CN109574587A - 一种增强防水自修复混凝土声屏障及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种增强防水自修复混凝土声屏障及其制备方法，属于混凝土声屏障技术领域。所述声屏障由以下原料组成：硅酸盐水泥、粉煤灰、细骨料、粗骨料、水、减水剂、催化剂、纤维素醚、自修复剂、玻纤布、钢筋网片和吸音棉。本发明增强防水自修复混凝土声屏障，可以使内部硅质原料表面与羟基脱水交联，通过Si‑O‑Si基团朝向硅质原料，甲基基团向外而形成憎水层，增强混凝土声屏障的表面防水性能，本发明混凝土声屏障具有较好的表面抗折强度、表面抗压强度、抗风压性能、抗弯曲断裂荷载、耐冻融性能等，延长混凝土声屏障的使用寿命。

Description

一种增强防水自修复混凝土声屏障及其制备方法
技术领域
本发明属于混凝土声屏障技术领域，具体涉及一种增强防水自修复混凝土声屏障及其制备方法。
背景技术
目前铁路非金属声屏障产品多为混凝土声屏障，且设置在室外，长期受到外界风晒雨淋、气温、震动的影响和混凝土本身材料的缺陷，导致混凝土声屏障在使用过程中防水性能差，容易产生微裂纹，从而使有害离子进入混凝土声屏障内部，侵蚀混凝土和内部钢筋，降低了混凝土声屏障的表面抗折强度、表面抗压强度、抗风压性能、抗弯曲断裂荷载、耐冻融性能等，缩短了混凝土声屏障的使用寿命，特别是影响铁路的运营安全。因此，对混凝土声屏障的防水性能和裂纹的自修复，保证混凝土声屏障的产品质量是我们关心的主要问题。
现有的混凝土声屏障防水技术主要采用普通的水泥基防水涂料，属于表面密封防水材料，防水效果主要作用于表面，一旦防水层遭到破坏或者脱落起皮，防水能力随之丧失。同时现有的混凝土声屏障裂纹处理方法使用修补材料对宏观的裂缝进行修补，但是受到修补材料的限制，这些裂纹在修补后经过长时间的养护才能完全修复，否则裂纹还会出现，这种修复方法治标不治本，对混凝土声屏障的裂纹不能彻底解决。
发明内容
发明目的：针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种增强防水自修复混凝土声屏障。本发明的另一目的在于提供一种增强防水自修复混凝土声屏障的制备方法。本发明通过在声屏障添加水泥基渗透性防水材料和自修复剂，有效的提高了混凝土的防水性能、抗渗性能、抗裂性能和自修复功能。
技术方案：为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：
一种增强防水自修复混凝土声屏障，包括原料硅酸盐水泥、粉煤灰、细骨料、粗骨料、水、减水剂、催化剂、纤维素醚、自修复剂、玻纤布、钢筋网片和吸音棉；
以上原料的配比分别是：硅酸盐水泥320～350份；粉煤灰50～70份；细骨料680～750份；粗骨料700～800份；水150～180份；减水剂40～50份；催化剂20～30份；纤维素醚2～5份；自修复剂5～15份；玻纤布2～10份；钢筋网片35～60份；吸音棉10～30份；
所述的催化剂为甲酸钙，所述自修复剂为硅酸钠。
优选的，所述硅酸盐水泥为PO 42.5级水泥。
优选的，所述粉煤灰为I级F类，烧失量≤8％。
优选的，所述细骨料为连续级配中砂，粗骨料为5～10mm的连续级配碎石。
优选的，所述减水剂为早强型高性能减水剂。
优选的，所述纤维素醚为甲基纤维素醚。
优选的，所述玻纤布的容重为130g/m3，宽度为420～500mm，长度为1890～3890mm。
优选的，所述钢筋网片为的钢筋，宽度为420～500mm，长度为1890～3890mm。
优选的，所述吸音棉的容重为100kg/m3，宽度为420～500mm，长度为1890～3890mm。
制备上述增强防水自修复混凝土声屏障的方法，包括以下步骤：
(1)安装混凝土声屏障面层底模、钢筋网片和玻纤布，所述玻纤布距离各边40～50mm；
(2)制备混凝土：按配合比将硅酸盐水泥、粉煤灰、细骨料、粗骨料、水、减水剂、催化剂、纤维素醚、自修复剂进行搅拌；
(3)浇筑混凝土声屏障面层；
(4)填充吸音材料，所述吸音材料为岩棉、玻璃棉、聚酰胺泡沫；
(5)浇筑混凝土声屏障背板；
