ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Изобретение относится к области цементных материалов, в частности к морозостойкому высокопластичному цементному материалу и к способу его изготовления.
ОПИСАНИЕ УРОВНЯ ТЕХНИКИ
Для строительства железобетонного (ниже ж/б) неразрезного балочного моста в настоящее время используют первую простую опору и затем способ строительства сплошной конструкции; по сравнению со сплошной конструкцией, изготавливаемой из монолитного бетона, первая простая опора и затем способ строительства сплошной конструкции имеет преимущества, выражающиеся в повышенной жесткости, малой деформации, меньшего числа компенсационных швов и более короткого периода строительства. Строительство мостов с первой простой опорой и последующими сплошными балками характеризуется тем, что балки и плиты изготавливают предварительно в месте предварительного изготовления. При подъеме сначала используют временные опоры для установки на место согласно просто поддерживаемым балкам, устанавливают постоянные опоры на промежуточные опоры моста, соединяют стальные стержни мокрых стыков и укладывают влажный бетон стыков, натягивают преднапряженные пучки мостового настила, преобразуют систему в сплошные балки, укладывают бетонные петли и, в заключение, удаляют временные опоры и выполняют вспомогательные работы на мостовом настиле.
Верхняя часть области отрицательного изгибающего момента неразрезного ж/б балочного моста находится под натяжением при нормальной рабочей нагрузке, тогда как бетон имеет низкую прочность на растяжение (прибл. 1/10 от прочности на сжатие) и плохую пластичность. В холодных северных регионах бетон в области отрицательного изгибающего момента подвержен растрескиванию. В снежные дни необходимо разбрызгивать противогололедные реагенты (основным компонентом которых является хлорид), чтобы обеспечить безопасное движение транспорта. Когда область отрицательного изгибающего момента находится в хлоридной среде, диффузии ионов хлорида способствует эффект связи с нагрузкой, что приводит к ускоренной коррозии стальных стержней и к снижению несущей способности. Исследования показывают, что во многих построенных ж/б неразрезных балочных мостах присутствуют трещины в области отрицательного изгибающего момента, которые отрицательно влияют на их рабочие характеристики и срок службы. В процессе строительства первой простой опоры и неразрезного балочного моста мокрым стыком является монолитная секция, где две балки соединены максимальным изгибающим моментом балки после завершения преобразования системы. Поскольку мокрый стык расположен в области отрицательного момента неразрезного балочного моста, и бетон может легко трескаться и разрушаться вследствие циклов замораживания/оттаивания в северных регионах с очень холодными зимами, это часто приводит к началу растрескивания сразу же после открытия моста для транспорта, вызывая коррозию стальных стержней и другие проблемы.
Поэтому исследование морозостойких высокопластичных цементных материалов имеет большую важность и значение для конструкции неразрезного балочного моста с повышенной усталостной прочностью в области отрицательного момента, чтобы преодолеть технические проблемы недостаточного сопротивления усталости, плохой стойкости к морозам и плохого сопротивления растрескиванию в области отрицательного изгибающего момента и продлить срок службы неразрезных балочных мостов.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Цель изобретения заключается в том, чтобы предложить морозостойкий высокопластичный цементный материал и способ его изготовления для преодоления недостатков уровня техники.
Для достижения вышеуказанной цели изобретение предлагает следующие технические решения:
изобретение предлагает морозостойкий высокопластичный цементный материал, включающий цемент, зольную пыль с высоким содержанием кальция, кварцевый песок, пластификатор, загуститель, антивспениватель, поливинилспиртовое волокно и воду;
массовое отношение цемента, зольной пыли с высоким содержанием кальция, кварцевого песка и воды составляет 280-350:680-760:640-720:200-280;
массовое отношение пластификатора, загустителя и антивспенивателя составляет 1-1,5:0,1-0,2:0,8-1,6;
массовое отношение цемента и пластификатора составляет 100:3-5,2;
поливинилспиртовое волокно составляет 2-2,5% от общего объема цементного материала.
Предпочтительно, цементом является портландцемент; размер частиц зольной пыли с высоким содержанием кальция меньше или равен 70 мкм, и размер частиц кварцевого песка составляет 0,075-0,125 мм.
Предпочтительно, пластификатором является поликарбоксилатный пластификатор, и загустителем является гидроксипропилметилцеллюлоза.
Предпочтительно, плотность поливинилспиртового волокна составляет 1-1,5 г/см3, его диаметр составляет 0,03-0,05 мм, его длина составляет 10-14 мм, его толщина составляет 13-17 дтекс, его удлинение составляет 4-8%, его прочность на разрыв составляет 1500-1700 МПа, и его модуль упругости составляет 35-45 ГПа.
Изобретение также предлагает способ изготовления морозостойкого высокопластичного цементного материала, включающий следующие этапы:
1) смешивание цемента, зольной пыли с высоким содержанием кальция, кварцевого песка и загустителя для получения порошка;
2) смешивание пластификатора, антивспенивателя и воды для получения смешанного раствора;
3) смешивание смешанного раствора с упомянутым порошком для получения пасты;
4) смешивание упомянутой пасты и поливинилспиртового волокна для получения морозостойкого высокопластичного цементного материала.
