密封膠在拉索索端結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用研究

吳文明 鄒小燕 童海根

（1.銅陵學(xué)院，安徽 銅陵 244000；2.重慶交通科研設(shè)計(jì)院，重慶 400067；3.銅陵有色設(shè)計(jì)研究院，安徽 銅陵 244000）

密封膠在拉索索端結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用研究

吳文明1鄒小燕2童海根3

（1.銅陵學(xué)院，安徽 銅陵 244000；2.重慶交通科研設(shè)計(jì)院，重慶 400067；3.銅陵有色設(shè)計(jì)研究院，安徽 銅陵 244000）

索端結(jié)構(gòu)是拉索的防護(hù)薄弱環(huán)節(jié)，在索端結(jié)構(gòu)中增加密封膠措施是索端密封的一次探索。選取了幾種不同的密封膠分別與拉索聚乙烯護(hù)套進(jìn)行粘結(jié)，對(duì)提高斜拉索的耐久性和安全性有一定的意義。

拉索；索端結(jié)構(gòu)；密封膠；試驗(yàn)

斜拉橋拉索長(zhǎng)期承受動(dòng)、靜載作用，暴露在風(fēng)雨、潮濕和污染空氣的環(huán)境中，鋼絲索體和錨具結(jié)構(gòu)容易受到腐蝕破壞。索體與錨具結(jié)合部位（索端結(jié)構(gòu)）是拉索防腐的薄弱環(huán)節(jié)，其原因是索體與錨具結(jié)構(gòu)不同，結(jié)合部位存在結(jié)構(gòu)差異，錨固區(qū)有一段鋼絲索的PE要?jiǎng)冮_(kāi)，以方便錨固[1]。

一、索端密封結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀

拉索索端結(jié)構(gòu)，如圖1所示，目前對(duì)該部分的密封是在連接筒頂部用O型橡膠密封圈來(lái)密封堵水，但是密封圈耐老化性能差，特別是在有應(yīng)力和振動(dòng)的環(huán)境工作，壽命會(huì)大大縮短。密封圈失效后，滲進(jìn)預(yù)埋管的雨水容易從連接筒上端口的間隙進(jìn)入拉索的索體，腐蝕鋼絲和錨具。如果在索體與錨具的結(jié)合部位容易滲水處（如圖1中用①標(biāo)示的位置）涂上合適的防水密封膠，這樣就相當(dāng)于增加了一道防護(hù)措施。密封膠的選擇很關(guān)鍵，密封膠要粘結(jié)強(qiáng)度高，防水、防腐蝕能力好，使用壽命長(zhǎng)，尤其是密封膠與聚乙烯材料的粘接更要注意。下面對(duì)密封膠進(jìn)行試驗(yàn)研究。

二、密封膠試驗(yàn)

1.密封膠選擇

拉索護(hù)套采用的是高密度聚乙烯，而它為非極性材料。雖然目前密封膠材料品種繁多，但絕大部分都是與極性材料相粘結(jié)，一般與非極性高密度聚乙烯粘結(jié)強(qiáng)度高、耐腐蝕性好、使用壽命長(zhǎng)的材料很少。另外，在做密封膠粘接試驗(yàn)時(shí)，選擇的聚乙烯材料要與斜拉橋拉索護(hù)套的材料相一致。

選用三種不同的密封膠：PUY-103單組分聚氨酯密封膠、PUY-202聚氨酯準(zhǔn)結(jié)構(gòu)膠、雙組分聚硫密封膏，測(cè)試它們分別與拉索聚乙烯材料的粘合性能。聚乙烯材料是拉索護(hù)套管和聚乙烯色板。拉索護(hù)套管是將拉索內(nèi)部的鋼絲抽去剩下的套管，聚乙烯板是聚乙烯材料生產(chǎn)廠家提供給拉索生產(chǎn)公司的聚乙烯色板。

2.試驗(yàn)方法

將幾種不同的密封膠分別與鋼管、拉索聚乙烯護(hù)套管和聚乙烯板粘接。再將聚乙烯護(hù)套管插入鋼管，通過(guò)密封膠粘接在一起形成連接體；聚乙烯板通過(guò)密封膠相互粘接成一體。達(dá)到一定的時(shí)間后，分別對(duì)聚乙烯護(hù)套管與鋼管連接體，聚乙烯板連接體在萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)上做拉伸試驗(yàn)，如圖2所示，記錄連接體在拉伸斷開(kāi)時(shí)所需要的拉力大小。測(cè)量連接體斷開(kāi)后密封膠的接觸面積。最后計(jì)算在拉伸斷開(kāi)時(shí)，各種密封膠粘結(jié)時(shí)達(dá)到的剪切強(qiáng)度。

圖2 密封膠拉伸試驗(yàn)

3.試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理

根據(jù)實(shí)驗(yàn)室微機(jī)控制電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)上的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)PUY-202聚氨酯準(zhǔn)結(jié)構(gòu)膠粘接拉斷時(shí)所受的負(fù)荷與其它膠相比要高些，現(xiàn)給出這種膠在拉伸過(guò)程中位移與荷載變化曲線，如圖3所示。對(duì)于其它類型密封膠的關(guān)鍵數(shù)據(jù)及其處理，見(jiàn)表1。

圖3 PUY-202聚氨酯準(zhǔn)結(jié)構(gòu)膠試件拉伸的位移與負(fù)荷關(guān)系圖

表1 試驗(yàn)數(shù)據(jù)與粘接剪切強(qiáng)度計(jì)算

說(shuō)明：

1）由于選用的雙組分聚硫密封膏其粘接體在很長(zhǎng)時(shí)間后達(dá)不到一定的硬度，不能完全固化，故實(shí)驗(yàn)時(shí)只做了聚乙烯板與聚乙烯板的粘接，作為一種參考。

