探討聚氨酯材料在護(hù)欄斷縫中的應(yīng)用

鄭雪冰

（中交路橋華東工程有限公司，上海201210）

1 引言

鋼筋混凝土的防護(hù)欄是一種道路上的基礎(chǔ)安全設(shè)施，有著良好的造型和安全性能，同時(shí)對其進(jìn)行進(jìn)一步的維護(hù)和修補(bǔ)都較為便利，但是，如果設(shè)計(jì)不合理或者施工過程中不當(dāng)操作，則會(huì)導(dǎo)致裂縫問題。鋼筋混凝土護(hù)欄斷縫和假縫的設(shè)計(jì)，能有效減少整體結(jié)構(gòu)應(yīng)力和荷載作用下的裂縫。但是，過多的設(shè)置不僅影響護(hù)欄的整體性，也會(huì)影響其安全使用性能。

2 鋼筋混凝土護(hù)欄裂縫問題分析

根據(jù)裂紋的大小可分為微裂紋和宏觀裂紋，宏觀裂紋一般是指裂紋寬度大于0.05mm，微裂縫是混凝土中常見的裂縫，在一定程度上也可能會(huì)發(fā)展成宏觀裂縫。根據(jù)裂紋深度可分為表面裂紋和穿透裂紋，其中穿透裂縫會(huì)造成更多的損壞。根據(jù)產(chǎn)生的原因，貫穿裂縫可分為應(yīng)力開裂和荷載開裂[1]。

2.1 應(yīng)力裂縫產(chǎn)生原因

鋼筋混凝土防撞護(hù)欄的應(yīng)力裂縫主要是自身應(yīng)力引起的，導(dǎo)致的裂縫可分為收縮裂縫和溫度裂縫。

1）收縮裂縫形成原因：水化熱高，水泥膨脹或收縮；粗骨料中成分不穩(wěn)定或巖石風(fēng)化；骨料中雜質(zhì)過多會(huì)導(dǎo)致混凝土開裂。當(dāng)混凝土凝固時(shí)，部分水分蒸發(fā)，部分水分與水泥顆粒結(jié)合，體積減小，混凝土收縮?；炷恋母稍锸怯杀砑袄锏?。表面收縮和內(nèi)部收縮之間有著不同的程度，這種不均勻的收縮會(huì)使混凝土表面產(chǎn)生裂縫?；炷潦湛s引起的裂縫是混凝土在凝結(jié)過程中的收縮變化，類似于溫度的降低。整個(gè)混凝土結(jié)構(gòu)的收縮效應(yīng)相當(dāng)于冷卻15～20℃。分段混凝土結(jié)構(gòu)的收縮效應(yīng)相當(dāng)于溫度降低10～15℃[2]。

2）溫度裂縫形成原因：當(dāng)混凝土外部溫度變化時(shí)，會(huì)產(chǎn)生熱應(yīng)力。當(dāng)溫度應(yīng)力超過混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí)，會(huì)出現(xiàn)裂縫，鋼筋混凝土護(hù)欄構(gòu)件會(huì)變長。當(dāng)應(yīng)力達(dá)到一定值時(shí)，混凝土將出現(xiàn)損傷裂縫。養(yǎng)護(hù)不當(dāng)，混凝土溫度會(huì)迅速升降，容易出現(xiàn)溫度裂縫，混凝土的不均勻混合會(huì)導(dǎo)致離析之類的問題。泵送混凝土?xí)r，增加水泥用量可提高水灰比，此外混凝土開裂可能是由澆筑順序不當(dāng)、施工縫位置不當(dāng)、混凝土未硬化、缺水等原因造成的[3]。

2.2 荷載裂縫產(chǎn)生的原因

結(jié)構(gòu)在外部荷載力的作用下會(huì)引起裂縫。如結(jié)構(gòu)力的轉(zhuǎn)化（簡支連續(xù)）、行車荷載引起的結(jié)構(gòu)震動(dòng)和偏移導(dǎo)致的裂縫等。

3 鋼筋混凝土防撞護(hù)欄的標(biāo)準(zhǔn)化施工

為降低和規(guī)避施工操作影響，專門編制和實(shí)施護(hù)欄標(biāo)準(zhǔn)化施工方案，實(shí)現(xiàn)精細(xì)化管理，推進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)化施工，提高施工質(zhì)量，打造品質(zhì)工程。

標(biāo)準(zhǔn)化施工包括設(shè)置施工標(biāo)準(zhǔn)帶、鋼筋安裝、模板安裝、混凝土澆筑、假縫切割及養(yǎng)護(hù)。采用護(hù)欄鋼筋定位裝置、護(hù)欄鋼筋安裝胎架、自行式護(hù)欄模板安裝作業(yè)臺(tái)車、護(hù)欄混凝土補(bǔ)料系統(tǒng)、切割定位架、PVC 管護(hù)欄滴管養(yǎng)護(hù)裝置等設(shè)備，結(jié)合護(hù)欄鋼筋安裝五線法和模板預(yù)留搭接工藝等進(jìn)行護(hù)欄施工，有效解決了護(hù)欄鋼筋保護(hù)層控制、混凝土外觀、線形控制以及微小裂縫等方面的質(zhì)量通病。

為防止護(hù)欄混凝土出現(xiàn)不規(guī)則貫通裂縫，人們在施工方面增加了針對措施。

1）確定拆模時(shí)間，通過不同溫度條件，制作護(hù)欄混凝土試件并使強(qiáng)度達(dá)到2.5MPa，嚴(yán)格控制拆模時(shí)間。要保護(hù)混凝土免受振動(dòng)和外部荷載的影響，因梁體及其支座具有很大的彈性，在混凝土硬化前應(yīng)避免這種振動(dòng)[4]。

