鮑新艷

摘 要：本文介紹了在混凝土橋梁裝置中添加聚氨酯彈性體材料。利用聚氨酯材料的特性，實現伸縮裝置的防水效果作用。本著“施工便捷”、“連接牢固”、“防水密封”的三個設計原則通過問題提出、方案設計、理論計算、關鍵材料和結構研發(fā)、試驗驗證、現場實施等環(huán)節(jié)，進而解決了橋梁裝置的裂縫、剝落、碳化超標、鋼筋銹蝕、支座鋼部件銹蝕、防排水體系失效等諸多劣化現象。并詳細介紹了其具體施工操作。

關鍵詞：混凝土橋梁；PU彈性體；防水密封

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.15.015

鐵路混凝土橋梁服役期間，在車輛荷載和外界環(huán)境因素的共同作用下，常見結構裂縫、表面混凝土剝落、碳化深度超標、鋼筋銹蝕、支座鋼部件銹蝕、防排水體系失效等諸多劣化現象。嚴重的影響到結構的承載能力，威脅行車安全。而上述病害的劣化根源，多與橋梁端頭漏水有關，因此混凝土橋梁梁間接縫的防排水構造成為保證結構承載力和耐久性的關鍵部位，也是鐵路橋梁后期養(yǎng)修工作的重點之一。

為提高鐵路混凝土橋梁的耐久性、徹底解決止水帶類橋梁伸縮裝置易脫落、難修復等實際工程問題。我們加入了PU聚氨酯彈性體這一材料來實現防水密封的效果。由PU彈性體、底涂料、面涂料以及輔助彈性體成型的襯墊材料構成一種伸縮裝置，其主體彈性體材料屬于改性雙組份聚氨酯。很大程度上解決了梁間接縫在較大變形情況下的防水密封問題。

熱塑性聚氨酯彈性體PU作為一種集橡膠的高彈性與塑料的易成型加工性于一體的特殊材料，綜合性能十分優(yōu)異，其分子鏈中含有極性與非極性基團，多數軟段為聚醋或聚醚結構，硬段為氨基甲酸酷結構，具有很強的鏈間作用力和機械強度，其中柔性鏈段賦予其橡膠特性，剛性鏈段賦予其樹脂特性使TPU在很寬的硬度范圍內仍能保持較好的彈性，具有良好的耐低溫性能，，并且對一般溶劑、氧氣和臭氧、輻射等都具有足夠的抵御能力，其優(yōu)點是一般橡膠和樹脂所不及的。另外，PU的耐磨性、延伸回復性，耐寒性，耐油性，耐磨耗，耐彎曲，拉伸強度、撕裂強度、耐化學品性能和耐環(huán)境性能也很優(yōu)異。

1 聚氨酯在工業(yè)品中的作用及特點

混凝土橋梁伸縮裝置是橋面整體防水的重要組成部分，直接關系到橋梁防水體系的有效性和結構的耐久性。加入聚氨酯后的橋梁伸縮裝置可修復，適用于鐵路等軌道交通混凝土橋梁結構間接縫的防水密封。將其裝在橋梁接縫處，與橋梁端口處的混凝土發(fā)生粘結反應，是由本身特性發(fā)生變形從而適應了橋梁端口伸縮性、且防水的高分子彈性密封材料構成的。常用混凝土橋梁彈性體伸縮裝置分為：有砟軌道彈性體伸縮裝置和無砟軌道彈性體伸縮裝置兩大類。如圖2、圖3所示：

1.1 有砟軌道彈性體伸縮裝置

1.2 無砟軌道彈性體伸縮裝置

根據聚氨酯產品的特性，改良后的伸縮裝置具有以下特點：

（1）無支承構造、與基材連接方式僅為粘接，整體結構簡單。

（2）主要部分通過現場澆注成形，具有很好的形狀適應性，安裝、維護以及更換的工藝簡便快捷。

（3）裝置外觀為均勻淡灰色，與混凝土顏色一致，表面光滑平整。

（4）彈性體材料具有低模量（常溫下≤0.3mpa）、高強度（標準條件下≥3.0mpa）、高伸長率（標準條件下≥800%）、與混凝土強粘接力（≥1.5mpa）等良好的力學性能和低溫性能。

（5）彈性體材料具有自流平特性，流動性好，可以實現軌道板及道砟下梁間接縫的防水密封。彈性體材料的特性實現了耐疲勞、抗老化、無毒環(huán)保，與其他材料相容性良好，便于運營期間的維修養(yǎng)護。

（6）價格合理，適于大規(guī)模使用。

2 聚氨酯在工業(yè)品施工中的方法

2.1 基層處理

對梁面進行清潔整理，采用混凝土水分測定儀測量，沿著橋梁接縫方向按照間隔2m±0.5m的間隔測定，每條接至少有5個點，如果水分含量大于20%，則需采用熱風機對梁端進行處理。并且根據現場的實際情況，可以選擇人工或機械打磨，打磨完成后使用高壓空氣除塵。處理完后的基面應達到平整、密實、清潔、干燥，不得有空鼓、松動等薄弱部分，不得粘有浮渣、浮土、脫模劑、油污等污物。

2.2 安裝襯墊

根據橋梁端口接縫處的實際情況選擇合適的襯墊種類及規(guī)格型號，安裝襯墊時要求基面平順、沒有接頭，在聚氨酯彈性體材料澆注過程中保證不下沉、不漏液。襯墊安裝完成后，要檢查下襯墊的定位尺寸是否合適。

2.3 底涂料涂刷

底涂料為彈性體材料專用的界面處理劑，應根據混凝土表面干濕狀態(tài)，嚴格按產品說明進行配制，每種組分的稱量誤差不得大于1%。涂刷面均勻、不露底面、不堆積，涂刷完成后覆蓋養(yǎng)護。

2.4 聚氨酯材料澆注

聚氨酯彈性體A、B組分嚴格按產品說明進行配制，通過工廠預制A、B組份，在現場澆注機料罐內進行混合前的恒溫并真空脫泡，脫泡后A、B料在恒溫下混合。完成后根據現場實際施工條件，可以選擇人工或機械法進行現澆注，澆注過程中要避免帶入空氣，密切注意除泡，配好的液態(tài)聚氨酯彈性體需在30min內用完，一邊使用一邊配制。施工過程中要保證澆注的連續(xù)性。澆注完后覆蓋表面做好養(yǎng)護，保證聚氨酯彈性體的清潔、干燥。

2.5 面料施工

聚氨酯彈性體材料完成澆注12小時內，膠面達到不黏手狀態(tài)時，可開始進行表面涂料噴涂。配制面涂料時各組分的稱量誤差小于等于1%，涂層厚度不低于0.1mm。面涂料噴涂施工結束后，需繼續(xù)養(yǎng)護直至聚氨酯彈性體材料實干，要避免水、灰塵等的落入以及機械損傷等。

加入聚氨酯后的伸縮裝置，全面實現了在橋梁防排水工程中使用彈性體材料進行混凝土橋梁梁間接縫密封的“非固定式伸縮裝置”的理念，也有效的解決了橋梁端頭漏水所引發(fā)各種病害。目前在國家一些公路鐵路橋梁工程中逐漸應用起來。

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