探讨聚氨酯材料在护栏断缝中的应用

郑雪冰

（中交路桥华东工程有限公司，上海201210）

1 引言

钢筋混凝土的防护栏是一种道路上的基础安全设施，有着良好的造型和安全性能，同时对其进行进一步的维护和修补都较为便利，但是，如果设计不合理或者施工过程中不当操作，则会导致裂缝问题。钢筋混凝土护栏断缝和假缝的设计，能有效减少整体结构应力和荷载作用下的裂缝。但是，过多的设置不仅影响护栏的整体性，也会影响其安全使用性能。

2 钢筋混凝土护栏裂缝问题分析

根据裂纹的大小可分为微裂纹和宏观裂纹，宏观裂纹一般是指裂纹宽度大于0.05mm，微裂缝是混凝土中常见的裂缝，在一定程度上也可能会发展成宏观裂缝。根据裂纹深度可分为表面裂纹和穿透裂纹，其中穿透裂缝会造成更多的损坏。根据产生的原因，贯穿裂缝可分为应力开裂和荷载开裂[1]。

2.1 应力裂缝产生原因

钢筋混凝土防撞护栏的应力裂缝主要是自身应力引起的，导致的裂缝可分为收缩裂缝和温度裂缝。

1）收缩裂缝形成原因：水化热高，水泥膨胀或收缩；粗骨料中成分不稳定或岩石风化；骨料中杂质过多会导致混凝土开裂。当混凝土凝固时，部分水分蒸发，部分水分与水泥颗粒结合，体积减小，混凝土收缩。混凝土的干燥是由表及里的。表面收缩和内部收缩之间有着不同的程度，这种不均匀的收缩会使混凝土表面产生裂缝。混凝土收缩引起的裂缝是混凝土在凝结过程中的收缩变化，类似于温度的降低。整个混凝土结构的收缩效应相当于冷却15～20℃。分段混凝土结构的收缩效应相当于温度降低10～15℃[2]。

2）温度裂缝形成原因：当混凝土外部温度变化时，会产生热应力。当温度应力超过混凝土抗拉强度时，会出现裂缝，钢筋混凝土护栏构件会变长。当应力达到一定值时，混凝土将出现损伤裂缝。养护不当，混凝土温度会迅速升降，容易出现温度裂缝，混凝土的不均匀混合会导致离析之类的问题。泵送混凝土时，增加水泥用量可提高水灰比，此外混凝土开裂可能是由浇筑顺序不当、施工缝位置不当、混凝土未硬化、缺水等原因造成的[3]。

2.2 荷载裂缝产生的原因

结构在外部荷载力的作用下会引起裂缝。如结构力的转化（简支连续）、行车荷载引起的结构震动和偏移导致的裂缝等。

3 钢筋混凝土防撞护栏的标准化施工

为降低和规避施工操作影响，专门编制和实施护栏标准化施工方案，实现精细化管理，推进标准化施工，提高施工质量，打造品质工程。

标准化施工包括设置施工标准带、钢筋安装、模板安装、混凝土浇筑、假缝切割及养护。采用护栏钢筋定位装置、护栏钢筋安装胎架、自行式护栏模板安装作业台车、护栏混凝土补料系统、切割定位架、PVC 管护栏滴管养护装置等设备，结合护栏钢筋安装五线法和模板预留搭接工艺等进行护栏施工，有效解决了护栏钢筋保护层控制、混凝土外观、线形控制以及微小裂缝等方面的质量通病。

为防止护栏混凝土出现不规则贯通裂缝，人们在施工方面增加了针对措施。

1）确定拆模时间，通过不同温度条件，制作护栏混凝土试件并使强度达到2.5MPa，严格控制拆模时间。要保护混凝土免受振动和外部荷载的影响，因梁体及其支座具有很大的弹性，在混凝土硬化前应避免这种振动[4]。

2）拆模后立即采用假缝切割机进行假缝切割，防止不规则收缩裂缝的产生。假缝切缝前将假缝定位架固定在护栏上，确保切缝机切缝不偏离，确保切缝深度，假缝切缝间距为3m（沿模板拼缝位置切割，消除模板拼缝），宽度3mm，深度2cm，切割时护栏左右对称。

