聚氨酯在工业品中的应用

鲍新艳

摘 要：本文介绍了在混凝土桥梁装置中添加聚氨酯弹性体材料。利用聚氨酯材料的特性，实现伸缩装置的防水效果作用。本着“施工便捷”、“连接牢固”、“防水密封”的三个设计原则通过问题提出、方案设计、理论计算、关键材料和结构研发、试验验证、现场实施等环节，进而解决了桥梁装置的裂缝、剥落、碳化超标、钢筋锈蚀、支座钢部件锈蚀、防排水体系失效等诸多劣化现象。并详细介绍了其具体施工操作。

关键词：混凝土桥梁；PU弹性体；防水密封

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.15.015

铁路混凝土桥梁服役期间，在车辆荷载和外界环境因素的共同作用下，常见结构裂缝、表面混凝土剥落、碳化深度超标、钢筋锈蚀、支座钢部件锈蚀、防排水体系失效等诸多劣化现象。严重的影响到结构的承载能力，威胁行车安全。而上述病害的劣化根源，多与桥梁端头漏水有关，因此混凝土桥梁梁间接缝的防排水构造成为保证结构承载力和耐久性的关键部位，也是铁路桥梁后期养修工作的重点之一。

为提高铁路混凝土桥梁的耐久性、彻底解决止水带类桥梁伸缩装置易脱落、难修复等实际工程问题。我们加入了PU聚氨酯弹性体这一材料来实现防水密封的效果。由PU弹性体、底涂料、面涂料以及辅助弹性体成型的衬垫材料构成一种伸缩装置，其主体弹性体材料属于改性双组份聚氨酯。很大程度上解决了梁间接缝在较大变形情况下的防水密封问题。

热塑性聚氨酯弹性体PU作为一种集橡胶的高弹性与塑料的易成型加工性于一体的特殊材料，综合性能十分优异，其分子链中含有极性与非极性基团，多数软段为聚醋或聚醚结构，硬段为氨基甲酸酷结构，具有很强的链间作用力和机械强度，其中柔性链段赋予其橡胶特性，刚性链段赋予其树脂特性使TPU在很宽的硬度范围内仍能保持较好的弹性，具有良好的耐低温性能，，并且对一般溶剂、氧气和臭氧、辐射等都具有足够的抵御能力，其优点是一般橡胶和树脂所不及的。另外，PU的耐磨性、延伸回复性，耐寒性，耐油性，耐磨耗，耐弯曲，拉伸强度、撕裂强度、耐化学品性能和耐环境性能也很优异。

1 聚氨酯在工业品中的作用及特点

混凝土桥梁伸缩装置是桥面整体防水的重要组成部分，直接关系到桥梁防水体系的有效性和结构的耐久性。加入聚氨酯后的桥梁伸缩装置可修复，适用于铁路等轨道交通混凝土桥梁结构间接缝的防水密封。将其装在桥梁接缝处，与桥梁端口处的混凝土发生粘结反应，是由本身特性发生变形从而适应了桥梁端口伸缩性、且防水的高分子弹性密封材料构成的。常用混凝土桥梁弹性体伸缩装置分为：有砟轨道弹性体伸缩装置和无砟轨道弹性体伸缩装置两大类。如图2、图3所示：

1.1 有砟轨道弹性体伸缩装置

1.2 无砟轨道弹性体伸缩装置

根据聚氨酯产品的特性，改良后的伸缩装置具有以下特点：

（1）无支承构造、与基材连接方式仅为粘接，整体结构简单。

（2）主要部分通过现场浇注成形，具有很好的形状适应性，安装、维护以及更换的工藝简便快捷。

（3）装置外观为均匀淡灰色，与混凝土颜色一致，表面光滑平整。

（4）弹性体材料具有低模量（常温下≤0.3mpa）、高强度（标准条件下≥3.0mpa）、高伸长率（标准条件下≥800%）、与混凝土强粘接力（≥1.5mpa）等良好的力学性能和低温性能。

（5）弹性体材料具有自流平特性，流动性好，可以实现轨道板及道砟下梁间接缝的防水密封。弹性体材料的特性实现了耐疲劳、抗老化、无毒环保，与其他材料相容性良好，便于运营期间的维修养护。

（6）价格合理，适于大规模使用。

2 聚氨酯在工业品施工中的方法

2.1 基层处理

对梁面进行清洁整理，采用混凝土水分测定仪测量，沿着桥梁接缝方向按照间隔2m±0.5m的间隔测定，每条接至少有5个点，如果水分含量大于20%，则需采用热风机对梁端进行处理。并且根据现场的实际情况，可以选择人工或机械打磨，打磨完成后使用高压空气除尘。处理完后的基面应达到平整、密实、清洁、干燥，不得有空鼓、松动等薄弱部分，不得粘有浮渣、浮土、脱模剂、油污等污物。

2.2 安装衬垫

根据桥梁端口接缝处的实际情况选择合适的衬垫种类及规格型号，安装衬垫时要求基面平顺、没有接头，在聚氨酯弹性体材料浇注过程中保证不下沉、不漏液。衬垫安装完成后，要检查下衬垫的定位尺寸是否合适。

2.3 底涂料涂刷

底涂料为弹性体材料专用的界面处理剂，应根据混凝土表面干湿状态，严格按产品说明进行配制，每种组分的称量误差不得大于1%。涂刷面均匀、不露底面、不堆积，涂刷完成后覆盖养护。

2.4 聚氨酯材料浇注

聚氨酯弹性体A、B组分严格按产品说明进行配制，通过工厂预制A、B组份，在现场浇注机料罐内进行混合前的恒温并真空脱泡，脱泡后A、B料在恒温下混合。完成后根据现场实际施工条件，可以选择人工或机械法进行现浇注，浇注过程中要避免带入空气，密切注意除泡，配好的液态聚氨酯弹性体需在30min内用完，一边使用一边配制。施工过程中要保证浇注的连续性。浇注完后覆盖表面做好养护，保证聚氨酯弹性体的清洁、干燥。

2.5 面料施工

聚氨酯弹性体材料完成浇注12小时内，胶面达到不黏手状态时，可开始进行表面涂料喷涂。配制面涂料时各组分的称量误差小于等于1%，涂层厚度不低于0.1mm。面涂料喷涂施工结束后，需继续养护直至聚氨酯弹性体材料实干，要避免水、灰尘等的落入以及机械损伤等。

加入聚氨酯后的伸缩装置，全面实现了在桥梁防排水工程中使用弹性体材料进行混凝土桥梁梁间接缝密封的“非固定式伸缩装置”的理念，也有效的解决了桥梁端头漏水所引发各种病害。目前在国家一些公路铁路桥梁工程中逐渐应用起来。

参考文献：

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