多功能集成式UHPC电缆沟盖板及其成型方法与流程

本发明属于电缆沟盖板，尤其涉及多功能集成式uhpc电缆沟盖板及其成型方法。

背景技术：

1、超高性能混凝土（uhpc）因其优异的力学性能和耐久性，已在桥梁、建筑装饰及市政设施中得到广泛应用。电缆沟盖板作为基础设施中的重要构件，长期承受车辆荷载与环境侵蚀的双重作用，其服役性能直接影响线路安全与运维成本。

2、现有技术中，如中国发明专利cn112047696b公开了一种隧道电缆沟rpc盖板，其通过改性钢纤维和橡胶颗粒的掺入，在一定程度上提升了盖板的抗弯折与抗渗性能。然而，该技术仍存在以下不足：其采用的材料体系为均质化设计，即整个盖板在厚度方向上具有相同的组成和性能。这种设计方式导致盖板的功能单一化，仅能提供基本的结构承载能力，无法满足复杂服役环境下的多元化需求。

3、例如，在我国北方寒冷地区，冬季电缆沟盖板表面积雪结冰后，因缺乏主动除冰功能，通常需依赖人工敲击或撒布融雪剂进行清理，不仅运维成本高昂、效率低下，且融雪剂中的氯离子会加速盖板内部钢筋或纤维的锈蚀，进一步缩短服役寿命。此外，均质化设计意味着盖板各部位的材料性能均按最不利工况设计，造成面层耐磨防滑、中层高强承载、底层抗渗保温等差异化功能需求无法被分别优化，材料利用率低，经济性不佳。

技术实现思路

1、本发明针对现有技术中的问题，提出如下技术方案：

2、本发明提供多功能集成式uhpc电缆沟盖板，其包括由上至下依次结合的导电功能层、结构承载层和保温阻水层；

3、所述导电功能层包括如下重量份的原料组分：水泥80份-120份，矿粉 60份-100份，石英砂100份-150份，石墨烯改性碳纤维0.5份-2份，导电陶瓷颗粒5份-15份，减水剂0.5份-1.5份，水30份-50份；

4、所述结构承载层包括如下重量份的原料组分：水泥150份-250份，硅灰120份-180份，粉煤灰微珠80份-120份，级配石英砂100份-140份，端钩型钢纤维2份-5份，平直型钢纤维1份-3份，减水剂1份-2份，膨胀剂0.5份-1份，水40份-60份；

5、所述保温阻水层包括如下重量份的原料组分：水泥 100份-150份，矿粉80份-120份，粉煤灰60份-100份，闭孔陶粒30份-60份，疏水改性橡胶颗粒2份-6份，减水剂0.3份-0.8份，渗透结晶剂0.2份-0.6份，水50-70份。

6、作为上述技术方案的优选，所述导电功能层的厚度为8mm-15mm，所述结构承载层的厚度为25mm-40mm，所述保温阻水层的厚度为10mm-20mm。

7、作为上述技术方案的优选，所述石墨烯改性碳纤维为表面接枝氧化石墨烯的pan基碳纤维，其纤维直径为5μm-10μm，长度为3mm-6mm；所述导电陶瓷颗粒为碳化钛或碳化锆颗粒，粒径为0.5mm-2mm。

8、作为上述技术方案的优选，所述端钩型钢纤维的长度为12mm-14mm，直径为0.18mm-0.22mm，抗拉强度≥2500mpa；所述平直型钢纤维的长度为5mm-8mm，直径为0.10mm-0.15mm，抗拉强度≥2800mpa。

9、作为上述技术方案的优选，所述闭孔陶粒的粒径为1mm-3mm，筒压强度≥8mpa，吸水率≤5%；所述疏水改性橡胶颗粒为废旧轮胎橡胶经硅烷偶联剂表面处理所得，颗粒大小为20-60目

10、作为上述技术方案的优选，所述级配石英砂由20目-40目、40目-70目和70目-140目的石英砂按质量比3:5:2混合而成；所述粉煤灰微珠的粒径为5μm-15μm，球状颗粒含量≥95%。

11、作为上述技术方案的优选，所述膨胀剂为硫铝酸钙-氧化钙复合膨胀剂；所述渗透结晶剂为硅酸钠与碳酸锂的复合物，质量比为2:1。

12、多功能集成式uhpc电缆沟盖板成型方法，具体包括如下步骤：

13、s1、分别配制导电功能层浆料、结构承载层浆料和保温阻水层浆料；

14、s2、采用分层浇筑法，先将保温阻水层浆料注入模具底部并振实，再将结构承载层浆料浇筑于其上，最后浇筑导电功能层浆料，浇筑过程中控制各层厚度；

15、s3、将浇筑完成后的模具置于振动台上，在振幅0.3mm-0.5mm、频率50hz-60hz条件下振动密实3min-5min；

16、s4、将密实后的试件在室温下静置4h-6h，再放入初养室，于温度20℃-25℃、相对湿度≥95%环境中带模养护24h；

17、s5、脱模后，将试件移入蒸汽养护室，以15℃/h的速率升温至80℃-90℃，恒温养护48h，再以10℃/h的速率降温至室温；

18、s6、将养护后的盖板在标准养护条件下（温度20±2℃，湿度≥95%）继续养护28天，得到成品。

19、作为上述技术方案的优选，步骤s1中，所述导电功能层浆料的搅拌转速为200r/min-300r/min，时间为10min-15min；所述结构承载层浆料的搅拌转速为150r/min-250r/min，时间为20min-30min；所述保温阻水层浆料的搅拌转速为180r/min-280r/min，时间为15min-25min。

