本發(fā)明涉及一種超高性能混凝土與復(fù)合材料組合的步行板，屬于步行板。

背景技術(shù)：

1、步行板作為鐵路橋梁面附屬設(shè)施的重要組成部分，主要用于鐵路橋梁、站場(chǎng)、路基、隧道等工程中電纜槽的蓋板，以及供人員和小型機(jī)具通行的步板。目前，鐵路橋梁橋面上使用的步行板主要是鋼筋混凝土步行板。但是鋼筋混凝土步行板重量大，增加了橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)強(qiáng)度以及安裝施工維護(hù)更換的時(shí)間和難度，且在嚴(yán)寒和紫外線照射強(qiáng)烈的環(huán)境中劣化嚴(yán)重，更換耗時(shí)耗力，這些問題不僅影響步行板的安裝效率，還會(huì)造成一定的安全隱患。

2、近些年，為減輕橋梁自重，減少橋梁維修部門的養(yǎng)護(hù)工作量?，F(xiàn)有的人行道板通常是采用橡膠為主材料制作橡膠步行板、以及各種各樣的復(fù)合材料步行板也開始試用。如專利申請(qǐng)?zhí)枮閏n202320495264.3介紹了一款橡膠步行板，專利申請(qǐng)?zhí)枮閏n202410127989.6.與cn202322164354.7各介紹了一款纖維增強(qiáng)復(fù)合材料步行板。橡膠步行板在使用過程中，容易受各種內(nèi)外因素的綜合作用而引起橡膠物理、化學(xué)特性和機(jī)械性能的逐步變壞，最后喪失使用價(jià)值，也就是老化。而且當(dāng)環(huán)境溫度較高時(shí)，橡膠步行板的彈性模量顯著減小，在人行荷載作用下的變形增大，使人產(chǎn)生不安全感。模壓成型復(fù)合材料步行板制作過程受溫度、模壓壓力、模壓時(shí)間等因素的影響，即使步行板的原材料、結(jié)構(gòu)形式和尺寸完全相同，不同步行板的質(zhì)量也難以保持均一，同一步行板不同部位由于纖維含量不同，物理和力學(xué)性能也不同。而拉擠成型復(fù)合材料步行板以玻璃纖維或玄武巖纖維為增強(qiáng)材料，為了增加橫向強(qiáng)度可加入纖維氈，屬于性能優(yōu)異且經(jīng)濟(jì)的型材生產(chǎn)方式，非常適合大批量生產(chǎn)高質(zhì)量的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料型材整體，但纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的總體成本較高，難以大面積的打開市場(chǎng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、(一)要解決的技術(shù)問題

2、為了解決現(xiàn)有技術(shù)的步行板要么使用普通混凝土或橡膠材料導(dǎo)致耐久性不足，要么就是使用復(fù)合材料步行板成本較高的問題，本發(fā)明提供一種超高性能混凝土與復(fù)合材料組合的步行板。

3、(二)技術(shù)方案

4、為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的主要技術(shù)方案包括：

5、一種超高性能混凝土與復(fù)合材料組合的步行板，其包括高性能混凝土板面和與之嵌合的復(fù)合材料肋，所述高性能混凝土板面按質(zhì)量份計(jì)的800～1000份的p·o52.5水泥，0～150份的粉煤灰，0～150份的硅灰，1000～1200份的河沙，20～30份的聚羧酸系減水劑，0～5份的消泡劑，0～200份的鋼纖維，150～180的拌合水制備；

6、復(fù)合材料肋由玻璃纖維粗紗、玻璃纖維氈和聚氨酯樹脂制成，采用拉擠成型工藝系統(tǒng)獲得。其中拉擠成型工藝系統(tǒng)包括玻璃纖維紗和玻璃纖維氈在外力牽引下，經(jīng)過液態(tài)聚氨酯樹脂浸膠、加熱固化、擠壓成型、定長(zhǎng)切割而成。