(6)拆模和养护，养护条件：湿度为80％～95％，温度为15～30℃，得增强防水自修复混凝土声屏障。
有益效果：与现有的技术相比，本发明的优点包括：
(1)本发明通过在声屏障中添加水泥基渗透性防水材料和自修复剂，有效的提高了混凝土的防水性能、抗渗性能、抗裂性能和自修复功能。
(2)本发明可以使内部硅质原料表面与羟基脱水交联，通过Si-O-Si基团朝向硅质原料，甲基基团向外而形成憎水层，增强混凝土声屏障的表面防水性能；化学方程式为Ca2++SiO3 2-+nH2O→CaSiO3·nH2O。
(3)本发明通过Si-O-Si基团与水泥的化合生成物发生化学反应，产生氢氧化铝、氢氧化铁等胶体物质堵塞混凝土内的毛细通道和空隙，降低混凝土的空隙率，提高密实度；化学方程式为：4CaO·Al2O3·Fe2O3+2Ca(O H)2+6(CaSO4·2H2O)+50H2O→2[3CaO (Al2O3·Fe2O3)·3CaSO4·32H2O]
(4)本发明还可生成具有一定膨胀性的结晶体水泥硫铝酸钙，化学方程式为：3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O+2C3A+4H2O→3[3CaO·Al2O3·CaSO4·12H2O]。它不但具有填充、堵塞毛细孔隙的作用，还具有一定的膨胀性能，可减少或消除混凝土体积的收缩，提高混凝土的抗裂性，能有效的抑制裂纹，能持续有效的自行修复因各种原因造成的混凝土声屏障的微裂纹。
(5)本发明有效提高了混凝土声屏障的表面抗折强度、表面抗压强度、抗风压性能、抗弯曲断裂荷载、耐冻融性能等，延长混凝土声屏障的使用寿命。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合具体实施例对本发明的具体实施方式做详细的说明。
实施例1
一种增强防水自修复混凝土声屏障，包括面板和背板，面板和背板之间设有吸音材料岩棉；面板和背板的原料为：PO 42.5级硅酸盐水泥320份；I级F类粉煤灰50份，粉煤灰的烧失量≤8％；细骨料680份；粗骨料700份；水150份；早强型高性能减水剂40份；催化剂甲酸钙20份；甲基纤维素醚2份；自修复剂硅酸钠5份；玻纤布2份；钢筋网片35份；吸音棉10份；
细骨料为连续级配中砂，粗骨料为5～10mm的连续级配碎石；玻纤布为容重130g/m3，宽度为420mm，长度为1890mm；钢筋网片为的钢筋，宽度为420mm，长度为1890 mm。吸音棉的容重为100kg/m3，宽度为420mm，长度为1890mm。
上述增强防水自修复混凝土声屏障的制备方法，包括以下步骤：
(1)安装混凝土声屏障面层底模和钢筋网片；
(2)制备混凝土：按配合比将水泥、粉煤灰、细骨料、粗骨料、水、减水剂、催化剂、纤维素醚、自修复剂进行搅拌；
(3)浇筑混凝土声屏障面层；
(4)填充吸音材料；
(5)浇筑混凝土声屏障背板；
(6)拆模和养护，得增强防水自修复混凝土声屏障。
对制备得到的增强防水自修复混凝土声屏障进行性能测试，测试结果如表1所示。
实施例2
一种增强防水自修复混凝土声屏障，包括面板和背板，面板和背板之间设有吸音材料玻璃棉；面板和背板的原料为：PO 42.5级水泥硅酸盐水泥350份；I级F类粉煤灰70份，烧失量≤8％；细骨料750；粗骨料800份；水180份；早强型高性能减水剂50份；催化剂甲酸钙30份；甲基纤维素醚5份；自修复剂硅酸钠15份；玻纤布10份；钢筋网片60份；吸音棉30份；
细骨料为连续级配中砂，粗骨料为5～10mm的连续级配碎石。玻纤布的容重为130g/m3，宽度为500mm，长度为3890mm。钢筋网片为的钢筋，宽度为500mm，长度为3890 mm。吸音棉的容重为100kg/m3，宽度为500mm，长度为3890mm。
上述增强防水自修复混凝土声屏障的制备方法，包括以下步骤：
(1)安装混凝土声屏障面层底模和钢筋网片；
(2)制备混凝土：按配合比将硅酸盐水泥、粉煤灰、细骨料、粗骨料、水、减水剂、催化剂、纤维素醚、自修复剂进行搅拌；
(3)浇筑混凝土声屏障面层；
(4)填充吸音材料；
(5)浇筑混凝土声屏障背板；
(6)拆模和养护，得增强防水自修复混凝土声屏障。