Предпочтительно, время смешивания на этапе 2) составляет 1-4 мин, время смешивания на этапе 3) составляет 4-10 мин, и время смешивания на этапе 4) составляет 2-6 мин.
Предпочтительно, железобетонный неразрезной балочный мост включает готовые железобетонные балки 1, предварительно напряженные канаты 2, пучки предварительно напряженной стальной арматуры 3, мокрый стык в области отрицательного изгибающего момента 4, постоянную опору 5, промежуточную опору 6, временную опору 7 и место 8 обрубки.
Изобретение также включает следующие этапы:
1) укладка морозостойкого высокопластичного цементного материала в верхние мокрые стыки 1# и 3# сплошной промежуточной опоры и в мокрые стыки в области отрицательного изгибающего момента, натяжение пучков предварительно напряженной стальной арматуры в области отрицательного изгибающего момента и инъецирование каналов арматурных пучков в последовательности;
2) укладка морозостойкого высокопластичного цементного материала в верхние мокрые стыки 2# и 4# сплошной промежуточной опоры и мокрые стыки в области отрицательного изгибающего момента, натяжение пучков предварительно напряженной стальной арматуры в области отрицательного изгибающего момента и инъецирование каналов арматурных пучков в последовательности.
Предпочтительно, перед укладкой на этапе 1) используют следующие этапы: 
установка предварительно изготовленных железобетонных балок и сварка соединительных частей; 
укладка плит диафрагм, сварка арматурных стержней плит диафрагм и выступающих арматурных стержней предварительно изготовленной железобетонной балки в последовательности и укладка бетона в плиты диафрагм;
место соединения включает мокрые стыки, плиты диафрагм и стальные стержни мокрых стыков; для сварки стальных стержней мокрых стыков используют сварку внахлестку или сварку рычагом.
Предпочтительно, температура укладки на этапе 1) и этапе 2) составляет 5-35°С; после завершения этапа 2) укладывают бетон в мокрые стыки сборных железобетонных балок в области неотрицательного изгибающего момента, при этом укладку бетона выполняют в последовательности укладки точки опоры среднего пролета.
Преимущества изобретения следующие.
1) Поливинилспиртовое волокно изобретения повышает морозостойкость цементных материалов, сохраняет хорошую стойкость к растрескиванию в северных холодных регионах, может продлевать срок службы железобетонных неразрезных балочных мостов и дает хорошие экономические и социальные выгоды.
2) Основным материалом морозостойкого высокопластичного цементного материала согласно изобретению является зольная пыль, которой можно заменить цемент в объеме до 60%, этим уменьшая серьезную проблему загрязнения окружающей среды накапливаемой зольной пылью. Цементный материал согласно изобретению является материалом защиты окружающей среды.
3) Морозостойкий высокопластичный цементный материал согласно изобретению показывает характеристики развития мелких и множественных трещин под действием растягивающего напряжения, при этом ширину трещины можно удерживать в пределах 90 мкм при предельной нагрузке, что может эффективно уменьшать проникновение вредных ионов, таких как ионы хлоридов, продлевать срок до начала ржавления стальных стержней, снижать скорость коррозии стальных стержней, повышать сопротивление образованию трещин и стойкость к коррозии в области отрицательного изгибающего момента, повышать усталостную прочность в области отрицательного изгибающего момента, и увеличивать срок службы неразрезных балочных мостов.
4) Структурная форма области отрицательного изгибающего момента железобетонного неразрезного балочного моста согласно изобретению имеет повышенные противоусталостные характеристики, что существенно снижает стоимость технического обслуживания, ремонта и контроля моста в дальнейшем.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
ФИГ. 1 – схема железобетонного неразрезного балочного моста согласно изобретению с тремя пролетами и одной соединительной конструкцией, на которой 1 – готовая железобетонная балка, 2 – предварительно напряженный канат, 3 – предварительно напряженный стальной пучок, 4 – мокрый стык в области отрицательного изгибающего момента, 6 – промежуточная опора; 1#, 2#, 3# и 4# - верхние части промежуточных опор.
ФИГ. 2 – вид в разрезе железобетонного неразрезного балочного моста согласно изобретению, на которой 1 – готовая железобетонная балка, 2 – предварительно напряженный канат, 3 – предварительно напряженный стальной пучок, 4 – мокрый стык в области отрицательного изгибающего момента, 5 – постоянная опора, 6 – промежуточная опора, 7 – временная опора, 8 – место обрубки.
ФИГ. 3 – схема конструкции области отрицательного изгибающего момента железобетонного неразрезного балочного моста согласно изобретению, на которой 1 – готовая железобетонная балка, 4 – мокрый стык в области отрицательного изгибающего момента, и 6 – промежуточная опора.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
Изобретение предлагает морозостойкий высокопластичный цементный материал, включающий цемент, зольную пыль с высоким содержанием кальция, кварцевый песок, пластификатор, загуститель, антивспениватель, поливинилспиртовое волокно и воду;
массовое отношение цемента, зольной пыли с высоким содержанием кальция, кварцевого песка и воды составляет 280-350:680-760:640-720:200-280;
массовое отношение пластификатора, загустителя и антивспенивателя составляет 1-1,5:0,1-0,2:0,8-1,6;
массовое отношение цемента и пластификатора составляет 100:3-5,2;
поливинилспиртовое волокно составляет 2-2,5% от общего объема цементного материала.