7、如上所述的步行板，優(yōu)選地，所述p·o52.5水泥為800～900份，粉煤灰為70～100份，硅灰為70～100份，河沙為1050～1150份，聚羧酸系減水劑為25～28份，消泡劑為0.5～2份，鋼纖維為100～200份，水為160～170份；

8、復(fù)合材料肋組成包括按質(zhì)量份計(jì)的50～70份的玻璃纖維粗紗、10～30份玻璃纖維氈和18～25份聚氨酯樹脂。

9、進(jìn)一步優(yōu)選地，所述p·o52.5水泥為850份，粉煤灰為75份，硅灰為75份，河沙為1100份，聚羧酸系減水劑為26份，消泡劑為1份，鋼纖維為117份，水為161份；所述的玻璃纖維粗紗為50份、玻璃纖維氈為20份和聚氨酯樹脂為25份。進(jìn)一步地，所述聚氨酯樹脂由質(zhì)量比為1.2:1的異氰酸酯和聚醚多元醇組成。

10、如上所述的步行板，優(yōu)選地，所述硅灰為二氧化硅含量為92％的加密硅灰，聚羧酸系減水劑為標(biāo)準(zhǔn)型聚羧酸減水劑，消泡劑為有機(jī)硅消泡劑，鋼纖維為13mm雙端帶彎鉤型鍍銅鋼纖維。

11、如上所述的步行板，優(yōu)選地，所述復(fù)合材料肋的形狀為“工”字型肋，其一端埋入超高性能混凝土板面內(nèi)，另一端伸出超高性能混凝土板面外。

12、如上所述的步行板，優(yōu)選地，所述復(fù)合材料肋的上下兩端的一端的長(zhǎng)度大于另一端的長(zhǎng)度；較長(zhǎng)一端埋入超高性能混凝土板面內(nèi)。

13、如上所述的步行板，優(yōu)選地，高性能混凝土板面的厚度為10～50mm，所述復(fù)合材料肋的一端的長(zhǎng)度為20～35mm，另一單長(zhǎng)度為15.5～30mm，中間的連接部分寬度為5～10mm，高度為40mm-60mm。

14、如上所述的步行板，優(yōu)選地，所述復(fù)合材料肋設(shè)有2～6個(gè)，復(fù)合材料肋埋入超高性能混凝土內(nèi)長(zhǎng)度為復(fù)合材料肋的1/3～1/2。

15、如上所述的步行板的制備方法，其包括將高性能混凝土按各組分混合后形成超高性能混凝土漿體澆筑進(jìn)模具，將復(fù)合材料肋壓進(jìn)超高性能混凝土漿體中，并保持形狀固定。

16、使用時(shí)，可將本發(fā)明制備的步行板直接搭設(shè)在安裝好的人行道橋梁骨架上，形成鐵路橋梁人行道。

17、(三)有益效果

18、本發(fā)明的有益效果是：

19、本發(fā)明提供的一種超高性能混凝土與復(fù)合材料組合的步行板，通過使用超高性能混凝土做步行板的板面，超高性能混凝土具有力學(xué)性能(抗折強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度)更高，抗沖擊性能更加優(yōu)異，耐疲勞，在循環(huán)載荷的作用下不易失效，服役壽命更長(zhǎng)，可以解決普通混凝土耐久性不足的問題。使用復(fù)合材料做成的肋作為下部結(jié)構(gòu)承受拉應(yīng)力。這樣的組合方式，可以比純復(fù)合材料步行板可以少使用約75％的復(fù)合材料。

20、本發(fā)明提供了一種超高性能混凝土與復(fù)合材料結(jié)合形成的組合結(jié)構(gòu)鐵路橋梁步行板，該步行道板使用的超高性能混凝土作為板面、以玻璃纖維增強(qiáng)的聚氨酯復(fù)合材料作為肋，均具備高強(qiáng)度、高耐腐蝕性的優(yōu)點(diǎn)，使用壽命更長(zhǎng)，相比普通混凝土步行板更加輕便，板自重可降低約65％，安裝運(yùn)輸時(shí)更加方便。相比單純的復(fù)合材料步行板，成本降低約60％。