2）拆模后立即采用假縫切割機(jī)進(jìn)行假縫切割，防止不規(guī)則收縮裂縫的產(chǎn)生。假縫切縫前將假縫定位架固定在護(hù)欄上，確保切縫機(jī)切縫不偏離，確保切縫深度，假縫切縫間距為3m（沿模板拼縫位置切割，消除模板拼縫），寬度3mm，深度2cm，切割時(shí)護(hù)欄左右對稱。

3）護(hù)欄養(yǎng)護(hù)使用土工布進(jìn)行整體包裹，采用定型鋼筋使土工布和護(hù)欄混凝土密貼，并設(shè)置PVC 管鉆孔滴水養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)不少于7d。這也是調(diào)整混凝土內(nèi)外溫差的方法[5]。

4）鋼筋混凝土護(hù)欄斷縫設(shè)置在橋墩頂非伸縮縫位置，主要是對填縫材料進(jìn)行更換，由傳統(tǒng)的泡沫板變?yōu)榫郯滨ゲ牧?，不僅解決收縮裂縫問題，還進(jìn)一步加強(qiáng)護(hù)欄的整體性，提升護(hù)欄使用的安全性能。如圖1、圖2 所示。

圖1 切縫定位架

圖2 PVC 管鉆孔滴水養(yǎng)護(hù)

4 填縫材料特性和施工方法

鋼筋混凝土護(hù)欄斷縫的設(shè)置，可有效地解決應(yīng)力裂縫的出現(xiàn)，但如果設(shè)置過多，會(huì)使其整體性和安全性降低。但是，聚氨酯材料作為填縫膠的使用降低了斷縫對整體結(jié)構(gòu)的影響，也提高了護(hù)欄的安全使用性能。

如圖3 所示，聚氨酯密封膠特點(diǎn)：優(yōu)良的耐磨性、低溫柔軟性，性能可調(diào)節(jié)范圍較廣，機(jī)械強(qiáng)度大，黏結(jié)性好，彈性好，具有優(yōu)良的復(fù)原性，可適合動(dòng)態(tài)接縫和變形縫、伸縮縫。耐候性好，耐油性優(yōu)良，耐生物老化，且價(jià)格低廉。單組分聚氨酯密封膠具有高彈性、優(yōu)良的耐磨性、耐酸堿腐蝕等特點(diǎn)，且在立面打膠不流淌，施工簡單，與混凝土等多種基材黏結(jié)良好。

圖3 聚氨酯密封膠

施工中人們對護(hù)欄斷縫做了2 種處理：一種處理是內(nèi)部泡沫板，外部聚氨酯密封膠封閉的結(jié)構(gòu)，此方法在江蘇省個(gè)別項(xiàng)目已開始使用；另一種是全部采用單組分聚氨酯密封膠填充[6]。

單組分聚氨酯密封膠是一種無溶劑單組分室溫固化密封膠。該密封膠呈膏狀，可擠出或涂抹施工。有抗下垂性，嵌填垂直接縫和頂縫不流淌。固化后的膠層為橡膠狀，有彈性。對金屬、橡膠、木材、水泥構(gòu)件、陶瓷、玻璃等有黏附性。密封膠是用來填充空隙（孔洞、接頭、接縫等）的材料，兼?zhèn)漯そY(jié)和密封2大功能。單組分聚氨酯膠是利用空氣中微量的水蒸氣反應(yīng)而固化，與基材表面的活性基團(tuán)反應(yīng)起到黏結(jié)作用。與傳統(tǒng)工藝相比，聚氨酯膠具有3 倍以上的高伸長率和2 倍以上的黏結(jié)強(qiáng)度。單組分聚氨酯膠完全固化后無毒，可以用于飲水工程，已經(jīng)經(jīng)過權(quán)威測試。單組分聚氨酯密封膠有著優(yōu)良的韌性和拉伸性能，斷裂伸長率達(dá)到300%以上。

填縫材料使用單組分聚氨酯密封膠，被黏面必須進(jìn)行整齊處理（可用手提切割機(jī)、砂輪、剛刷等），使涂膠面露出牢固的結(jié)構(gòu)層。接縫表面必須保證完全干燥、清潔、無霜。表面所有灰塵和水泥稀漿必須清刷處理干凈。若護(hù)欄斷縫面潮濕，可用噴燈烘干。使用時(shí)可使用專用膠槍打膠，不僅省去了混合攪拌密封膠等煩瑣的工序，隨時(shí)可以使用，而且可以通過控制膠槍膠嘴的開口大小，使打出的膠條能夠更好地填充在混凝土縫隙中，節(jié)約了施工時(shí)間，減少了浪費(fèi)，且提升了施工質(zhì)量。

經(jīng)過施工后的觀察總結(jié)，第一種處理方法在使用一段時(shí)間后，填縫材料表面出現(xiàn)裂縫脫落，混凝土護(hù)欄無貫通裂縫。第二種處理方法斷縫填縫料無明顯變化，混凝土護(hù)欄無貫通裂縫，但造價(jià)偏高。

5 結(jié)語

鋼筋混凝土防撞護(hù)欄在實(shí)際應(yīng)用的過程中有著重要的安全防護(hù)作用，施工過程相對簡單，但也有著較高的技術(shù)含量，如果不能夠有效處理，則很容易出現(xiàn)裂縫，針對這些裂縫，必須防止貫通裂縫的出現(xiàn)，增加護(hù)欄整體美觀和安全使用等性能，用膠密封材料作為混凝土護(hù)欄斷縫的填縫材料，作為一種新的斷縫填料，其工藝還需要進(jìn)一步探索和總結(jié)。填縫料的施工方式和材料選擇，也是人們今后探索的方向。