密封膠在拉索索端結構中的應用研究

吳文明 鄒小燕 童海根

（1.銅陵學院，安徽 銅陵 244000；2.重慶交通科研設計院，重慶 400067；3.銅陵有色設計研究院，安徽 銅陵 244000）

密封膠在拉索索端結構中的應用研究

吳文明1鄒小燕2童海根3

（1.銅陵學院，安徽 銅陵 244000；2.重慶交通科研設計院，重慶 400067；3.銅陵有色設計研究院，安徽 銅陵 244000）

索端結構是拉索的防護薄弱環節，在索端結構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套進行粘結，對提高斜拉索的耐久性和安全性有一定的意義。

拉索；索端結構；密封膠；試驗

斜拉橋拉索長期承受動、靜載作用，暴露在風雨、潮濕和污染空氣的環境中，鋼絲索體和錨具結構容易受到腐蝕破壞。索體與錨具結合部位（索端結構）是拉索防腐的薄弱環節，其原因是索體與錨具結構不同，結合部位存在結構差異，錨固區有一段鋼絲索的PE要剝開，以方便錨固[1]。

一、索端密封結構現狀

拉索索端結構，如圖1所示，目前對該部分的密封是在連接筒頂部用O型橡膠密封圈來密封堵水，但是密封圈耐老化性能差，特別是在有應力和振動的環境工作，壽命會大大縮短。密封圈失效后，滲進預埋管的雨水容易從連接筒上端口的間隙進入拉索的索體，腐蝕鋼絲和錨具。如果在索體與錨具的結合部位容易滲水處（如圖1中用①標示的位置）涂上合適的防水密封膠，這樣就相當于增加了一道防護措施。密封膠的選擇很關鍵，密封膠要粘結強度高，防水、防腐蝕能力好，使用壽命長，尤其是密封膠與聚乙烯材料的粘接更要注意。下面對密封膠進行試驗研究。

二、密封膠試驗

1.密封膠選擇

拉索護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，一般與非極性高密度聚乙烯粘結強度高、耐腐蝕性好、使用壽命長的材料很少。另外，在做密封膠粘接試驗時，選擇的聚乙烯材料要與斜拉橋拉索護套的材料相一致。

選用三種不同的密封膠：PUY-103單組分聚氨酯密封膠、PUY-202聚氨酯準結構膠、雙組分聚硫密封膏，測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套管和聚乙烯色板。拉索護套管是將拉索內部的鋼絲抽去剩下的套管，聚乙烯板是聚乙烯材料生產廠家提供給拉索生產公司的聚乙烯色板。

2.試驗方法

將幾種不同的密封膠分別與鋼管、拉索聚乙烯護套管和聚乙烯板粘接。再將聚乙烯護套管插入鋼管，通過密封膠粘接在一起形成連接體；聚乙烯板通過密封膠相互粘接成一體。達到一定的時間后，分別對聚乙烯護套管與鋼管連接體，聚乙烯板連接體在萬能試驗機上做拉伸試驗，如圖2所示，記錄連接體在拉伸斷開時所需要的拉力大小。測量連接體斷開后密封膠的接觸面積。最后計算在拉伸斷開時，各種密封膠粘結時達到的剪切強度。

圖2 密封膠拉伸試驗

3.試驗數據處理

根據實驗室微機控制電子萬能試驗機上的數據進行比較，發現PUY-202聚氨酯準結構膠粘接拉斷時所受的負荷與其它膠相比要高些，現給出這種膠在拉伸過程中位移與荷載變化曲線，如圖3所示。對于其它類型密封膠的關鍵數據及其處理，見表1。

圖3 PUY-202聚氨酯準結構膠試件拉伸的位移與負荷關系圖

表1 試驗數據與粘接剪切強度計算

說明：

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

2）PUY-202聚氨脂準結構膠與聚乙烯套管的粘接有一組試件出現失誤，沒有記錄數據。

3）一般密封膠與鋼材的粘接強度要明顯高于聚乙烯材料的粘接強度，所以試驗時沒有考慮密封膠與鋼材的粘接強度。

4.試驗結果分析

（1）從試驗計算的數據來看，PUY-202聚氨脂準結構膠的粘接剪切強度明顯要高于試驗其它類型的密封膠。其對斜拉索聚乙烯板的粘結強度比另外兩種密封膠高十倍以上，對斜拉索護套粘結有的達到十倍以上。PUY-202聚氨脂準結構膠具有耐水，耐腐蝕，使用溫度范圍寬等優點。所以在沒有找到性能更好的密封膠，可以考慮用這種膠來做密封材料。

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

（3）從聚乙烯護套管粘接材料破壞后的截面看，聚乙烯護套管表面有劃痕處粘接要好些，說明粘接前對護套管表面進行粗糙處理有利于粘接。所以如果選擇PUY-202聚氨脂準結構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，還應該對粘接處聚乙烯護套管的表面進行粗糙處理。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，避免劃傷。所以在制造拉索時，建議在拉索進行超張拉檢驗以后用密封膠封口，再在外面用不損傷斜拉索表面質量且阻燃的材料纏包保護。

三、結論

在拉索索端增加密封膠措施是對索端結構密封的一次探索，選擇的密封膠不僅要滿足粘接強度的要求，還要求密封膠具有耐腐蝕性好、使用壽命長、價格要經濟。本文對幾種密封膠進行了初步的試驗研究，但還應該考慮拉索在橋上所處的實際狀態，例如拉索在運營的過程中經常處于振動中，這就要求密封膠抗振性能好。目前國內對采取密封膠措施的專題科研試驗較少，希望能引起專業人士的注意和參與，最終能提高拉索防護水平。

［1］葉覺明.橋梁斜拉索的錨端防護[J].腐蝕與防護，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，銅陵學院土木建筑系教師，碩士，研究方向：橋梁索結構。

安徽省高校優秀青年人才基金項目資助《橋梁拉索索端密封結構研究》（編號：2010SQRL172）成果。