一種延長(zhǎng)橋梁拉索HDPE護(hù)套老化壽命的紫外線隔離技術(shù)

馮高郵 植磊 袁友 黃永玖 任顯誠(chéng)

摘 要：橋梁拉索是橋梁的核心構(gòu)件，按照設(shè)計(jì)要求壽命一般達(dá)到70年甚至100年以上，而實(shí)際使用過(guò)程中，拉索的使用壽命卻往往不到25年。這其中主要的原因是由于拉索HDPE外護(hù)套在使用過(guò)程中容易出現(xiàn)開(kāi)裂引發(fā)拉索鋼絲防腐失效。本文正是基于延長(zhǎng)橋梁拉索HDPE護(hù)套老化壽命的紫外線隔離技術(shù)，創(chuàng)新的將噴涂聚脲彈性體技術(shù)應(yīng)用到拉索HDPE護(hù)套的防護(hù)上，根據(jù)拉索HDPE護(hù)套涂覆聚脲涂層的老化壽命對(duì)比試驗(yàn)，驗(yàn)證了已經(jīng)開(kāi)裂的HDPE護(hù)套繼續(xù)涂覆聚脲涂層后，HDPE護(hù)套的老化壽命可以在原來(lái)壽命的基礎(chǔ)上繼續(xù)延長(zhǎng)3倍左右。對(duì)于大量沒(méi)有采取紫外線隔離技術(shù)的橋梁拉索HDPE護(hù)套是一個(gè)極為有效的挽救手段，可獲得較好的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益。

關(guān)鍵詞：橋梁拉索;HDPE護(hù)套;護(hù)套開(kāi)裂;老化壽命;紫外線隔離

1 方案背景

拉索是支承橋梁及建筑的核心構(gòu)件，它的使用壽命直接影響橋梁的實(shí)際使用年限。作為基礎(chǔ)工程的橋梁及建筑的設(shè)計(jì)壽命一般達(dá)70 年甚至100 年以上，而實(shí)際使用過(guò)程中，拉索的使用壽命卻往往不到25年，造成拉索在使用過(guò)程中需要多次換索，從而引發(fā)巨大的經(jīng)濟(jì)損失，而引發(fā)此這問(wèn)題其中一個(gè)重要原因就是HDPE護(hù)套的開(kāi)裂從而引發(fā)拉索鋼絲的防腐失效。目前橋梁拉索行業(yè)解決此問(wèn)題的共識(shí)就是在HDPE護(hù)套外層增加一道紫外線隔離的防護(hù)層來(lái)延長(zhǎng)拉索HDPE的老化壽命。常用的拉索護(hù)套紫外線隔離技術(shù)及情況如下表1所示：

2 橋梁拉索聚脲涂層紫外線隔離技術(shù)

噴涂聚脲彈性體技術(shù)是國(guó)內(nèi)外近年來(lái)，為適應(yīng)環(huán)保需求而研制，開(kāi)發(fā)的一種新型無(wú)溶劑，無(wú)污染的綠色施工技術(shù)。聚脲材料具有優(yōu)異的抗沖擊性、抗疲勞性、耐老化性，同時(shí)兼具優(yōu)良的防水性、耐候性、耐介質(zhì)性。因此采用聚脲作為產(chǎn)品的最外層防護(hù)，用來(lái)隔離太陽(yáng)紫外線的照射、雨水的沖刷以及各種介質(zhì)的腐蝕，已經(jīng)被各類工程應(yīng)用證明是一種十分有效的技術(shù)方案，并且在軍事運(yùn)用、體育運(yùn)動(dòng)場(chǎng)館、大型水壩電站、海洋與化工等工程上成功進(jìn)行應(yīng)用，廣泛獲得認(rèn)可。如果將聚脲涂層涂覆于已經(jīng)投入使用且沒(méi)有采用任何紫外線隔離防護(hù)措施的橋梁拉索而言，按照拉索護(hù)套紫外線隔離的技術(shù)原理得出：拉索HDPE護(hù)套的老化壽命將會(huì)大大的延長(zhǎng)。本文正是驗(yàn)證這個(gè)推論而展開(kāi)。

