探討聚氨酯材料在護欄斷縫中的應用

鄭雪冰

（中交路橋華東工程有限公司，上海201210）

1 引言

鋼筋混凝土的防護欄是一種道路上的基礎安全設施，有著良好的造型和安全性能，同時對其進行進一步的維護和修補都較為便利，但是，如果設計不合理或者施工過程中不當操作，則會導致裂縫問題。鋼筋混凝土護欄斷縫和假縫的設計，能有效減少整體結構應力和荷載作用下的裂縫。但是，過多的設置不僅影響護欄的整體性，也會影響其安全使用性能。

2 鋼筋混凝土護欄裂縫問題分析

根據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發展成宏觀裂縫。根據裂紋深度可分為表面裂紋和穿透裂紋，其中穿透裂縫會造成更多的損壞。根據產生的原因，貫穿裂縫可分為應力開裂和荷載開裂[1]。

2.1 應力裂縫產生原因

鋼筋混凝土防撞護欄的應力裂縫主要是自身應力引起的，導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；粗骨料中成分不穩定或巖石風化；骨料中雜質過多會導致混凝土開裂。當混凝土凝固時，部分水分蒸發，部分水分與水泥顆粒結合，體積減小，混凝土收縮。混凝土的干燥是由表及里的。表面收縮和內部收縮之間有著不同的程度，這種不均勻的收縮會使混凝土表面產生裂縫。混凝土收縮引起的裂縫是混凝土在凝結過程中的收縮變化，類似于溫度的降低。整個混凝土結構的收縮效應相當于冷卻15～20℃。分段混凝土結構的收縮效應相當于溫度降低10～15℃[2]。

2）溫度裂縫形成原因：當混凝土外部溫度變化時，會產生熱應力。當溫度應力超過混凝土抗拉強度時，會出現裂縫，鋼筋混凝土護欄構件會變長。當應力達到一定值時，混凝土將出現損傷裂縫。養護不當，混凝土溫度會迅速升降，容易出現溫度裂縫，混凝土的不均勻混合會導致離析之類的問題。泵送混凝土時，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、施工縫位置不當、混凝土未硬化、缺水等原因造成的[3]。

2.2 荷載裂縫產生的原因

結構在外部荷載力的作用下會引起裂縫。如結構力的轉化（簡支連續）、行車荷載引起的結構震動和偏移導致的裂縫等。

3 鋼筋混凝土防撞護欄的標準化施工

為降低和規避施工操作影響，專門編制和實施護欄標準化施工方案，實現精細化管理，推進標準化施工，提高施工質量，打造品質工程。

標準化施工包括設置施工標準帶、鋼筋安裝、模板安裝、混凝土澆筑、假縫切割及養護。采用護欄鋼筋定位裝置、護欄鋼筋安裝胎架、自行式護欄模板安裝作業臺車、護欄混凝土補料系統、切割定位架、PVC 管護欄滴管養護裝置等設備，結合護欄鋼筋安裝五線法和模板預留搭接工藝等進行護欄施工，有效解決了護欄鋼筋保護層控制、混凝土外觀、線形控制以及微小裂縫等方面的質量通病。

為防止護欄混凝土出現不規則貫通裂縫，人們在施工方面增加了針對措施。

1）確定拆模時間，通過不同溫度條件，制作護欄混凝土試件并使強度達到2.5MPa，嚴格控制拆模時間。要保護混凝土免受振動和外部荷載的影響，因梁體及其支座具有很大的彈性，在混凝土硬化前應避免這種振動[4]。

2）拆模后立即采用假縫切割機進行假縫切割，防止不規則收縮裂縫的產生。假縫切縫前將假縫定位架固定在護欄上，確保切縫機切縫不偏離，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，切割時護欄左右對稱。

3）護欄養護使用土工布進行整體包裹，采用定型鋼筋使土工布和護欄混凝土密貼，并設置PVC 管鉆孔滴水養護，養護不少于7d。這也是調整混凝土內外溫差的方法[5]。

4）鋼筋混凝土護欄斷縫設置在橋墩頂非伸縮縫位置，主要是對填縫材料進行更換，由傳統的泡沫板變為聚氨酯材料，不僅解決收縮裂縫問題，還進一步加強護欄的整體性，提升護欄使用的安全性能。如圖1、圖2 所示。

圖1 切縫定位架

圖2 PVC 管鉆孔滴水養護

4 填縫材料特性和施工方法

鋼筋混凝土護欄斷縫的設置，可有效地解決應力裂縫的出現，但如果設置過多，會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構的影響，也提高了護欄的安全使用性能。

如圖3 所示，聚氨酯密封膠特點：優良的耐磨性、低溫柔軟性，性能可調節范圍較廣，機械強度大，黏結性好，彈性好，具有優良的復原性，可適合動態接縫和變形縫、伸縮縫。耐候性好，耐油性優良，耐生物老化，且價格低廉。單組分聚氨酯密封膠具有高彈性、優良的耐磨性、耐酸堿腐蝕等特點，且在立面打膠不流淌，施工簡單，與混凝土等多種基材黏結良好。

圖3 聚氨酯密封膠

施工中人們對護欄斷縫做了2 種處理：一種處理是內部泡沫板，外部聚氨酯密封膠封閉的結構，此方法在江蘇省個別項目已開始使用；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，兼備黏結和密封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而固化，與基材表面的活性基團反應起到黏結作用。與傳統工藝相比，聚氨酯膠具有3 倍以上的高伸長率和2 倍以上的黏結強度。單組分聚氨酯膠完全固化后無毒，可以用于飲水工程，已經經過權威測試。單組分聚氨酯密封膠有著優良的韌性和拉伸性能，斷裂伸長率達到300%以上。

填縫材料使用單組分聚氨酯密封膠，被黏面必須進行整齊處理（可用手提切割機、砂輪、剛刷等），使涂膠面露出牢固的結構層。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。若護欄斷縫面潮濕，可用噴燈烘干。使用時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，節約了施工時間，減少了浪費，且提升了施工質量。

經過施工后的觀察總結，第一種處理方法在使用一段時間后，填縫材料表面出現裂縫脫落，混凝土護欄無貫通裂縫。第二種處理方法斷縫填縫料無明顯變化，混凝土護欄無貫通裂縫，但造價偏高。

5 結語

鋼筋混凝土防撞護欄在實際應用的過程中有著重要的安全防護作用，施工過程相對簡單，但也有著較高的技術含量，如果不能夠有效處理，則很容易出現裂縫，針對這些裂縫，必須防止貫通裂縫的出現，增加護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，其工藝還需要進一步探索和總結。填縫料的施工方式和材料選擇，也是人們今后探索的方向。