Цементом в изобретении является портландцемент с классом прочности предпочтительно 42.5R.
Массовое отношение цемента, зольной пыли с высоким содержанием кальция, кварцевого песка и воды согласно изобретению составляет, предпочтительно, 290-340:690-750:650-700:210-270, более предпочтительно 300-330:700-740:660-690:220-260 и наиболее предпочтительно 310-320:710-730:670-680:230-250.
Массовое отношение пластификатора, загустителя и антивспенивателя согласно изобретению составляет предпочтительно 1,1-1,4:0,12-0,18:0,9-1,5, более предпочтительно 1,2-1,3:0,14-0,16:1-1,4 и наиболее предпочтительно 1,25:0,15:1,2-1,3.
Массовое отношение цемента и пластификатора согласно изобретению составляет предпочтительно 100:3,2-5, более предпочтительно 100:3,5-4,5 и наиболее предпочтительно 100:3,8-4,2.
Поливинилспиртовое волокно согласно изобретению предпочтительно составляет 2,1-2,4% от общего объема цементного материала, более предпочтительно 2,2-2,3% и наиболее предпочтительно 2,25%.
Размер частиц зольной пыли с высоким содержанием кальция согласно изобретению предпочтительно меньше или равен 70 мкм, более предпочтительно меньше или равен 60 мкм и наиболее предпочтительно меньше или равен 50 мкм; зольная пыль с высоким содержанием кальция является отходом, получаемым при сжигании угля, и содержание свободного CaO предпочтительно больше или равно 18%.
Размер частиц кварцевого песка согласно изобретению составляет предпочтительно 0,075-0,125 мм, более предпочтительно 0,085-0,115 мм и наиболее предпочтительно 0,1-0,11 мм.
Пластификатором согласно изобретению предпочтительно является поликарбоксилатный пластификатор, более предпочтительно модифицированный пластификатор Sika-III поликарбоксилатного типа; загустителем согласно изобретению предпочтительно является гидроксипропилметилцеллюлоза, более предпочтительно гидроксипропилметилцеллюлоза MK-100000S.
Показатели качества пластификатора, загустителя и антивспенивателя согласно изобретению соответствуют требованиям стандарта "Добавки к бетону" (GB8076-2008).
Поливинилспиртовым волокном согласно изобретению предпочтительно является колалон типа K-II, поверхность которого специально обработана, и который имеет преимущества, выраженные в высокой прочности, высоком модуле упругости, стойкости к износу, хорошему сопротивлению кислотам и щелочам и т.д., при этом он имеет хорошее сродство и возможность связывания с цементом, зольной пылью и другими вяжущими материалами.
Плотность поливинилспиртового волокна согласно изобретению составляет предпочтительно 1-1,5 г/см3, более предпочтительно 1,1-1,4 г/см3 и наиболее предпочтительно 1,2-1,3 г/см3; его диаметр составляет предпочтительно 0,03-0,05 мм, более предпочтительно 0,035-0,045 мм и наиболее предпочтительно 0,04 мм; его длина составляет предпочтительно 10-14 мм, более предпочтительно 11-13 мм и наиболее предпочтительно 12 мм; его толщина составляет предпочтительно 13-17 дтекс, более предпочтительно 14-16 дтекс и наиболее предпочтительно 15 дтекс; его удлинение составляет предпочтительно 4-8%, более предпочтительно 5-7% и наиболее предпочтительно 6%; его прочность на разрыв составляет предпочтительно 1500-1700 МПа, более предпочтительно 1550-1650 МПа и наиболее предпочтительно 1600 МПа; его модуль упругости составляет предпочтительно 35-45 ГПа, более предпочтительно 37-42 ГПа и наиболее предпочтительно 39-40 ГПа.
Поливинилспиртовым волокном, введенным в морозостойкий высокопластичный цементный материал согласно изобретению, является синтетический материал, полученный путем использования высококачественного поливинилового спирта с высокой степенью полимеризации в качестве исходного материала и обработанный по передовым технологиям, таким как сухое и мокрое формование. Добавление поливинилспиртового волокна значительно повышает морозостойкость цементных материалов и решает проблему резкого сокращения срока службы бетонного оборудования из-за замерзания до низкой температуры и оттаивания в экстремально холодных регионах севера.
Деформация одноосного растяжения морозостойкого высокопластичного цементного материала согласно изобретению достигает более чем 3% (в 300 раз больше чем у обычного бетона) и проявляет характеристики развития мелких и множественных трещин под действием растягивающего напряжения; при этом ширина трещины поддерживается в пределах 90 мкм при предельной нагрузке, что может эффективно уменьшать проникновение вредных ионов, таких как ионы хлоридов; такую трещину называют "безвредной трещиной".