3 橋梁拉索HDPE護(hù)套涂覆聚脲涂層的老化壽命對(duì)比試驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)材料：HDPE樣品和聚脲材料

實(shí)驗(yàn)設(shè)備：特制紫外線輻照老化試驗(yàn)箱，四盞老化燈，總輻照量為14 W/m2

實(shí)驗(yàn)樣件尺寸：2組啞鈴狀HDPE樣件，需要涂覆聚脲涂層的厚度為1.5 mm。

（1）實(shí)驗(yàn)過(guò)程：在一定時(shí)間光照下開(kāi)裂到一定程度的兩組HDPE樣品（1#、2#）同時(shí)懸掛，下面懸掛重物提供相同負(fù)荷（負(fù)荷重量為3.75 MPa），紫外燈在等距離處輻照各組樣條。在輻照時(shí)間為1 056 h時(shí)，分別觀測(cè)兩組樣品的裂紋大小并記錄，分別將兩組HDPE樣品中的其中另一半HDPE樣品重新涂覆聚脲后分兩組（1#涂覆聚脲、2#涂覆聚脲），繼續(xù)輻照老化，觀察中間過(guò)程涂覆聚脲的兩組HDPE樣條和未涂覆聚脲的HDPE樣條的裂紋發(fā)展對(duì)比情況。

（2）實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：1#無(wú)聚脲層樣條裂紋在1 056 h至1 488 h寬度增長(zhǎng)了20.9 μm，中途繼續(xù)涂覆聚脲層的樣條裂紋寬度增長(zhǎng)了6.1 μm，為無(wú)聚脲層的29.2%;2#無(wú)聚脲層樣條裂紋在1 056 h至1 488 h寬度增長(zhǎng)了20.8 μm，涂覆聚脲層的裂紋寬度增長(zhǎng)了7 μm，為無(wú)聚脲層的33.7%。具體數(shù)值如圖1所示：

（3）實(shí)驗(yàn)結(jié)論：1#無(wú)聚脲層HDPE樣條裂紋在1 056 h至1 488 h寬度增長(zhǎng)了20.9 μm，涂覆聚脲層的HDPE樣條裂紋寬度增長(zhǎng)了6.1 μm，為無(wú)聚脲層的HDPE樣條的29.2%;2#無(wú)聚脲層HDPE樣條裂紋在1 056 h至1 488 h寬度增長(zhǎng)了20.8 μm，涂覆聚脲層的HDPE樣條裂紋寬度增長(zhǎng)了7 μm，為無(wú)聚脲層HDPE樣條的33.7%。表明即使已經(jīng)開(kāi)裂的HDPE樣品，繼續(xù)涂覆聚脲涂層后，其開(kāi)裂老化壽命可以在當(dāng)前基礎(chǔ)上繼續(xù)延長(zhǎng)約三倍。

4 結(jié)語(yǔ)

根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)論，對(duì)于已經(jīng)投入使用且沒(méi)有采用紫外線隔離措施的橋梁拉索而言，雖然HDPE護(hù)套正在遭受開(kāi)裂的危害，但是可以繼續(xù)采用聚脲涂層的紫外線隔離技術(shù)來(lái)降低HDPE護(hù)套開(kāi)裂的危害程度，因?yàn)橐呀?jīng)開(kāi)裂的HDPE護(hù)套繼續(xù)涂覆聚脲涂層后的老化壽命可以在原來(lái)壽命的基礎(chǔ)上繼續(xù)延長(zhǎng)3倍左右。這對(duì)于大量沒(méi)有采取紫外線隔離技術(shù)的橋梁拉索是一個(gè)極為有效的挽救手段，可以極大提高拉索HDPE護(hù)套的老化壽命，延長(zhǎng)換索時(shí)間，從而獲得相當(dāng)可觀的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益。通過(guò)將拉索HDPE護(hù)套表面涂覆聚脲涂層后可以極大提升HDPE護(hù)套老化壽命的技術(shù)方案，已經(jīng)成功在四川、山西、浙江、廣東、廣西等地大橋拉索應(yīng)用，獲得當(dāng)?shù)厥姓蛄涸O(shè)計(jì)院、業(yè)主、施工方及管養(yǎng)單位的認(rèn)可。

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