2）PUY-202聚氨脂準(zhǔn)結(jié)構(gòu)膠與聚乙烯套管的粘接有一組試件出現(xiàn)失誤，沒(méi)有記錄數(shù)據(jù)。

3）一般密封膠與鋼材的粘接強(qiáng)度要明顯高于聚乙烯材料的粘接強(qiáng)度，所以試驗(yàn)時(shí)沒(méi)有考慮密封膠與鋼材的粘接強(qiáng)度。

4.試驗(yàn)結(jié)果分析

（1）從試驗(yàn)計(jì)算的數(shù)據(jù)來(lái)看，PUY-202聚氨脂準(zhǔn)結(jié)構(gòu)膠的粘接剪切強(qiáng)度明顯要高于試驗(yàn)其它類型的密封膠。其對(duì)斜拉索聚乙烯板的粘結(jié)強(qiáng)度比另外兩種密封膠高十倍以上，對(duì)斜拉索護(hù)套粘結(jié)有的達(dá)到十倍以上。PUY-202聚氨脂準(zhǔn)結(jié)構(gòu)膠具有耐水，耐腐蝕，使用溫度范圍寬等優(yōu)點(diǎn)。所以在沒(méi)有找到性能更好的密封膠，可以考慮用這種膠來(lái)做密封材料。

（2）同樣的PUY-202聚氨脂準(zhǔn)結(jié)構(gòu)膠，分別與聚乙烯板和聚乙烯護(hù)套管粘接，而且聚乙烯材料也相同，但從表1粘接剪切強(qiáng)度來(lái)看，有一定的差別。主要原因是在制作試件時(shí)，聚乙烯的板與板粘接比較薄。相反，在聚乙烯護(hù)套與鋼管之間的間隙涂膠時(shí)，由于它們之間的縫隙比較大，有3毫米左右，相對(duì)板而言要厚些。粘接時(shí)，套管涂膠就比較充分，從而強(qiáng)度要高些，所以它們計(jì)算出來(lái)結(jié)果有差別。從圖3位移與負(fù)荷曲線圖上可以看出，當(dāng)是聚乙烯板時(shí)，負(fù)荷達(dá)到最大值，曲線迅速下降，這說(shuō)明板與板之間的膠比較薄，負(fù)荷達(dá)到最大后瞬時(shí)破壞。

（3）從聚乙烯護(hù)套管粘接材料破壞后的截面看，聚乙烯護(hù)套管表面有劃痕處粘接要好些，說(shuō)明粘接前對(duì)護(hù)套管表面進(jìn)行粗糙處理有利于粘接。所以如果選擇PUY-202聚氨脂準(zhǔn)結(jié)構(gòu)膠作為斜拉索索端封口的密封膠,除了要求有一定厚度以外，還應(yīng)該對(duì)粘接處聚乙烯護(hù)套管的表面進(jìn)行粗糙處理。另外，還要防止人為破壞，特別是在制造斜拉索和上橋安裝斜拉索時(shí)，避免劃傷。所以在制造拉索時(shí)，建議在拉索進(jìn)行超張拉檢驗(yàn)以后用密封膠封口，再在外面用不損傷斜拉索表面質(zhì)量且阻燃的材料纏包保護(hù)。

三、結(jié)論

在拉索索端增加密封膠措施是對(duì)索端結(jié)構(gòu)密封的一次探索，選擇的密封膠不僅要滿足粘接強(qiáng)度的要求，還要求密封膠具有耐腐蝕性好、使用壽命長(zhǎng)、價(jià)格要經(jīng)濟(jì)。本文對(duì)幾種密封膠進(jìn)行了初步的試驗(yàn)研究，但還應(yīng)該考慮拉索在橋上所處的實(shí)際狀態(tài)，例如拉索在運(yùn)營(yíng)的過(guò)程中經(jīng)常處于振動(dòng)中，這就要求密封膠抗振性能好。目前國(guó)內(nèi)對(duì)采取密封膠措施的專題科研試驗(yàn)較少，希望能引起專業(yè)人士的注意和參與，最終能提高拉索防護(hù)水平。

［1］葉覺(jué)明.橋梁斜拉索的錨端防護(hù)[J].腐蝕與防護(hù)，2007，28（2）：99-101.

A Research on Sealant's Application to Stay-cable's end Structure

Wu Wen-ming1,Zou Xiao-yan2,Tong Hai-gen3
（1.Tongling University,Tongling Anhui 244000，China；2.Chongqing Communications Research&Design Institute;Chongqing 400067,China；3.Tongling Nonferrous Design and Research Institute,Tongling Anhui 244000,China）

Cable is an important load-bearing element in cable-stayed bridges,and end structure is a weak link in cable's protection.It has been tried to add sealant to end structure in sealing cable end.This paper made an experimental analysis of several sealants.

cable;end structure;sealant;experiment

U443.38

A

1672-0547（2011）03-0105-02

2011－02-23

吳文明（1979-），男，安徽安慶人，銅陵學(xué)院土木建筑系教師，碩士，研究方向：橋梁索結(jié)構(gòu)。

安徽省高校優(yōu)秀青年人才基金項(xiàng)目資助《橋梁拉索索端密封結(jié)構(gòu)研究》（編號(hào)：2010SQRL172）成果。