Изобретение также предлагает способ изготовления морозостойкого высокопластичного цементного материала, включающий следующие этапы:
1) смешивание цемента, зольной пыли с высоким содержанием кальция, кварцевого песка и загустителя для получения порошка;
2) смешивание пластификатора, антивспенивателя и воды для получения смешанного раствора;
3) смешивание смешанного раствора с упомянутым порошком для получения пасты;
4) смешивание упомянутой пасты и поливинилспиртового волокна для получения морозостойкого высокопластичного цементного материала.
Время смешивания на этапе 2) согласно изобретению составляет предпочтительно 1-4 мин, более предпочтительно 2-3 мин; в результате смешивания получают однородный порошок.
Время смешивания на этапе 3) согласно изобретению составляет предпочтительно 4-10 мин, более предпочтительно 3-6 мин на низкой скорости перемешивания и затем 1-3 мин на высокой скорости перемешивания, более предпочтительно 4-5 мин на низкой скорости перемешивания и затем 2 мин на высокой скорости перемешивания. При низкоскоростном перемешивании частота вращения мешалки составляет предпочтительно 135-145 об/мин, более предпочтительно 138-142 об/мин и наиболее предпочтительно 140 об/мин; частота оборотов лопатки мешалки составляет предпочтительно 57-67 об/мин, более предпочтительно 59-65 об/мин и наиболее предпочтительно 61-63 об/мин. При высокоскоростном перемешивании частота вращения мешалки составляет предпочтительно 275-295 об/мин, более предпочтительно 280-290 об/мин и наиболее предпочтительно 283-286 об/мин; частота оборотов лопатки мешалки составляет предпочтительно 115-135 об/мин, более предпочтительно 120-130 об/мин и наиболее предпочтительно 123-125 об/мин.
Паста, полученная на этапе 3) согласно изобретению имеет хорошую текучесть.
Время смешивания на этапе 4) согласно изобретению составляет предпочтительно 2-6 мин, более предпочтительно 1-3 мин на низкой скорости перемешивания и затем 0,5-2 мин на высокой скорости перемешивания; наиболее предпочтительно 2 мин на низкой скорости перемешивания и затем 1-1,5 мин на высокой скорости перемешивания. При низкоскоростном перемешивании частота вращения мешалки составляет предпочтительно 135-145 об/мин, более предпочтительно 138-142 об/мин и наиболее предпочтительно 140 об/мин; частота оборотов лопатки мешалки составляет предпочтительно 57-67 об/мин, более предпочтительно 59-65 об/мин и наиболее предпочтительно 61-63 об/мин. При высокоскоростном перемешивании частота вращения мешалки составляет предпочтительно 275-295 об/мин, более предпочтительно 280-290 об/мин и наиболее предпочтительно 283-286 об/мин; частота оборотов лопатки мешалки составляет предпочтительно 115-135 об/мин, более предпочтительно 120-130 об/мин и наиболее предпочтительно 123-125 об/мин.
Изобретение также предлагает морозостойкий высокопластичный цементный материал и способ его изготовления, в котором железобетонный неразрезной балочный мост включает готовые железобетонные балки 1, предварительно напряженные канаты 2, пучки предварительно напряженной стальной арматуры 3, мокрый стык в области отрицательного изгибающего момента 4, постоянную опору 5, промежуточную опору 6, временную опору 7 и место 8 обрубки.
Схема железобетонного неразрезного балочного моста согласно изобретению с тремя пролетами и одной соединительной конструкцией показана на ФИГ. 1, где: 1 – готовая железобетонная балка, 2 – предварительно напряженный канат, 3 – предварительно напряженный стальной пучок, 4 – мокрый стык в области отрицательного изгибающего момента, 6 – промежуточная опора, и 1#, 2#, 3# и 4# - верхние части промежуточных опор.
Вид в разрезе железобетонного неразрезного балочного моста согласно изобретению показан на ФИГ. 2, где: 1 – готовая железобетонная балка, 2 – предварительно напряженный канат, 3 – предварительно напряженный стальной пучок, 4 – мокрый стык в области отрицательного изгибающего момента, 5 – постоянная опора, 6 – промежуточная опора, 7 – временная опора, и 8 – место обрубки.
Схема конструкции области отрицательного изгибающего момента железобетонного неразрезного балочного моста согласно изобретению показана на ФИГ. 3, где: 1 – готовая железобетонная балка, 4 – мокрый стык в области отрицательного изгибающего момента, и 6 – промежуточная опора.
Изобретение также предлагает способ укладки морозостойкого высокопластичного цементного материала в области отрицательного изгибающего момента железобетонного неразрезного балочного моста, включающий следующие этапы:
1) укладка морозостойкого высокопластичного цементного материала в верхние мокрые стыки 1# и 3# сплошной промежуточной опоры и мокрые стыки в области отрицательного изгибающего момента, натяжение пучков предварительно напряженной стальной арматуры в области отрицательного изгибающего момента и инъецирование каналов арматурных пучков в последовательности;
2) укладка морозостойкого высокопластичного цементного материала в верхние мокрые стыки 2# и 4# сплошной промежуточной опоры и мокрые стыки в области отрицательного изгибающего момента, натяжение пучков предварительно напряженной стальной арматуры в области отрицательного изгибающего момента и инъецирование каналов арматурных пучков в последовательности.
