聚氨酯在工業(yè)品中的應(yīng)用

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(xiàn)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(shè)計原則通過問題提出、方案設(shè)計、理論計算、關(guān)鍵材料和結(jié)構(gòu)研發(fā)、試驗驗證、現(xiàn)場實施等環(huán)節(jié)，進(jìn)而解決了橋梁裝置的裂縫、剝落、碳化超標(biāo)、鋼筋銹蝕、支座鋼部件銹蝕、防排水體系失效等諸多劣化現(xiàn)象。并詳細(xì)介紹了其具體施工操作。

關(guān)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(jié)構(gòu)裂縫、表面混凝土剝落、碳化深度超標(biāo)、鋼筋銹蝕、支座鋼部件銹蝕、防排水體系失效等諸多劣化現(xiàn)象。嚴(yán)重的影響到結(jié)構(gòu)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(guān)，因此混凝土橋梁梁間接縫的防排水構(gòu)造成為保證結(jié)構(gòu)承載力和耐久性的關(guān)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(fù)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(xiàn)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(gòu)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(tuán)，多數(shù)軟段為聚醋或聚醚結(jié)構(gòu)，硬段為氨基甲酸酷結(jié)構(gòu)，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(nèi)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(fù)性，耐寒性，耐油性，耐磨耗，耐彎曲，拉伸強度、撕裂強度、耐化學(xué)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(guān)系到橋梁防水體系的有效性和結(jié)構(gòu)的耐久性。加入聚氨酯后的橋梁伸縮裝置可修復(fù)，適用于鐵路等軌道交通混凝土橋梁結(jié)構(gòu)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(jié)反應(yīng)，是由本身特性發(fā)生變形從而適應(yīng)了橋梁端口伸縮性、且防水的高分子彈性密封材料構(gòu)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(jù)聚氨酯產(chǎn)品的特性，改良后的伸縮裝置具有以下特點：

（1）無支承構(gòu)造、與基材連接方式僅為粘接，整體結(jié)構(gòu)簡單。

（2）主要部分通過現(xiàn)場澆注成形，具有很好的形狀適應(yīng)性，安裝、維護(hù)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(biāo)準(zhǔn)條件下≥3.0mpa）、高伸長率（標(biāo)準(zhǔn)條件下≥800%）、與混凝土強粘接力（≥1.5mpa）等良好的力學(xué)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(xiàn)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(xiàn)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(hù)。

（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(jìn)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(fēng)機對梁端進(jìn)行處理。并且根據(jù)現(xiàn)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(yīng)達(dá)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(jù)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(yīng)根據(jù)混凝土表面干濕狀態(tài)，嚴(yán)格按產(chǎn)品說明進(jìn)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(hù)。

2.4 聚氨酯材料澆注

聚氨酯彈性體A、B組分嚴(yán)格按產(chǎn)品說明進(jìn)行配制，通過工廠預(yù)制A、B組份，在現(xiàn)場澆注機料罐內(nèi)進(jìn)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(jù)現(xiàn)場實際施工條件，可以選擇人工或機械法進(jìn)行現(xiàn)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(nèi)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(hù)，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(nèi)，膠面達(dá)到不黏手狀態(tài)時，可開始進(jìn)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(jié)束后，需繼續(xù)養(yǎng)護(hù)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(xiàn)了在橋梁防排水工程中使用彈性體材料進(jìn)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(yīng)用起來。

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