对制备得到的增强防水自修复混凝土声屏障进行性能测试，测试结果如表1所示。
实施例3
一种增强防水自修复混凝土声屏障，包括面板和背板，面板和背板之间设有吸音材料聚酰胺泡沫；所述面板和背板的原料为：原料PO 42.5级硅酸盐水泥330份；粉煤灰60份，为 I级F类，烧失量≤8％；细骨料700份；粗骨料730份；水160份；早强型高性能减水剂43份；催化剂甲酸钙23份；甲基纤维素醚3份；自修复剂硅酸钠8份；玻纤布5份；钢筋网片 40份和吸音棉15份；
细骨料为连续级配中砂，粗骨料为5～10mm的连续级配碎石。玻纤布为容重130g/m3，宽度450mm，长度2000mm。钢筋网片为的钢筋，宽度为4500mm，长度为2000mm。吸音棉的容重为100kg/m3，宽度为450mm，长度为2000mm。
制备上述增强防水自修复混凝土声屏障的方法，包括以下步骤：
(1)安装混凝土声屏障面层底模和钢筋网片；
(2)制备混凝土：按配合比将硅酸盐水泥、粉煤灰、细骨料、粗骨料、水、减水剂、催化剂、纤维素醚、自修复剂进行搅拌；
(3)浇筑混凝土声屏障面层；
(4)填充吸音材料；
(5)浇筑混凝土声屏障背板；
(6)拆模和养护，得增强防水自修复混凝土声屏障。
对制备得到的增强防水自修复混凝土声屏障进行性能测试，测试结果如表1所示。
实施例4
一种增强防水自修复混凝土声屏障，包括面板和背板，面板和背板之间设有吸音材料岩棉；面板和背板的原料为：PO 42.5级硅酸盐水泥340份；粉煤灰55份，为I级F类，烧失量≤8％；细骨料720份；粗骨料750份；水170份；早强型高性能减水剂46份；催化剂进口母料26份；甲基纤维素醚4份；自修复剂硅酸钠10份；玻纤布8份；钢筋网片45份；吸音棉20份；
细骨料为连续级配中砂，粗骨料为5～10mm的连续级配碎石。玻纤布为容重130g/m3，宽度480mm，长度2500mm。钢筋网片为的钢筋，宽度为480mm，长度为2500mm。吸音棉的容重为100kg/m3，宽度为480mm，长度为2500mm。
制备上述增强防水自修复混凝土声屏障的方法，包括以下步骤：
(1)安装混凝土声屏障面层底模和钢筋网片；
(2)制备混凝土：按配合比将硅酸盐水泥、粉煤灰、细骨料、粗骨料、水、减水剂、催化剂、纤维素醚、自修复剂进行搅拌；
(3)浇筑混凝土声屏障面层；
(4)填充吸音材料；
(5)浇筑混凝土声屏障背板；
(6)拆模和养护，得增强防水自修复混凝土声屏障。
对制备得到的增强防水自修复混凝土声屏障进行性能测试，测试结果如表1所示。
实施例5
一种增强防水自修复混凝土声屏障，包括面板和背板，面板和背板之间设有吸音材料聚酰胺泡沫；面板和背板的原料为：PO 42.5级硅酸盐水泥340份；粉煤灰60份，为I级F类，烧失量≤8％；细骨料740份；粗骨料780份；水160份；早强型高性能减水剂48份；催化剂进口母料28份；甲基纤维素醚5份；自修复剂硅酸钠13份；玻纤布5份；钢筋网片50份；吸音棉25份；
细骨料为连续级配中砂，粗骨料为5～10mm的连续级配碎石。玻纤布为容重130g/m3，宽度450mm，长度3000mm。钢筋网片为的钢筋，宽度为450mm，长度为3000mm。吸音棉的容重为100kg/m3，宽度为450mm，长度为3000mm。
制备上述增强防水自修复混凝土声屏障的方法，包括以下步骤：
(1)安装混凝土声屏障面层底模和钢筋网片；
(2)制备混凝土：按配合比将硅酸盐水泥、粉煤灰、细骨料、粗骨料、水、减水剂、催化剂、纤维素醚、自修复剂进行搅拌；
(3)浇筑混凝土声屏障面层；
(4)填充吸音材料；
(5)浇筑混凝土声屏障背板；
(6)拆模和养护，得增强防水自修复混凝土声屏障。
对制备得到的增强防水自修复混凝土声屏障进行性能测试，测试结果如表1所示。
实施例6
一种增强防水自修复混凝土声屏障，包括面板和背板，面板和背板之间设有吸音材料玻璃棉；面板和背板的原料为：PO 42.5级硅酸盐水泥335份；粉煤灰57份，为I级F类，烧失量≤8％；细骨料730份；粗骨料780份；水165份；早强型高性能减水剂49份；催化剂甲酸钙23份；甲基纤维素醚4份；自修复剂硅酸钠14份；玻纤布9份；钢筋网片50份；吸音棉28份；
