彈性混凝土在橋梁伸縮縫處理中的應用

汪濤

(山西省晉中路橋建設集團有限公司，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。長期的實踐表明，橋梁伸縮縫兩邊的混凝土由于長時間應力集中而容易造成破壞，表現為伸縮縫兩邊混凝土破碎，路面出現坑槽的現象，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。如果伸縮縫出現擠死現象，重者會造成大梁損壞，形成更大的經濟損失。因此，做好橋梁伸縮縫的維護保養就尤為重要。

彈性混凝土比普通混凝土抗裂性能高500倍，質量輕40%，耐久性大1倍，具有良好的抗沖擊能力，在車輛通過時發生彈性形變后易恢復，強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，回彈恢復率也仍在95%以上;具有比較優異的抗張強度、抗撕裂強度;具有很強的耐候性、耐紫外線照射能力強;耐化學品;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，具備優異的抗剪切強度和抗沖擊特性，并具備優異的柔韌特性。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沖擊，具備經受長時間的量值不等的復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，保護伸縮縫免受風雨、酸雨和霜凍等自然侵蝕，保證橋梁結構的完整性。得益于聚氨酯彈性混凝土優異的延伸率、持久的彈性和回彈性，優異的耐污性、耐候性及抗裂性、優異的防水性能。

圖1 使用彈性混凝土進行伸縮縫處理效果

2 使用聚氨酯彈性混凝土進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。俗話說:“三分材料，七分施工”，道出了施工工藝在工程建設中的重要性。只有好的施工才能發揮材料的優越性能，否則，可能影響材料性能的發揮，重者可能導致工程進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)。

主要施工機械:卷尺、放樣線;混凝土切斷機、發電機、風機、空壓機;攪拌容器、機械式慢速攪拌器、碟式葉輪動力攪拌器;鐵刷、抹刀、導帶等;施工用的個人防護器具，如工作服、眼鏡、清洗劑等。勞力配置:3人～4人一組，根據工程規模進行增加。

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

施工準備階段:

1)清除表面雜質:在處理伸縮縫前，利用卷尺等工具標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構;混凝土面層必須清潔、結實、耐用，認真清除面層的灰塵、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:對松散的、低強度的、碎裂的、退化的或起鱗的混凝土必須清理并修整結實;用建筑粘合劑對微裂隙、孔洞及局部不平整進行修補。

彈性混凝土粘結劑制備階段:

A，B組分分別單獨攪拌:將彈性混凝土粘結劑材料A組分和B組分分別放在容器中，使用機械式慢速攪拌器進行攪拌至充分混合，攪拌時間不短于3 min，直到顏色和濃度達到使用要求時止。

彈性混凝土制備階段:

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

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，用碟式葉輪動力攪拌器進行充分攪拌至完全混合時止，時間約為30 s。

2)加入C組分，和粘合劑充分攪拌: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，再使用重型機械攪拌器上下及順時針方向充分攪拌，時間不少于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行表面處理。攤鋪時無需振搗只需倒入缺損的伸縮縫內抹平即可。

2)鋪攤2 h后即可開放交通。

3 施工中應注意的要點

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注意的問題，注意施工要點，做到一次成型。

1)在已經破壞的鋼纖維混凝土結構清理中，可以使用噴砂法、水插法、翻切法等機械銑刨工藝，不建議使用酸蝕等化學工藝。

2)對劣質混凝土層，必要的話必須培養新的混凝土層，乳漿皮必須全部清除。新的混凝土必須得到充分養護不少于14 d。

3)檢查混凝土面層是否存在空鼓、開裂等現象。如有，則必須清理并修整結實。

4)在開啟C組分包裝之前，將包裝桶前后上下搖勻3周～4周，以促使骨料內部均勻。

5)選擇晴朗的天氣進行施工，施工溫度必須在5℃以上。施工時必須防止雨水等進入，否則，水分會導致彈性混凝土層起泡，破壞彈性混凝土結構。

6)進行鋪裝時的彈性混凝土混合料必須粘稠，否則，重新進行攪拌至粘稠時止。

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

8)用環氧稀釋劑或二甲苯之類的溶劑將攪拌容器清洗干凈。

4 結語

與傳統的伸縮縫修補相比，使用聚氨酯彈性混凝土在制備及養護上的人力物力需求少、材料成型快、抗變形等性能方面的優勢，是傳統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。可以說，彈性混凝土具有廣闊的發展及應用前景。

［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用［J］.工業建筑，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用［J］.建材發展導向，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用［J］.混凝土與水泥制品，2011(6)：35-36.