彈性混凝土在橋梁伸縮縫處理中的應(yīng)用

汪濤

(山西省晉中路橋建設(shè)集團(tuán)有限公司，山西晉中 030600)

0 引言

橋梁伸縮縫是通常在兩梁端之間、梁端與橋臺之間或橋梁的鉸接位置上設(shè)置的人工裂縫。伸縮縫不僅要保證橋梁能夠自由變形，牢固可靠，而且應(yīng)使車輛能夠平順駛過，無突跳與噪聲，還要能防止雨水及泥土等垃圾的滲入。長期的實(shí)踐表明，橋梁伸縮縫兩邊的混凝土由于長時(shí)間應(yīng)力集中而容易造成破壞，表現(xiàn)為伸縮縫兩邊混凝土破碎，路面出現(xiàn)坑槽的現(xiàn)象，不僅影響路面美觀，而且影響路面的通行能力，形成行車安全隱患。如果伸縮縫出現(xiàn)擠死現(xiàn)象，重者會造成大梁損壞，形成更大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，做好橋梁伸縮縫的維護(hù)保養(yǎng)就尤為重要。

彈性混凝土比普通混凝土抗裂性能高500倍，質(zhì)量輕40%，耐久性大1倍，具有良好的抗沖擊能力，在車輛通過時(shí)發(fā)生彈性形變后易恢復(fù)，強(qiáng)度完全能滿足車輛的通行需求，延長橋梁的使用壽命。

本文通過使用聚氨酯彈性混凝土來處理橋梁伸縮縫，說明其施工工藝及施工中應(yīng)注意的問題。

1 聚氨酯彈性混凝土

聚氨酯纖維(Spandex，簡稱氨綸)具有突出的高回彈性，它的斷裂伸長率處于400%～800%之間，即使在300%拉伸形變時(shí)，回彈恢復(fù)率也仍在95%以上;具有比較優(yōu)異的抗張強(qiáng)度、抗撕裂強(qiáng)度;具有很強(qiáng)的耐候性、耐紫外線照射能力強(qiáng);耐化學(xué)品;與染料的親和性好。

聚氨酯彈性混凝土是利用人體仿生學(xué)原理，在混凝土中加入聚氨酯纖維代替砂礫制備出的一種新型混凝土材料，具有很高的耐久性，耐疲勞及耐磨損特征，具備優(yōu)異的抗剪切強(qiáng)度和抗沖擊特性，并具備優(yōu)異的柔韌特性。其彈性模量是水泥混凝土模量的1/10，具有良好的變形能力，利用其變形能力可以耗散掉車輪的動態(tài)沖擊，具備經(jīng)受長時(shí)間的量值不等的復(fù)雜的動力荷載和沖擊等能力。因此可使用聚氨酯彈性混凝土進(jìn)行橋梁伸縮縫的處理。伸縮縫隨著荷載及溫度等的變化而膨脹、收縮或者變形，彈性混凝土也會隨著縫體的這種膨脹、收縮或者變形而拉伸、收縮及變形，從而使橋面保持平整(見圖1);同時(shí)，保護(hù)伸縮縫免受風(fēng)雨、酸雨和霜凍等自然侵蝕，保證橋梁結(jié)構(gòu)的完整性。得益于聚氨酯彈性混凝土優(yōu)異的延伸率、持久的彈性和回彈性，優(yōu)異的耐污性、耐候性及抗裂性、優(yōu)異的防水性能。

圖1 使用彈性混凝土進(jìn)行伸縮縫處理效果

2 使用聚氨酯彈性混凝土進(jìn)行伸縮縫處理的施工工藝

聚氨酯彈性混凝土是一門新興材料技術(shù)。俗話說:“三分材料，七分施工”，道出了施工工藝在工程建設(shè)中的重要性。只有好的施工才能發(fā)揮材料的優(yōu)越性能，否則，可能影響材料性能的發(fā)揮，重者可能導(dǎo)致工程進(jìn)程受到影響甚至失敗。故聚氨酯彈性混凝土的施工非常重要。

彈性混凝土材料的構(gòu)成:聚氨酯(A組分)、固化劑(B組分)、特殊骨料(C組分)。

主要施工機(jī)械:卷尺、放樣線;混凝土切斷機(jī)、發(fā)電機(jī)、風(fēng)機(jī)、空壓機(jī);攪拌容器、機(jī)械式慢速攪拌器、碟式葉輪動力攪拌器;鐵刷、抹刀、導(dǎo)帶等;施工用的個(gè)人防護(hù)器具，如工作服、眼鏡、清洗劑等。勞力配置:3人～4人一組，根據(jù)工程規(guī)模進(jìn)行增加。

施工工藝流程圖見圖2。

圖2 聚氨酯彈性混凝土施工工藝流程圖

施工準(zhǔn)備階段:

1)清除表面雜質(zhì):在處理伸縮縫前，利用卷尺等工具標(biāo)識出伸縮縫處理的確切位置和范圍，并清理掉破壞的鋼纖維混凝土結(jié)構(gòu);混凝土面層必須清潔、結(jié)實(shí)、耐用，認(rèn)真清除面層的灰塵、銹跡、油脂、油污等污染物，包括混凝土表面的乳漿皮。

2)表面缺陷修補(bǔ):對松散的、低強(qiáng)度的、碎裂的、退化的或起鱗的混凝土必須清理并修整結(jié)實(shí);用建筑粘合劑對微裂隙、孔洞及局部不平整進(jìn)行修補(bǔ)。