20、作为上述技术方案的优选，步骤s3中，分层浇筑时，每层浇筑后均进行插捣处理，且相邻两层之间的浇筑间隔时间不超过20min，以保证层间界面结合强度。

21、本发明的有益效果为：

22、（1）本发明通过由上至下依次设置导电功能层、结构承载层和保温阻水层的三层梯度结构设计，将主动电热融冰、高强结构承载和底部抗渗保温三种功能集成于一体，各层分工明确、协同配合，在赋予盖板智能化主动除冰能力的同时，兼顾了结构安全与服役耐久性，解决了传统均质化盖板功能单一的技术难题，尤其适用于高寒潮湿环境。

23、（2）本发明通过导电功能层中采用石墨烯改性碳纤维与导电陶瓷颗粒复配，形成“纤维-颗粒”双重导电通路，其中纤维构建长程导电骨架，颗粒填充纤维间的导电盲区，二者互补使导电通路更为连续、稳定，在低掺量下即可获得优良的导电性，实现低压安全融冰，避免了传统融雪剂撒布对盖板材料的化学腐蚀。

24、（3）本发明通过结构承载层中采用端钩型钢纤维与平直型钢纤维混杂体系，端钩型钢纤维通过端部锚固效应控制宏观裂缝的扩展，平直型钢纤维通过密集分布抑制微观裂缝的萌生，二者在尺度与功能上形成互补，协同使抗折强度和韧性指数显著提升，有效克服了普通uhpc脆性大的问题。

25、（4）本发明通过保温阻水层中的闭孔陶粒发挥物理隔热与阻断毛细孔道的作用，疏水改性橡胶颗粒赋予基体憎水特性并吸收温差变形应力，渗透结晶剂在遇水时生成不溶性结晶物封堵孔隙通道，三者共同形成“隔热+憎水+结晶封堵”的多重抗渗机制，抗渗等级显著提高。

1.多功能集成式uhpc电缆沟盖板，其特征在于，其包括由上至下依次结合的导电功能层、结构承载层和保温阻水层；

2.根据权利要求1所述的多功能集成式uhpc电缆沟盖板，其特征在于，所述导电功能层的厚度为8mm-15mm，所述结构承载层的厚度为25mm-40mm，所述保温阻水层的厚度为10mm-20mm。

3.根据权利要求1所述的多功能集成式uhpc电缆沟盖板，其特征在于，所述石墨烯改性碳纤维为表面接枝氧化石墨烯的pan基碳纤维，其纤维直径为5μm-10μm，长度为3mm-6mm；所述导电陶瓷颗粒为碳化钛或碳化锆颗粒，粒径为0.5mm-2mm。

4.根据权利要求1所述的多功能集成式uhpc电缆沟盖板，其特征在于，所述端钩型钢纤维的长度为12mm-14mm，直径为0.18mm-0.22mm，抗拉强度≥2500mpa；所述平直型钢纤维的长度为5mm-8mm，直径为0.10mm-0.15mm，抗拉强度≥2800mpa。

5.根据权利要求1所述的多功能集成式uhpc电缆沟盖板，其特征在于，所述闭孔陶粒的粒径为1mm-3mm，筒压强度≥8mpa，吸水率≤5%；所述疏水改性橡胶颗粒为废旧轮胎橡胶经硅烷偶联剂表面处理所得，颗粒大小为20目-60目。

6.根据权利要求1所述的多功能集成式uhpc电缆沟盖板，其特征在于，所述级配石英砂由20目-40目、40目-70目和70目-140目的石英砂按质量比3:5:2混合而成；所述粉煤灰微珠的粒径为5μm-15μm，球状颗粒含量≥95%。

7.根据权利要求1所述的多功能集成式uhpc电缆沟盖板，其特征在于，所述膨胀剂为硫铝酸钙-氧化钙复合膨胀剂；所述渗透结晶剂为硅酸钠与碳酸锂的复合物，质量比为2:1。

8.多功能集成式uhpc电缆沟盖板成型方法，其特征在于：具体包括如下步骤：

9.根据权利要求8所述的多功能集成式uhpc电缆沟盖板成型方法，其特征在于，步骤s1中，所述导电功能层浆料的搅拌转速为200r/min-300r/min，时间为10min-15min；所述结构承载层浆料的搅拌转速为150r/min-250r/min，时间为20min-30min；所述保温阻水层浆料的搅拌转速为180r/min-280r/min，时间为15min-25min。

10.根据权利要求8所述的多功能集成式uhpc电缆沟盖板成型方法，其特征在于，步骤s3中，分层浇筑时，每层浇筑后均进行插捣处理，且相邻两层之间的浇筑间隔时间不超过20min，以保证层间界面结合强度。