3）护栏养护使用土工布进行整体包裹，采用定型钢筋使土工布和护栏混凝土密贴，并设置PVC 管钻孔滴水养护，养护不少于7d。这也是调整混凝土内外温差的方法[5]。

4）钢筋混凝土护栏断缝设置在桥墩顶非伸缩缝位置，主要是对填缝材料进行更换，由传统的泡沫板变为聚氨酯材料，不仅解决收缩裂缝问题，还进一步加强护栏的整体性，提升护栏使用的安全性能。如图1、图2 所示。

图1 切缝定位架

图2 PVC 管钻孔滴水养护

4 填缝材料特性和施工方法

钢筋混凝土护栏断缝的设置，可有效地解决应力裂缝的出现，但如果设置过多，会使其整体性和安全性降低。但是，聚氨酯材料作为填缝胶的使用降低了断缝对整体结构的影响，也提高了护栏的安全使用性能。

如图3 所示，聚氨酯密封胶特点：优良的耐磨性、低温柔软性，性能可调节范围较广，机械强度大，黏结性好，弹性好，具有优良的复原性，可适合动态接缝和变形缝、伸缩缝。耐候性好，耐油性优良，耐生物老化，且价格低廉。单组分聚氨酯密封胶具有高弹性、优良的耐磨性、耐酸碱腐蚀等特点，且在立面打胶不流淌，施工简单，与混凝土等多种基材黏结良好。

图3 聚氨酯密封胶

施工中人们对护栏断缝做了2 种处理：一种处理是内部泡沫板，外部聚氨酯密封胶封闭的结构，此方法在江苏省个别项目已开始使用；另一种是全部采用单组分聚氨酯密封胶填充[6]。

单组分聚氨酯密封胶是一种无溶剂单组分室温固化密封胶。该密封胶呈膏状，可挤出或涂抹施工。有抗下垂性，嵌填垂直接缝和顶缝不流淌。固化后的胶层为橡胶状，有弹性。对金属、橡胶、木材、水泥构件、陶瓷、玻璃等有黏附性。密封胶是用来填充空隙（孔洞、接头、接缝等）的材料，兼备黏结和密封2大功能。单组分聚氨酯胶是利用空气中微量的水蒸气反应而固化，与基材表面的活性基团反应起到黏结作用。与传统工艺相比，聚氨酯胶具有3 倍以上的高伸长率和2 倍以上的黏结强度。单组分聚氨酯胶完全固化后无毒，可以用于饮水工程，已经经过权威测试。单组分聚氨酯密封胶有着优良的韧性和拉伸性能，断裂伸长率达到300%以上。

填缝材料使用单组分聚氨酯密封胶，被黏面必须进行整齐处理（可用手提切割机、砂轮、刚刷等），使涂胶面露出牢固的结构层。接缝表面必须保证完全干燥、清洁、无霜。表面所有灰尘和水泥稀浆必须清刷处理干净。若护栏断缝面潮湿，可用喷灯烘干。使用时可使用专用胶枪打胶，不仅省去了混合搅拌密封胶等烦琐的工序，随时可以使用，而且可以通过控制胶枪胶嘴的开口大小，使打出的胶条能够更好地填充在混凝土缝隙中，节约了施工时间，减少了浪费，且提升了施工质量。

经过施工后的观察总结，第一种处理方法在使用一段时间后，填缝材料表面出现裂缝脱落，混凝土护栏无贯通裂缝。第二种处理方法断缝填缝料无明显变化，混凝土护栏无贯通裂缝，但造价偏高。

5 结语

钢筋混凝土防撞护栏在实际应用的过程中有着重要的安全防护作用，施工过程相对简单，但也有着较高的技术含量，如果不能够有效处理，则很容易出现裂缝，针对这些裂缝，必须防止贯通裂缝的出现，增加护栏整体美观和安全使用等性能，用胶密封材料作为混凝土护栏断缝的填缝材料，作为一种新的断缝填料，其工艺还需要进一步探索和总结。填缝料的施工方式和材料选择，也是人们今后探索的方向。