振动搅拌高强高韧桥梁伸缩缝技术 Vibratory mixing of high strength and high toughness bridge expansion joint technology许昌德通振动搅拌技术有限公司研究院许昌德通振动搅拌技术有限公司研究院 万里路桥集团股份公司产业创新研究院万里路桥集团股份公司产业创新研究院张良奇院长桥梁伸缩缝耐丽性共性难题 Common problems of durability of bridge expansion joints桥梁发展基础数据Basic data of Bridge Development 桥梁数量世界第一，桥梁数量世界第一，20152015年底年底77.977.9万座每年增加万座每年增加2.72.7万座万座； 混凝土桥梁占混凝土桥梁占90%90%，配筋混凝土桥梁占，配筋混凝土桥梁占85%85%； 桥梁数量：大桥、特大桥约占桥梁数量：大桥、特大桥约占10%10%，中小桥约占，中小桥约占90%90%； 桥梁长度：大桥、特大桥约占桥梁长度：大桥、特大桥约占30%30%，中小桥约占，中小桥约占70% 70% 。桥型配筋混凝土桥圬工桥梁钢桥和其他桥梁比例85%13%2%材料组成Material composition 桥梁建设中，为了满足桥面变形的要求，保证车辆安全平稳通过，通常在两梁端之间、梁端与桥台之间戒桥梁的铰接位置处安装有伸缩装置，成为桥梁结构中最易损坏又较难修缮的部位。伸缩缝承受各种复杂动、静荷载，不断经受疲劳、磨损、化学性和物理性侵蚀以及混凝土材料收缩带来的应力、蠕变等因素长期作用，徆容易造成初期损坏，一旦出现病害，导致跳车、噪音、损坏、漏水等现象。桥梁伸缩缝破损及其危害性Damage and harmfulness 轻则产生渗水，桥头 跳车，影响行车安全 和舒适。重则错台、下沉，缩 短桥梁寿命，引发交 通事故桥梁徆多事故与伸缩缝损坏有关Many bridges are related to damage to expansion joints常见桥梁伸缩缝病害 Common bridge expansion joint disease 混凝土破损伸缩缝松动伸缩缝翘起桥梁伸缩缝破坏常见成因 Common causes of bridge expansion joint damage 混凝土品质低下混凝土品质低下施工工艺落后施工工艺落后遭受除冰盐的破坏遭受除冰盐的破坏保护层厚度离散较大保护层厚度离散较大车辆超载车辆超载 本身混凝土设计标号不够 运输过程中的强度损失（罐车运输塌落度大于15）混凝土标号难以满足觃范要求The concrete mark is difficult to satisfy the standard requirement 桥梁伸缩缝施工工艺落后The construction is backward 大量养护戒新建伸缩缝作业，还在以翻斗车、拖拉机、农业车及手动工具为主的生产方式状态。桥梁伸缩缝破损为什举不能及时维修？ Why cant the bridge expansion joint be repaired in time? 常觃施工工艺周期长，施工封闭交通压力大； 又常常面临等料难，商砼站不愿提供小批量高性能砼。伸缩缝耐丽性问题是桥梁建设、养护工作中 亟待解决的行业共性问题 The durability of expansion joint is a common problem that needs to be solved urgently in bridge construction and maintenance work 车载式高强度混凝土技术引领未来！ Vehicle borne high strength concrete technology to lead the future! 车载式高强度混凝土搅拌站 Vehicle mounted high strength concrete mixing station车载车载式高强度混凝土振动搅拌装置是在汲取众式高强度混凝土振动搅拌装置是在汲取众多桥梁设备施工经验的基础上，融合振动搅拌多桥梁设备施工经验的基础上，融合振动搅拌混凝土关键技术，顺应现代桥梁养护管理发展混凝土关键技术，顺应现代桥梁养护管理发展趋势而开发的一款新型设备，将趋势而开发的一款新型设备，将大幅提升桥梁大幅提升桥梁伸缩缝施工效率与质量、延长桥梁及其伸缩缝伸缩缝施工效率与质量、延长桥梁及其伸缩缝的使用寿命。的使用寿命。车载式高强度混凝土振动搅拌站 Vehicle mounted high strength concrete mixing station 工程施工中对于混凝土的拌和、运输主要依靠强制式混凝工程施工中对于混凝土的拌和、运输主要依靠强制式混凝 土拌合站和混凝土运输罐车实现。土拌合站和混凝土运输罐车实现。 根据混凝土工程量大小，目前市场上混凝土拌合主机以根据混凝土工程量大小，目前市场上混凝土拌合主机以1 1- - 3m3m3 3为主，较小方量混凝土拌和主机主要有为主，较小方量混凝土拌和主机主要有0.5m0.5m3 3和和 0.75m0.75m3 3。 工程建设和养护过程中，经常出现对工程建设和养护过程中，经常出现对混凝土的数量需求不混凝土的数量需求不 大大200L200L- -300L300L，但对混凝土质量要求较高，但对混凝土质量要求较高的情况，根据实际的情况，根据实际 施工条件，需要一种使用方便，转运灵活，能保证拌合物施工条件，需要一种使用方便，转运灵活，能保证拌合物 质量的设备。质量的设备。研发思路Research and development idea 伸缩缝施工及特种混凝土搅拌丏用车Expansion joint construction and special concrete mixing special vehicle 在2016年11月丼行的全国桥梁学术年会上，车载式特殊混凝土振动搅拌设备的设计研发思路、创意与成果汇报，赢得了“桥梁技术与产品创新最佳孵化奖”。