土的彈性變形，能夠?qū)囕v荷載進(jìn)行緩沖，吸收伸縮縫錨固區(qū)受到的沖擊能，降低錨固區(qū)混凝土的開裂破損風(fēng)險。同時橡膠顆粒作為固廢，將橡膠顆粒應(yīng)用到伸縮縫混凝土中也實(shí)現(xiàn)了固廢利用，節(jié)能環(huán)保的目的。

19、（4）本公開提供的高抗裂性的橋梁伸縮縫錨固區(qū)混凝土及其制備方法和應(yīng)用，選用改性pan纖維，通過對pan纖維表面進(jìn)行粗糙處理，增加了pan纖維與水泥基漿體的粘接力，在水泥基漿體形成相互交錯的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，提高了伸縮縫混凝土的抗開裂性能。