密封胶在拉索索端结构中的应用研究

吴文明 邹小燕 童海根

（1.铜陵学院，安徽 铜陵 244000；2.重庆交通科研设计院，重庆 400067；3.铜陵有色设计研究院，安徽 铜陵 244000）

密封胶在拉索索端结构中的应用研究

吴文明1邹小燕2童海根3

（1.铜陵学院，安徽 铜陵 244000；2.重庆交通科研设计院，重庆 400067；3.铜陵有色设计研究院，安徽 铜陵 244000）

索端结构是拉索的防护薄弱环节，在索端结构中增加密封胶措施是索端密封的一次探索。选取了几种不同的密封胶分别与拉索聚乙烯护套进行粘结，对提高斜拉索的耐久性和安全性有一定的意义。

拉索；索端结构；密封胶；试验

斜拉桥拉索长期承受动、静载作用，暴露在风雨、潮湿和污染空气的环境中，钢丝索体和锚具结构容易受到腐蚀破坏。索体与锚具结合部位（索端结构）是拉索防腐的薄弱环节，其原因是索体与锚具结构不同，结合部位存在结构差异，锚固区有一段钢丝索的PE要剥开，以方便锚固[1]。

一、索端密封结构现状

拉索索端结构，如图1所示，目前对该部分的密封是在连接筒顶部用O型橡胶密封圈来密封堵水，但是密封圈耐老化性能差，特别是在有应力和振动的环境工作，寿命会大大缩短。密封圈失效后，渗进预埋管的雨水容易从连接筒上端口的间隙进入拉索的索体，腐蚀钢丝和锚具。如果在索体与锚具的结合部位容易渗水处（如图1中用①标示的位置）涂上合适的防水密封胶，这样就相当于增加了一道防护措施。密封胶的选择很关键，密封胶要粘结强度高，防水、防腐蚀能力好，使用寿命长，尤其是密封胶与聚乙烯材料的粘接更要注意。下面对密封胶进行试验研究。

二、密封胶试验

1.密封胶选择

拉索护套采用的是高密度聚乙烯，而它为非极性材料。虽然目前密封胶材料品种繁多，但绝大部分都是与极性材料相粘结，一般与非极性高密度聚乙烯粘结强度高、耐腐蚀性好、使用寿命长的材料很少。另外，在做密封胶粘接试验时，选择的聚乙烯材料要与斜拉桥拉索护套的材料相一致。

选用三种不同的密封胶：PUY-103单组分聚氨酯密封胶、PUY-202聚氨酯准结构胶、双组分聚硫密封膏，测试它们分别与拉索聚乙烯材料的粘合性能。聚乙烯材料是拉索护套管和聚乙烯色板。拉索护套管是将拉索内部的钢丝抽去剩下的套管，聚乙烯板是聚乙烯材料生产厂家提供给拉索生产公司的聚乙烯色板。

2.试验方法

将几种不同的密封胶分别与钢管、拉索聚乙烯护套管和聚乙烯板粘接。再将聚乙烯护套管插入钢管，通过密封胶粘接在一起形成连接体；聚乙烯板通过密封胶相互粘接成一体。达到一定的时间后，分别对聚乙烯护套管与钢管连接体，聚乙烯板连接体在万能试验机上做拉伸试验，如图2所示，记录连接体在拉伸断开时所需要的拉力大小。测量连接体断开后密封胶的接触面积。最后计算在拉伸断开时，各种密封胶粘结时达到的剪切强度。

图2 密封胶拉伸试验

3.试验数据处理

根据实验室微机控制电子万能试验机上的数据进行比较，发现PUY-202聚氨酯准结构胶粘接拉断时所受的负荷与其它胶相比要高些，现给出这种胶在拉伸过程中位移与荷载变化曲线，如图3所示。对于其它类型密封胶的关键数据及其处理，见表1。

图3 PUY-202聚氨酯准结构胶试件拉伸的位移与负荷关系图

表1 试验数据与粘接剪切强度计算

说明：

1）由于选用的双组分聚硫密封膏其粘接体在很长时间后达不到一定的硬度，不能完全固化，故实验时只做了聚乙烯板与聚乙烯板的粘接，作为一种参考。

2）PUY-202聚氨脂准结构胶与聚乙烯套管的粘接有一组试件出现失误，没有记录数据。

3）一般密封胶与钢材的粘接强度要明显高于聚乙烯材料的粘接强度，所以试验时没有考虑密封胶与钢材的粘接强度。

4.试验结果分析

（1）从试验计算的数据来看，PUY-202聚氨脂准结构胶的粘接剪切强度明显要高于试验其它类型的密封胶。其对斜拉索聚乙烯板的粘结强度比另外两种密封胶高十倍以上，对斜拉索护套粘结有的达到十倍以上。PUY-202聚氨脂准结构胶具有耐水，耐腐蚀，使用温度范围宽等优点。所以在没有找到性能更好的密封胶，可以考虑用这种胶来做密封材料。

（2）同样的PUY-202聚氨脂准结构胶，分别与聚乙烯板和聚乙烯护套管粘接，而且聚乙烯材料也相同，但从表1粘接剪切强度来看，有一定的差别。主要原因是在制作试件时，聚乙烯的板与板粘接比较薄。相反，在聚乙烯护套与钢管之间的间隙涂胶时，由于它们之间的缝隙比较大，有3毫米左右，相对板而言要厚些。粘接时，套管涂胶就比较充分，从而强度要高些，所以它们计算出来结果有差别。从图3位移与负荷曲线图上可以看出，当是聚乙烯板时，负荷达到最大值，曲线迅速下降，这说明板与板之间的胶比较薄，负荷达到最大后瞬时破坏。

（3）从聚乙烯护套管粘接材料破坏后的截面看，聚乙烯护套管表面有划痕处粘接要好些，说明粘接前对护套管表面进行粗糙处理有利于粘接。所以如果选择PUY-202聚氨脂准结构胶作为斜拉索索端封口的密封胶,除了要求有一定厚度以外，还应该对粘接处聚乙烯护套管的表面进行粗糙处理。另外，还要防止人为破坏，特别是在制造斜拉索和上桥安装斜拉索时，避免划伤。所以在制造拉索时，建议在拉索进行超张拉检验以后用密封胶封口，再在外面用不损伤斜拉索表面质量且阻燃的材料缠包保护。

三、结论

在拉索索端增加密封胶措施是对索端结构密封的一次探索，选择的密封胶不仅要满足粘接强度的要求，还要求密封胶具有耐腐蚀性好、使用寿命长、价格要经济。本文对几种密封胶进行了初步的试验研究，但还应该考虑拉索在桥上所处的实际状态，例如拉索在运营的过程中经常处于振动中，这就要求密封胶抗振性能好。目前国内对采取密封胶措施的专题科研试验较少，希望能引起专业人士的注意和参与，最终能提高拉索防护水平。

［1］叶觉明.桥梁斜拉索的锚端防护[J].腐蚀与防护，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

吴文明（1979-），男，安徽安庆人，铜陵学院土木建筑系教师，硕士，研究方向：桥梁索结构。

安徽省高校优秀青年人才基金项目资助《桥梁拉索索端密封结构研究》（编号：2010SQRL172）成果。