Следующие этапы осуществляют перед укладкой на этапе 1) согласно изобретению: установка предварительно изготовленных железобетонных балок и сварка соединительных частей; укладка плит диафрагм, сварка арматурных стержней плит диафрагм и выступающих арматурных стержней предварительно изготовленной железобетонной балки в последовательности, и укладка бетона в плиты диафрагм;
соединительная часть включает мокрые стыки, плиты диафрагм и стальные стержни мокрых стыков; для сварки стальных стержней мокрых стыков используют сварку внахлестку или сварку рычагом.
Готовая железобетонная балка согласно изобретению предпочтительно имеет завершенную предварительно напряженную конструкцию в области положительного изгибающего момента перед ее установкой; бетон, уложенный в опалубку диафрагмы, является обычным бетоном, и, чтобы повысить плотность обычного бетона, во время укладки необходимо уделить внимание вибрированию укладываемых слоев; после укладки бетона в диафрагму предпочтительно установить гофрированную трубу мокрого стыка и стальную арматурную прядь, установку пряди и гофрированной трубы предпочтительно осуществляют одновременно; соединение между гофрированной трубой стального пучка мокрого стыка и резервной гофрированной трубой тела готовой балки предпочтительно оборачивают водостойкой лентой, чтобы обеспечить плотное соединение и предотвратить утечку во время заливки цементного раствора.
Цементным раствором для заливки каналов согласно изобретению предпочтительно является жидкий цементный раствор, которым предпочтительно является цементный раствор C50; цемент раствор предпочтительно сплошной.
Сварка стального стержня мокрого стыка согласно изобретению является важным этапом строительство мокрого стыка.
Готовую железобетонную балку в изобретении предпочтительно тщательно обрубают перед заливкой мокрого стыка на месте и промывают водой под высоким давлением, чтобы обеспечить хорошее соединение между цементным материалом и готовой железобетонной балкой; согласно изобретению мокрый стык заливают после завершения первой балки.
Температура укладки на этапе 1) согласно изобретению составляет 5-35°С, более предпочтительно 10-30°С и наиболее предпочтительно 15-20°С.
После того, как укладка согласно изобретению достигнет расчетной прочности, предпочтительно выполнить натяжение пучков предварительно напряженной стальной арматуры в области отрицательного изгибающего момента и инъецирование каналов в последовательности; предварительно напряженный стальной пучок в области отрицательного изгибающего момента предпочтительно напрягают с обоих концов симметричным образом, и во время процесса натяжения предпочтительно одновременно контролируют предварительное напряжение и удлинение; инъецирование каналов предпочтительно выполняют методом шликерного литья.
Температура укладки на этапе 2) согласно изобретению составляет 5-35°С, более предпочтительно 10-30°С и наиболее предпочтительно 15-20°С; способ укладки цементного материала, натяжение предварительно напряженного стального пучка в области отрицательного изгибающего момента и инъецирование каналов на этапе 2) выполняют точно также как на этапе 1).
В процессе укладки сплошного стыка на этапах 1) и 2) изобретения разница температур с воздухом составляет предпочтительно 3-8°С, более предпочтительно 4-6°С и наиболее предпочтительно 5°С. В изобретении предпочтительно уложить все мокрые стыки одного соединения за один раз. После того, как укладка завершена, запрещается ходить и переносить металлические изделия по мостовому настилу в течение трех суток, чтобы избежать растрескивания в области отрицательного изгибающего момента из-за чрезмерного воздействия.
После того, как этап 2) изобретения завершен, предпочтительно использовать бетон для заливки мокрых стыков сборных железобетонных балок в области неотрицательного изгибающего момента, при этом укладку бетона выполняют в последовательности укладки точки опоры среднего пролета; в процессе укладки на бетон мокрого стыка предпочтительно наносят клеевой компаунд; предпочтительно нанесение выполняют 2 раза.
Морозостойкий высокопластичный цементный материал согласно изобретению предпочтительно транспортируют на место строительства для укладки на объекте после тщательного перемешивания.
При натяжении пучков предварительно напряженной стальной арматуры в области отрицательного изгибающего момента на этапе 1) и этапе 2) согласно изобретению необходимо строго контролировать прочность на растяжение согласно требованиям проекта и спецификации; перед натяжением пучков предварительно напряженной стальной арматуры предпочтительно последовательно очистить предварительно напряженные стальные канаты; при очистке поры очищают и продувают воздухом под давлением.
Технические решения, предложенные изобретением, будут подробно описаны ниже со ссылками на варианты осуществления, которые не должны истолковываться как ограничивающие объем охраны изобретения.
