弹性混凝土在桥梁伸缩缝处理中的应用

汪涛

(山西省晋中路桥建设集团有限公司，山西晋中 030600)

0 引言

桥梁伸缩缝是通常在两梁端之间、梁端与桥台之间或桥梁的铰接位置上设置的人工裂缝。伸缩缝不仅要保证桥梁能够自由变形，牢固可靠，而且应使车辆能够平顺驶过，无突跳与噪声，还要能防止雨水及泥土等垃圾的渗入。长期的实践表明，桥梁伸缩缝两边的混凝土由于长时间应力集中而容易造成破坏，表现为伸缩缝两边混凝土破碎，路面出现坑槽的现象，不仅影响路面美观，而且影响路面的通行能力，形成行车安全隐患。如果伸缩缝出现挤死现象，重者会造成大梁损坏，形成更大的经济损失。因此，做好桥梁伸缩缝的维护保养就尤为重要。

弹性混凝土比普通混凝土抗裂性能高500倍，质量轻40%，耐久性大1倍，具有良好的抗冲击能力，在车辆通过时发生弹性形变后易恢复，强度完全能满足车辆的通行需求，延长桥梁的使用寿命。

本文通过使用聚氨酯弹性混凝土来处理桥梁伸缩缝，说明其施工工艺及施工中应注意的问题。

1 聚氨酯弹性混凝土

聚氨酯纤维(Spandex，简称氨纶)具有突出的高回弹性，它的断裂伸长率处于400%～800%之间，即使在300%拉伸形变时，回弹恢复率也仍在95%以上;具有比较优异的抗张强度、抗撕裂强度;具有很强的耐候性、耐紫外线照射能力强;耐化学品;与染料的亲和性好。

聚氨酯弹性混凝土是利用人体仿生学原理，在混凝土中加入聚氨酯纤维代替砂砾制备出的一种新型混凝土材料，具有很高的耐久性，耐疲劳及耐磨损特征，具备优异的抗剪切强度和抗冲击特性，并具备优异的柔韧特性。其弹性模量是水泥混凝土模量的1/10，具有良好的变形能力，利用其变形能力可以耗散掉车轮的动态冲击，具备经受长时间的量值不等的复杂的动力荷载和冲击等能力。因此可使用聚氨酯弹性混凝土进行桥梁伸缩缝的处理。伸缩缝随着荷载及温度等的变化而膨胀、收缩或者变形，弹性混凝土也会随着缝体的这种膨胀、收缩或者变形而拉伸、收缩及变形，从而使桥面保持平整(见图1);同时，保护伸缩缝免受风雨、酸雨和霜冻等自然侵蚀，保证桥梁结构的完整性。得益于聚氨酯弹性混凝土优异的延伸率、持久的弹性和回弹性，优异的耐污性、耐候性及抗裂性、优异的防水性能。

图1 使用弹性混凝土进行伸缩缝处理效果

2 使用聚氨酯弹性混凝土进行伸缩缝处理的施工工艺

聚氨酯弹性混凝土是一门新兴材料技术。俗话说:“三分材料，七分施工”，道出了施工工艺在工程建设中的重要性。只有好的施工才能发挥材料的优越性能，否则，可能影响材料性能的发挥，重者可能导致工程进程受到影响甚至失败。故聚氨酯弹性混凝土的施工非常重要。

弹性混凝土材料的构成:聚氨酯(A组分)、固化剂(B组分)、特殊骨料(C组分)。

主要施工机械:卷尺、放样线;混凝土切断机、发电机、风机、空压机;搅拌容器、机械式慢速搅拌器、碟式叶轮动力搅拌器;铁刷、抹刀、导带等;施工用的个人防护器具，如工作服、眼镜、清洗剂等。劳力配置:3人～4人一组，根据工程规模进行增加。

施工工艺流程图见图2。

图2 聚氨酯弹性混凝土施工工艺流程图

施工准备阶段:

1)清除表面杂质:在处理伸缩缝前，利用卷尺等工具标识出伸缩缝处理的确切位置和范围，并清理掉破坏的钢纤维混凝土结构;混凝土面层必须清洁、结实、耐用，认真清除面层的灰尘、锈迹、油脂、油污等污染物，包括混凝土表面的乳浆皮。