细骨料为连续级配中砂，粗骨料为5～10mm的连续级配碎石。玻纤布为容重130g/m3，宽度490mm，长度3500mm。钢筋网片为的钢筋，宽度为490mm，长度为3500mm。吸音棉的容重为100kg/m3，宽度为490mm，长度为3500mm。
制备上述增强防水自修复混凝土声屏障的方法，包括以下步骤：
(1)安装混凝土声屏障面层底模和钢筋网片；
(2)制备混凝土：按配合比将硅酸盐水泥、粉煤灰、细骨料、粗骨料、水、减水剂、催化剂、纤维素醚、自修复剂进行搅拌；
(3)浇筑混凝土声屏障面层；
(4)填充吸音材料；
(5)浇筑混凝土声屏障背板；
(6)拆模和养护，得增强防水自修复混凝土声屏障。
对制备得到的增强防水自修复混凝土声屏障进行性能测试，测试结果如表1所示。
实施例7
本实施例以实施例1～6中制备得到的增强防水自修复混凝土声屏障和市售声屏障为测试对象，对它们在表面抗折强度、表面抗压强度、抗风压性能、抗弯曲断裂荷载、耐冻融性能和使用寿命等方面进行了检测和监控，测试结果如表1所示。其中，市售的混凝土声屏障的原材料为普通C30混凝土，吸声材料为岩棉；防水技术主要采用普通的水泥基防水涂料，属于表面密封防水材料。由表1可知，本发明增强防水自修复混凝土声屏障表面抗压强度最高达到50MPa，表面抗折强度最高达到8MPa；隔声效果也不差；研究还发现，实施例1～6中的声屏障在表面出现裂纹时，具有很强的自修复能力，主要体现在修复时间用时比较短，并且再次出现裂纹的概率很低，从而使得本发明增强防水自修复混凝土声屏障的使用寿命有了明显的提高，减少了使用成本。
表1实施例1～6的增强防水自修复混凝土声屏障的性能测试结果

Claims (10)

1.一种增强防水自修复混凝土声屏障，其特征在于，包括面板和背板，面板和背板之间设有吸音材料；所述面板和背板的原料及其配比分别为：硅酸盐水泥320～350份；粉煤灰50～70份；细骨料680～750份；粗骨料700～800份；水150～180份；减水剂40～50份；催化剂20～30份；纤维素醚2～5份；自修复剂5～15份；玻纤布2～10份；钢筋网片35～60份；吸音棉10～30份；所述催化剂为甲酸钙，所述自修复剂为硅酸钠。
2.根据权利要求1所述的增强防水自修复混凝土声屏障，其特征在于，所述硅酸盐水泥为PO 42.5级水泥。
3.根据权利要求1所述的增强防水自修复混凝土声屏障，其特征在于，所述粉煤灰为I级F类，烧失量≤8％。
4.根据权利要求1所述的增强防水自修复混凝土声屏障，其特征在于，所述细骨料为连续级配中砂，所述粗骨料为5～10mm的连续级配碎石。
5.根据权利要求1所述的增强防水自修复混凝土声屏障，其特征在于，所述减水剂为早强型高性能减水剂。
6.根据权利要求1所述的增强防水自修复混凝土声屏障，其特征在于，所述纤维素醚为甲基纤维素醚。
7.根据权利要求1所述的增强防水自修复混凝土声屏障，其特征在于，所述玻纤布的容重为130g/m3，宽度为420～500mm，长度为1890～3890mm。
8.根据权利要求1所述的增强防水自修复混凝土声屏障，其特征在于，所述钢筋网片为的钢筋，宽度为420～500mm，长度为1890～3890mm。
9.根据权利要求1所述的增强防水自修复混凝土声屏障，其特征在于，所述吸音棉的容重为100kg/m3，宽度为420～500mm，长度为1890～3890mm。
10.制备权利要求1～9任一所述的增强防水自修复混凝土声屏障的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)安装混凝土声屏障面层底模、钢筋网片和玻纤布，所述玻纤布距离各边40～50mm；
(2)制备混凝土：按配合比将原料硅酸盐水泥、粉煤灰、细骨料、粗骨料、水、减水剂、催化剂、纤维素醚、自修复剂进行搅拌；
(3)浇筑混凝土声屏障面板；
(4)填充吸音材料，所述吸音材料为岩棉、玻璃棉、聚酰胺泡沫；
(5)浇筑混凝土声屏障背板；
(6)拆模和养护，养护条件：湿度为80％～95％，温度为15～30℃，得增强防水自修复混凝土声屏障。
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