Вариант осуществления 1
Смешивают 2900 г портландцемента (класс прочности 42.5R), 6900 г зольной пыли с высоким содержанием кальция (размер частиц меньше или равен 65 мкм), 6500 г кварцевого песка (размер частиц 0,08 мм) и гидроксипропилметилцеллюлозу MK-100000S и перемешивают в течение 2 мин для получения однородного порошка. Смешивают модифицированный поликарбоксилатный пластификатор типа Sika-III и антивспениватель JXPT-1206 с водой и перемешивают до однородного состояния для получения смешанного раствора. Массовое отношение модифицированного поликарбоксилатного пластификатора, антивспенивателя и гидроксипропилметилцеллюлозы составляет 1,1:0,9:0,1, и массовое отношение модифицированного поликарбоксилатного суперпластификатора и цемента составляет 3,5:100. Порошок сначала перемешивают на низкой скорости в течение 3 мин в смешанном растворе (частота вращения мешалки 137 об/мин, частота оборотов лопатки 59 об/мин), и затем на высокой скорости в течение 1,5 мин (частота вращения мешалки 278 об/мин, частота оборотов лопатки 118 об/мин), чтобы получить пасту. В пасту добавляют поливинилспиртовое волокно, перемешивают на низкой скорости в течение 1,5 мин (частота вращения мешалки 137 об/мин, частота оборотов лопатки 59 об/мин) и затем перемешивают на высокой скорости в течение 1 мин (частота вращения мешалки 278 об/мин, частота оборотов лопатки 118 об/мин) для получения морозостойкого высокопластичного цементного материала. Добавляемое количество поливинилспиртового волокна составляет 2% от общего объема цементного материала. Плотность поливинилспиртового волокна составляет 1,1 г/см3, его диаметр составляет 0,035 мм, его длина составляет 11 мм, его толщина составляет 14 дтекс, его удлинение составляет 5%, его прочность на разрыв составляет 1550 МПа и его модуль упругости составляет 37 ГПа.
Вариант осуществления 2
Смешивают 3400 г портландцемента (класс прочности 42.5R), 7500 г зольной пыли с высоким содержанием кальция (размер частиц меньше или равен 55 мкм), 7100 г кварцевого песка (размер частиц 0,12 мм) и гидроксипропилметилцеллюлозу MK-100000S и перемешивают в течение 3 мин для получения однородного порошка. Смешивают модифицированный поликарбоксилатный пластификатор типа Sika-III и антивспениватель JXPT-1206 с водой и перемешивают до однородного состояния для получения смешанного раствора. Массовое отношение модифицированного поликарбоксилатного пластификатора, антивспенивателя и гидроксипропилметилцеллюлозы составляет 1,5:1,5:0,2, и массовое отношение модифицированного поликарбоксилатного суперпластификатора и цемента составляет 5:100. Порошок сначала перемешивают на низкой скорости в течение 5 мин в смешанном растворе (частота вращения мешалки 144 об/мин, частота оборотов лопатки 66 об/мин), и затем на высокой скорости в течение 3 мин (частота вращения мешалки 293 об/мин, частота оборотов лопатки 132 об/мин), чтобы получить пасту. В пасту добавляют поливинилспиртовое волокно, перемешивают на низкой скорости в течение 3 мин (частота вращения мешалки 143 об/мин, частота оборотов лопатки 65 об/мин) и затем перемешивают на высокой скорости в течение 1,5 мин (частота вращения мешалки 292 об/мин, частота оборотов лопатки 132 об/мин) для получения морозостойкого высокопластичного цементного материала. Добавляемое количество поливинилспиртового волокна составляет 2,5% от общего объема цементного материала. Плотность поливинилспиртового волокна составляет 1,4 г/см3, его диаметр составляет 0,045 мм, его длина составляет 13 мм, его толщина составляет 16 дтекс, его удлинение составляет 7%, его прочность на разрыв составляет 1650 МПа, и его модуль упругости составляет 42 ГПа.
Вариант осуществления 3
Смешивают 3100 г портландцемента (класс прочности 42.5R), 7200 г зольной пыли с высоким содержанием кальция (размер частиц меньше или равен 50 мкм), 6800 г кварцевого песка (размер частиц 0,1 мм) и гидроксипропилметилцеллюлозу MK-100000S и перемешивают в течение 2 мин для получения однородного порошка. Смешивают модифицированный поликарбоксилатный пластификатор типа Sika-III и антивспениватель JXPT-1206 с водой и перемешивают до однородного состояния для получения смешанного раствора. Массовое отношение модифицированного поликарбоксилатного пластификатора, антивспенивателя и гидроксипропилметилцеллюлозы составляет 1,25:1,2:0,15, и массовое отношение модифицированного поликарбоксилатного суперпластификатора и цемента составляет 4,3:100. Порошок сначала перемешивают на низкой скорости в течение 4 мин в смешанном растворе (частота вращения мешалки 140 об/мин, частота оборотов лопатки 62 об/мин), и затем на высокой скорости в течение 2 мин (частота вращения мешалки 285 об/мин, частота оборотов лопатки 125 об/мин), чтобы получить пасту. В пасту добавляют поливинилспиртовое волокно, перемешивают на низкой скорости в течение 2 мин (частота вращения мешалки 140 об/мин, частота оборотов лопатки 62 об/мин) и затем перемешивают на высокой скорости в течение 1 мин (частота вращения мешалки 285 об/мин, частота оборотов лопатки 125 об/мин) для получения морозостойкого высокопластичного цементного материала. Добавляемое количество поливинилспиртового волокна составляет 2,2% от общего объема цементного материала. Плотность поливинилспиртового волокна составляет 1,3 г/см3, его диаметр составляет 0,04 мм, его длина составляет 12 мм, его толщина составляет 15 дтекс, его удлинение составляет 6%, его прочность на разрыв составляет 1600 МПа, и его модуль упругости составляет 40 ГПа.