2)表面缺陷修补:对松散的、低强度的、碎裂的、退化的或起鳞的混凝土必须清理并修整结实;用建筑粘合剂对微裂隙、孔洞及局部不平整进行修补。

弹性混凝土粘结剂制备阶段:

A，B组分分别单独搅拌:将弹性混凝土粘结剂材料A组分和B组分分别放在容器中，使用机械式慢速搅拌器进行搅拌至充分混合，搅拌时间不短于3 min，直到颜色和浓度达到使用要求时止。

弹性混凝土制备阶段:

2)不同积云参数化方案对不同量级降水预报的优劣不同,且没有一种积云方案对所有量级降水预报结果都较优。对于24 h累积降水,SAS方案的RMSE和ACC较优,G3D的ACC评分较高,但是RMSE也较大;小雨量级的TS评分,Tiedtke方案结果较好,GD方案次之;中雨量级的TS评分,KF方案优于其他,SAS方案次之;大雨量级的TS评分,SAS方案最优;暴雨量级的TS评分,GD方案较优,SAS方案最差。对于6 h和3 h的累积降水,SAS方案的RMSE和ACC评估结果较优,Tiedtke方案的TS评分结果较优。整体来看,SAS、Tiedtke、GD积云参数化方案预报的结果较稳定。

1)A，B组分混合搅拌:将A组分和B组分一起倒入搅拌容器内，用碟式叶轮动力搅拌器进行充分搅拌至完全混合时止，时间约为30 s。

2)加入C组分，和粘合剂充分搅拌:将特殊骨料(C组分)缓慢地添加到A组分和B组分的混合物，再使用重型机械搅拌器上下及顺时针方向充分搅拌，时间不少于3 min，直到所有骨料都粘涂上A，B组分的混合物时止。

铺装阶段:

1)铺装处理伸缩缝:将制备好的弹性混凝土混合料倾倒至处理好的伸缩缝处，并用边角泥铲对弹性混凝土进行表面处理。摊铺时无需振捣只需倒入缺损的伸缩缝内抹平即可。

2)铺摊2 h后即可开放交通。

3 施工中应注意的要点

我国地域广阔，四季温差较大，这就要求弹性混凝土不仅要在常温下具有良好的弹性，在极端低温和高温下也必须具有良好的弹性。因此，必须合理控制施工中应注意的问题，注意施工要点，做到一次成型。

1)在已经破坏的钢纤维混凝土结构清理中，可以使用喷砂法、水插法、翻切法等机械铣刨工艺，不建议使用酸蚀等化学工艺。

2)对劣质混凝土层，必要的话必须培养新的混凝土层，乳浆皮必须全部清除。新的混凝土必须得到充分养护不少于14 d。

3)检查混凝土面层是否存在空鼓、开裂等现象。如有，则必须清理并修整结实。

4)在开启C组分包装之前，将包装桶前后上下摇匀3周～4周，以促使骨料内部均匀。

5)选择晴朗的天气进行施工，施工温度必须在5℃以上。施工时必须防止雨水等进入，否则，水分会导致弹性混凝土层起泡，破坏弹性混凝土结构。

6)进行铺装时的弹性混凝土混合料必须粘稠，否则，重新进行搅拌至粘稠时止。

7)在配合单缝伸缩缝使用时，弹性混凝土必须抹平并压实于型钢底部，最低厚度不小于13 mm，以充分加固，以此来支撑伸缩缝系统。

8)用环氧稀释剂或二甲苯之类的溶剂将搅拌容器清洗干净。

4 结语

与传统的伸缩缝修补相比，使用聚氨酯弹性混凝土在制备及养护上的人力物力需求少、材料成型快、抗变形等性能方面的优势，是传统的混凝土所无法比拟的，非常适合城市立交桥，高速桥梁等的伸缩缝的快速处理。可以说，弹性混凝土具有广阔的发展及应用前景。

［1］ 孙家瑛，高先芳.弹性混凝土性能研究及在桥梁伸缩缝工程中的应用［J］.工业建筑，2010(6)：7-10.

［2］ 夏秀华.弹性混凝土在城市道路快速化维修中的研究与应用［J］.建材发展导向，2010(10)：19-21.

［3］ 陈会凡，邓苗义.聚氨酯弹性混凝土在连霍高速桥面伸缩缝病害维修中的应用［J］.混凝土与水泥制品，2011(6)：35-36.