技術(shù)特征：

1.一種超高性能混凝土與復(fù)合材料組合的步行板，其特征在于，其包括高性能混凝土板面和與之嵌合的復(fù)合材料肋，所述高性能混凝土板面包括按質(zhì)量份計(jì)的800～1000份的p·o52.5水泥，0～150份的粉煤灰，0～150份的硅灰，1000～1200份的河沙，20～30份的聚羧酸系減水劑，0～5份的消泡劑，0～200份的鋼纖維，150～180的水；

2.如權(quán)利要求1所述的步行板，其特征在于，所述p·o52.5水泥為800～900份，粉煤灰為70～100份，硅灰為70～100份，河沙為1050～1150份，聚羧酸系減水劑為25～28份，消泡劑為0.5～2份，鋼纖維為100～200份，水為160～170份；

3.如權(quán)利要求1所述的步行板，其特征在于，所述p·o52.5水泥為850份，粉煤灰為75份，硅灰為75份，河沙為1100份，聚羧酸系減水劑為26份，消泡劑為1份，鋼纖維為117份，水為161份。

4.如權(quán)利要求1所述的步行板，其特征在于，所述玻璃纖維粗紗為50份，玻璃纖維氈為20份，聚氨酯樹脂為25份。

5.如權(quán)利要求1所述的步行板，其特征在于，所述硅灰為二氧化硅含量為92％的加密硅灰，聚羧酸系減水劑為標(biāo)準(zhǔn)型聚羧酸減水劑，消泡劑為有機(jī)硅消泡劑，鋼纖維為13mm雙端帶彎鉤型鍍銅鋼纖維。

6.如權(quán)利要求1所述的步行板，其特征在于，聚氨酯樹脂由質(zhì)量比為1.2:1的異氰酸酯和聚醚多元醇組成。

7.如權(quán)利要求1所述的步行板，其特征在于，復(fù)合材料肋的形狀為“工”字型肋，其一端埋入超高性能混凝土內(nèi)，另一端伸出混凝土外。

8.如權(quán)利要求7所述的步行板，其特征在于，復(fù)合材料肋的上下兩端的一端的長(zhǎng)度大于另一端的長(zhǎng)度；較長(zhǎng)一端埋入超高性能混凝土內(nèi)。

9.如權(quán)利要求7所述的步行板，其特征在于，高性能混凝土板面的厚度為10～50mm，所述復(fù)合材料肋的一端的長(zhǎng)度為20～35mm，另一單長(zhǎng)度為15.5～30mm，中間的連接部分寬度為5～10mm，高度為40mm-60mm。

10.如權(quán)利要求1所述的步行板，其特征在于，復(fù)合材料肋設(shè)有2～6個(gè)，復(fù)合材料肋埋入超高性能混凝土內(nèi)長(zhǎng)度為復(fù)合材料肋的1/3～1/2。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種超高性能混凝土與復(fù)合材料組合的步行板，其包括高性能混凝土板面和與之嵌合的復(fù)合材料肋，所述高性能混凝土板面由P·O52.5水泥，粉煤灰，硅灰，河沙，減水劑，消泡劑，鋼纖維和拌合水制備。本發(fā)明通過使用超高性能混凝土做步行板的板面，具有力學(xué)性能如抗折強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度更高，抗沖擊性能更加優(yōu)異，耐疲勞的優(yōu)點(diǎn)，在循環(huán)載荷的作用下不易失效，服役壽命更長(zhǎng)，可以解決普通混凝土耐久性不足的問題；使用復(fù)合材料做成的肋作為下部結(jié)構(gòu)承受拉應(yīng)力。這樣的組合方式，可以比純復(fù)合材料步行板可以少使用約75％的復(fù)合材料，相比單純的復(fù)合材料步行板，成本降低約60％。

技術(shù)研發(fā)人員：楊富民,周港明,孫成曉,王瑞,蘆駿山,燕春福,范振清,周堯,劉彥光
受保護(hù)的技術(shù)使用者：北京鐵科首鋼軌道技術(shù)股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/30