Вариант осуществления 4
После завершения подготовки готовых железобетонных балок возводят предварительно напрягаемую конструкцию в области положительного изгибающего момента, сваривают мокрые стыки, диафрагмы и стальные стержни мокрых стыков, причем стальные стержни мокрых стыков сваривают внахлестку. Укладывают плиты диафрагм, сваривают арматурные стержни плит диафрагм и вытянутые стальные стержни готовых железобетонных балок и затем заливают бетон в плиты, виброуплотняя его слоями. Устанавливают гофрированную трубу стального пучка мокрого стыка, прирабатывают стальной пучок и используют водонепроницаемую ленту для уплотнения соединения между гофрированной трубой стального пучка мокрого стыка и резервной гофрированной трубой готовой балки, чтобы обеспечить плотное соединение для предотвращения утечки жидкого раствора во время заливки.
Тщательно обрубают готовые железобетонные балки и промывают их водой под высоким давлением, после завершения всех балок заливают мокрые стыки. Морозостойкий высокопластичный цементный материал в варианте осуществления 1 используют при 8°С, чтобы залить мокрые стыки в верхней части сплошных промежуточных опор 1# и 3# и мокрые стыки в области отрицательного изгибающего момента. После того, как расчетная прочность будет достигнута, один предварительно напряженный стальной пучок в области отрицательного изгибающего момента одновременно натягивают с обоих концов симметричным образом, и раствор цемента C50 заливают способом заливки. Используют морозостойкий высокопластичный цементный материал в варианте осуществления 1 при 8°С, чтобы залить мокрые стыки в верхней части сплошных промежуточных опор 2# и 4# и мокрые стыки в области отрицательного изгибающего момента, при этом укладка на опорах 2# и 4#, натяжение пучков предварительно напряженной стальной арматуры в области отрицательного момента и способы заливки цементным раствором точно такие же как для опор 1#, 3#. В заключение, используют бетон для заливки мокрых стыков готовых железобетонных балок в области неотрицательного изгибающего момента, при этом укладку бетона выполняют в последовательности укладки точки опоры среднего пролета; в процессе укладки на бетон мокрого стыка 2 раза наносят клеевой компаунд.
Вариант осуществления 5
Морозостойкий высокопластичный цементный материал из варианта осуществления 4 заменяют цементным материалом из варианта осуществления 2, температуру укладки изменяют с 8°С на 30°С, при этом другие условия такие же как в варианте осуществления 4.
Вариант осуществления 6
Морозостойкий высокопластичный цементный материал из варианта осуществления 4 заменяют цементным материалом из варианта осуществления 3, температуру укладки изменяют с 8°С на 22°С, при этом другие условия такие же как в варианте осуществления 4.
Морозостойкий высокопластичный цементный материал согласно вариантам осуществления 1-3 показывает характеристики развития мелких и множественных трещин под действием растягивающего напряжения, при этом ширину трещины можно удерживать в пределах 90 мкм при предельной нагрузке, что может эффективно уменьшать проникновение вредных ионов, таких как ионы хлоридов, продлевать срок до начала ржавления стальных стержней, снижать скорость коррозии стальных стержней, повышать сопротивление образованию трещин и стойкость к коррозии в области отрицательного изгибающего момента, повышать усталостную прочность в области отрицательного изгибающего момента, и увеличивать срок службы неразрезных балочных мостов.
Структурная форма области отрицательного изгибающего момента железобетонного неразрезного балочного моста согласно изобретению имеет повышенные противоусталостные характеристики, что существенно снижает стоимость технического обслуживания, ремонта и контроля моста в дальнейшем.
Выше приведены только предпочтительные варианты осуществления изобретения. Для специалистов в данной области техники необходимо указать, что также могут быть внесены некоторые усовершенствования и модификации, но без нарушения принципа изобретения, которые все должны подпадать под объем охраны изобретения.