18底盘随车吊发电机组水箱及水 泵骨料仓作业平 台振动拌 合机添加剂仓出料口水泥 平台外观设计结构型特点Structural characteristics车载式高强混凝土振动搅拌站 Vehicle mounted high strength concrete vibrating mixing station振动搅拌高性能混凝土技术Vibratory mixing high performance concrete technology传统搅拌技术缺陷 Traditional mixing technology defects微观上并未达到均匀，界面连结微观上并未达到均匀，界面连结强度降低强度降低搅拌装置搅拌装置存在存在速度梯度速度梯度和搅拌低效率和搅拌低效率区域区域搅拌装置的最大线速度受限制，搅拌时间延长，效率降低搅拌装置的最大线速度受限制，搅拌时间延长，效率降低传统搅拌机的传统搅拌机的多材料适应性缺陷多材料适应性缺陷周向运动轴向运动径向运动水泥混凝土微细观均匀缺陷 Fine uniform defects of cement concrete普通普通混凝土的强度主要取混凝土的强度主要取决于水泥石的强度和界面决于水泥石的强度和界面粘结强度；试验证明，粘结强度；试验证明，界界面面是混凝土中是混凝土中最为薄弱最为薄弱的的环节环节从从微观、亚微观上来看，混凝土是由微观、亚微观上来看，混凝土是由粗细骨料、水泥水粗细骨料、水泥水 化产物、毛细孔、气孔、微裂纹化产物、毛细孔、气孔、微裂纹（因水化热、干缩等使（因水化热、干缩等使 水泥石开裂）、水泥石开裂）、界面微裂纹界面微裂纹（因干缩、泌水等所致）及（因干缩、泌水等所致）及 界面过渡层界面过渡层等组成。等组成。界面界面过渡层是由于泌水等原因，而在骨料表面处形成过渡层是由于泌水等原因，而在骨料表面处形成的宽度约为的宽度约为303060m60m的水泥石薄层，其结构相对较的水泥石薄层，其结构相对较为疏松，且界面过渡层中常含有微裂纹。界面过渡层为疏松，且界面过渡层中常含有微裂纹。界面过渡层对混凝土的强度和耐久性有着重大的影响。对混凝土的强度和耐久性有着重大的影响。水泥混凝土微观均匀缺陷 Micro uniform defects of cement concrete搅拌机生产混凝土，宏观均匀度指标搅拌机生产混凝土，宏观均匀度指标能达到国家标准的要求；能达到国家标准的要求； 但仔细观察，但仔细观察，发现发现其中有些骨料表面是干燥的，另外其中有些骨料表面是干燥的，另外还有一些干的小水泥团还有一些干的小水泥团, ,微观上并不均匀。微观上并不均匀。显微镜下观察，发现宏观均匀的混凝土显微镜下观察，发现宏观均匀的混凝土中有中有10103030的的水泥团粒、水分子团粒，水泥团粒、水分子团粒，气泡直径较大；气泡直径较大；如图（如图（a a）所示。难以形）所示。难以形成水泥混凝土理想状况，如图（成水泥混凝土理想状况，如图（b b）所示。）所示。（a a）水泥颗粒的团聚现象）水泥颗粒的团聚现象（b b）水泥颗粒均匀分布）水泥颗粒均匀分布水泥混凝土微观均匀缺陷 Micro uniform defects of cement concrete浪费水泥浪费水泥用水增多（蒸发水增多）用水增多（蒸发水增多）工作性能差，成型难工作性能差，成型难界面联结强度较低界面联结强度较低气泡直径大（有害气泡多）气泡直径大（有害气泡多）振动搅拌新理念New idea of vibration mixing对流运动对流运动+ +扩散运动扩散运动实现微观均匀，激发材料潜能实现微观均匀，激发材料潜能振动搅拌机比普通搅拌机搅拌频率高，同时振动搅拌机比普通搅拌机搅拌频率高，同时 搅拌装置搅拌装置每分钟又释放每分钟又释放15001500次以上振动弹力次以上振动弹力 波波; ;搅拌装置每次对混合料搅拌装置每次对混合料撞击能量达到静力搅撞击能量达到静力搅 拌机至少拌机至少1010倍以上倍以上；振动搅拌机理Vibration mixing mechanism世界振动搅拌技术发展叱 Development history of vibration mixing technology in the worldDevelopment history of vibration mixing technology in the world19311931年年苏联德国等国科学家发现混凝土微观重大缺陷苏联德国等国科学家发现混凝土微观重大缺陷19721972年年苏联实验机（下置式振动）完成室内试验验证苏联实验机（下置式振动）完成室内试验验证19921992年年冯忠绪教授开启世界振动搅拌技术研究新时代冯忠绪教授开启世界振动搅拌技术研究新时代20092009年年西安德通创立并开启振动搅拌技术工业化进程西安德通创立并开启振动搅拌技术工业化进程20122012年年世界世界首台混凝土振动搅拌机首台混凝土振动搅拌机由西安德通研制成功由西安德通研制成功20142014年年西安德通西安德通振动式水泥稳定碎石搅拌机振动式水泥稳定碎石搅拌机研制成功研制成功20152015年年振动式水泥稳定土混凝土搅拌机多省份开始振动式水泥稳定土混凝土搅拌机多省份开始大规模应用大规模应用20162016年年振动式水泥稳定碎石搅拌机应用于全国振动式水泥稳定碎石搅拌机应用于全国2828个省份个省份19311992200920122016振动搅拌使混凝土的振动搅拌使混凝土的孔级配和孔分布孔级配和孔分布明显改善，明显改善， 混凝土内部的孔隙向减小方向移动，大孔数量减少混凝土内部的孔隙向减小方向移动，大孔数量减少 小孔数目增加；在特殊振动搅拌参数时使混凝土小孔数目增加；在特殊振动搅拌参数时使混凝土含含 气量增加气量