彈性混凝土粘結(jié)劑制備階段:

A，B組分分別單獨(dú)攪拌:將彈性混凝土粘結(jié)劑材料A組分和B組分分別放在容器中，使用機(jī)械式慢速攪拌器進(jìn)行攪拌至充分混合，攪拌時(shí)間不短于3 min，直到顏色和濃度達(dá)到使用要求時(shí)止。

彈性混凝土制備階段:

2)不同積云參數(shù)化方案對不同量級降水預(yù)報(bào)的優(yōu)劣不同,且沒有一種積云方案對所有量級降水預(yù)報(bào)結(jié)果都較優(yōu)。對于24 h累積降水,SAS方案的RMSE和ACC較優(yōu),G3D的ACC評分較高,但是RMSE也較大;小雨量級的TS評分,Tiedtke方案結(jié)果較好,GD方案次之;中雨量級的TS評分,KF方案優(yōu)于其他,SAS方案次之;大雨量級的TS評分,SAS方案最優(yōu);暴雨量級的TS評分,GD方案較優(yōu),SAS方案最差。對于6 h和3 h的累積降水,SAS方案的RMSE和ACC評估結(jié)果較優(yōu),Tiedtke方案的TS評分結(jié)果較優(yōu)。整體來看,SAS、Tiedtke、GD積云參數(shù)化方案預(yù)報(bào)的結(jié)果較穩(wěn)定。

1)A，B組分混合攪拌:將A組分和B組分一起倒入攪拌容器內(nèi)，用碟式葉輪動力攪拌器進(jìn)行充分?jǐn)嚢柚镣耆旌蠒r(shí)止，時(shí)間約為30 s。

2)加入C組分，和粘合劑充分?jǐn)嚢?將特殊骨料(C組分)緩慢地添加到A組分和B組分的混合物，再使用重型機(jī)械攪拌器上下及順時(shí)針方向充分?jǐn)嚢?，時(shí)間不少于3 min，直到所有骨料都粘涂上A，B組分的混合物時(shí)止。

鋪裝階段:

1)鋪裝處理伸縮縫:將制備好的彈性混凝土混合料傾倒至處理好的伸縮縫處，并用邊角泥鏟對彈性混凝土進(jìn)行表面處理。攤鋪時(shí)無需振搗只需倒入缺損的伸縮縫內(nèi)抹平即可。

2)鋪攤2 h后即可開放交通。

3 施工中應(yīng)注意的要點(diǎn)

我國地域廣闊，四季溫差較大，這就要求彈性混凝土不僅要在常溫下具有良好的彈性，在極端低溫和高溫下也必須具有良好的彈性。因此，必須合理控制施工中應(yīng)注意的問題，注意施工要點(diǎn)，做到一次成型。

1)在已經(jīng)破壞的鋼纖維混凝土結(jié)構(gòu)清理中，可以使用噴砂法、水插法、翻切法等機(jī)械銑刨工藝，不建議使用酸蝕等化學(xué)工藝。

2)對劣質(zhì)混凝土層，必要的話必須培養(yǎng)新的混凝土層，乳漿皮必須全部清除。新的混凝土必須得到充分養(yǎng)護(hù)不少于14 d。

3)檢查混凝土面層是否存在空鼓、開裂等現(xiàn)象。如有，則必須清理并修整結(jié)實(shí)。

4)在開啟C組分包裝之前，將包裝桶前后上下?lián)u勻3周～4周，以促使骨料內(nèi)部均勻。

5)選擇晴朗的天氣進(jìn)行施工，施工溫度必須在5℃以上。施工時(shí)必須防止雨水等進(jìn)入，否則，水分會導(dǎo)致彈性混凝土層起泡，破壞彈性混凝土結(jié)構(gòu)。

6)進(jìn)行鋪裝時(shí)的彈性混凝土混合料必須粘稠，否則，重新進(jìn)行攪拌至粘稠時(shí)止。

7)在配合單縫伸縮縫使用時(shí)，彈性混凝土必須抹平并壓實(shí)于型鋼底部，最低厚度不小于13 mm，以充分加固，以此來支撐伸縮縫系統(tǒng)。

8)用環(huán)氧稀釋劑或二甲苯之類的溶劑將攪拌容器清洗干凈。

4 結(jié)語

與傳統(tǒng)的伸縮縫修補(bǔ)相比，使用聚氨酯彈性混凝土在制備及養(yǎng)護(hù)上的人力物力需求少、材料成型快、抗變形等性能方面的優(yōu)勢，是傳統(tǒng)的混凝土所無法比擬的，非常適合城市立交橋，高速橋梁等的伸縮縫的快速處理?？梢哉f，彈性混凝土具有廣闊的發(fā)展及應(yīng)用前景。

［1］ 孫家瑛，高先芳.彈性混凝土性能研究及在橋梁伸縮縫工程中的應(yīng)用［J］.工業(yè)建筑，2010(6)：7-10.

［2］ 夏秀華.彈性混凝土在城市道路快速化維修中的研究與應(yīng)用［J］.建材發(fā)展導(dǎo)向，2010(10)：19-21.

［3］ 陳會凡，鄧苗義.聚氨酯彈性混凝土在連霍高速橋面伸縮縫病害維修中的應(yīng)用［J］.混凝土與水泥制品，2011(6)：35-36.