| название | год | авторы | номер документа |
|---|---|---|---|
| СТАЛЕЖЕЛЕЗОБЕТОННОЕ ПРОЛЕТНОЕ СТРОЕНИЕ | 1992 |
|
RU2040629C1 |
| Способ получения ремонтной смеси (варианты) и ремонтный материал, полученный данным способом (варианты) | 2020 |
|
RU2737947C1 |
| Неразрезной балочный мост | 1987 |
|
SU1474201A1 |
| СПОСОБ ВОЗВЕДЕНИЯ МОСТА, ЭСТАКАДЫ | 2002 |
|
RU2251604C2 |
| Сталежелезобетонное пролетное строение моста | 1980 |
|
SU926146A1 |
| СПОСОБ ЦИКЛИЧНОЙ ПРОДОЛЬНОЙ НАДВИЖКИ НЕРАЗРЕЗНОГО ЖЕЛЕЗОБЕТОННОГО ПРОЛЕТНОГО СТРОЕНИЯ МОСТА | 2004 |
|
RU2242559C1 |
| Способ реконструкции балочного пролетного строения моста | 1985 |
|
SU1328419A1 |
| УСТОЙЧИВЫЙ К ЗАМЕРЗАНИЮ И ОТТАИВАНИЮ БЕТОННЫЙ МАТЕРИАЛ, СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ | 2023 |
|
RU2812138C1 |
| Способ усиления балочных разрезных или температурно-неразрезных пролетных строений моста | 1982 |
|
SU1170033A1 |
| ТРАНСПОРТНЫЙ КОМПЛЕКС МЕГАПОЛИСА И СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ И РАЗГРУЗКИ ПАССАЖИРСКИХ, ГРУЗОПАССАЖИРСКИХ И ГРУЗОВЫХ ПОТОКОВ ТРАНСПОРТНОГО КОМПЛЕКСА МЕГАПОЛИСА | 1998 |
|
RU2140480C1 |
Группа изобретений относится к строительной промышленности, а именно к морозостойкому высокопластичному цементному материалу и способу его изготовления, и может быть использовано при строительстве железобетонных неразрезных балочных мостов. Морозостойкий высокопластичный цементный материал включает портландцемент, зольную пыль с содержанием свободного CaO большим или равным 18%, кварцевый песок, поликарбоксилатный суперпластификатор, загуститель - гидроксипропилметилцеллюлозу, антивспениватель JXPT-1206, поливинилспиртовое волокно длиной 10-14 мм, толщиной 13-17 дтекс и диаметром 0,03-0,05 мм, и воду. Массовое отношение портландцемента, указанной зольной пыли, кварцевого песка и воды составляет 280-350:680-760:640-720:200-280. Массовое отношение поликарбоксилатного суперпластификатора, указанного загустителя и указанного антивспенивателя составляет 1-1,5:0,1-0,2:0,8-1,6. Массовое отношение портландцемента и поликарбоксилатного суперпластификатора составляет 100:3-5,2. Количество поливинилспиртового волокна составляет 2-2,5% от общего объема цементного материала. Технический результат – повышение сопротивления образования трещин, усталостной прочности и стойкости к коррозии в области отрицательного изгибающего момента. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 3 ил.
1. Морозостойкий высокопластичный цементный материал, включающий портландцемент, зольную пыль с содержанием свободного CaO большим или равным 18%, кварцевый песок, пластификатор - поликарбоксилатный суперпластификатор, загуститель - гидроксипропилметилцеллюлозу, антивспениватель JXPT-1206, поливинилспиртовое волокно длиной 10-14 мм, толщиной 13-17 дтекс и диаметром 0,03-0,05 мм, и воду;
массовое отношение портландцемента, указанной зольной пыли, кварцевого песка и воды составляет 280-350:680-760:640-720:200-280;
массовое отношение пластификатора, загустителя и антивспенивателя составляет 1-1,5:0,1-0,2:0,8-1,6;
массовое отношение портландцемента и пластификатора составляет 100:3-5,2;
поливинилспиртовое волокно составляет 2-2,5% от общего объема цементного материала.
2. Цементный материал по п. 1, отличающийся тем, что размер частиц указанной зольной пыли меньше или равен 70 мкм, размер частиц кварцевого песка составляет 0,075-0,125 мм.
3. Цементный материал по п. 1, отличающийся тем, что плотность поливинилспиртового волокна составляет 1-1,5 г/см3, его удлинение составляет 4-8%, его прочность на разрыв составляет 1500-1700 МПа и его модуль упругости составляет 35-45 ГПа.
4. Способ изготовления морозостойкого высокопластичного цементного материала по п. 1, включающий следующие этапы:
1) смешивание портландцемента, зольной пыли с содержанием свободного CaO большим или равным 18%, кварцевого песка и загустителя для получения порошка;
2) смешивание пластификатора, антивспенивателя и воды с получением раствора;
3) смешивание полученного раствора с упомянутым порошком до получения пасты;
4) смешивание полученной пасты и поливинилспиртового волокна для получения морозостойкого высокопластичного цементного материала;
5) укладку при температуре 5-35°C.
5. Способ изготовления по п. 4, отличающийся тем, что время смешивания на этапе 2) 1-4 мин, время смешивания на этапе 3) 4-10 мин и время смешивания на этапе 4) 2-6 мин.
| CN 107098650 B, 27.09.2019 | |||
| CN 110846996 A, 28.02.2020 | |||
| СВЕРХВЫСОКОПРОЧНЫЙ БЕТОН С НИЗКИМ СОДЕРЖАНИЕМ ЦЕМЕНТА | 2015 |
|
RU2683295C2 |
| НОВЫЙ СВЕРХВЫСОКОПРОЧНЫЙ БЕТОН | 2015 |
|
RU2693213C2 |
| CN 109265097 A, 25.01.2019 | |||
| CN 102785423 A, 21.11.2012. | |||
