一种延长桥梁拉索HDPE护套老化寿命的紫外线隔离技术

冯高邮 植磊 袁友 黄永玖 任显诚

摘 要：桥梁拉索是桥梁的核心构件，按照设计要求寿命一般达到70年甚至100年以上，而实际使用过程中，拉索的使用寿命却往往不到25年。这其中主要的原因是由于拉索HDPE外护套在使用过程中容易出现开裂引发拉索钢丝防腐失效。本文正是基于延长桥梁拉索HDPE护套老化寿命的紫外线隔离技术，创新的将喷涂聚脲弹性体技术应用到拉索HDPE护套的防护上，根据拉索HDPE护套涂覆聚脲涂层的老化寿命对比试验，验证了已经开裂的HDPE护套继续涂覆聚脲涂层后，HDPE护套的老化寿命可以在原来寿命的基础上继续延长3倍左右。对于大量没有采取紫外线隔离技术的桥梁拉索HDPE护套是一个极为有效的挽救手段，可获得较好的经济、社会效益。

关键词：桥梁拉索;HDPE护套;护套开裂;老化寿命;紫外线隔离

1 方案背景

拉索是支承桥梁及建筑的核心构件，它的使用寿命直接影响桥梁的实际使用年限。作为基础工程的桥梁及建筑的设计寿命一般达70 年甚至100 年以上，而实际使用过程中，拉索的使用寿命却往往不到25年，造成拉索在使用过程中需要多次换索，从而引发巨大的经济损失，而引发此这问题其中一个重要原因就是HDPE护套的开裂从而引发拉索钢丝的防腐失效。目前桥梁拉索行业解决此问题的共识就是在HDPE护套外层增加一道紫外线隔离的防护层来延长拉索HDPE的老化寿命。常用的拉索护套紫外线隔离技术及情况如下表1所示：

2 桥梁拉索聚脲涂层紫外线隔离技术

喷涂聚脲弹性体技术是国内外近年来，为适应环保需求而研制，开发的一种新型无溶剂，无污染的绿色施工技术。聚脲材料具有优异的抗冲击性、抗疲劳性、耐老化性，同时兼具优良的防水性、耐候性、耐介质性。因此采用聚脲作为产品的最外层防护，用来隔离太阳紫外线的照射、雨水的冲刷以及各种介质的腐蚀，已经被各类工程应用证明是一种十分有效的技术方案，并且在军事运用、体育运动场馆、大型水坝电站、海洋与化工等工程上成功进行应用，广泛获得认可。如果将聚脲涂层涂覆于已经投入使用且没有采用任何紫外线隔离防护措施的桥梁拉索而言，按照拉索护套紫外线隔离的技术原理得出：拉索HDPE护套的老化寿命将会大大的延长。本文正是验证这个推论而展开。

3 桥梁拉索HDPE护套涂覆聚脲涂层的老化寿命对比试验

实验材料：HDPE样品和聚脲材料

实验设备：特制紫外线辐照老化试验箱，四盏老化灯，总辐照量为14 W/m2

实验样件尺寸：2组哑铃状HDPE样件，需要涂覆聚脲涂层的厚度为1.5 mm。

（1）实验过程：在一定时间光照下开裂到一定程度的两组HDPE样品（1#、2#）同时悬挂，下面悬挂重物提供相同负荷（负荷重量为3.75 MPa），紫外灯在等距离处辐照各组样条。在辐照时间为1 056 h时，分别观测两组样品的裂纹大小并记录，分别将两组HDPE样品中的其中另一半HDPE样品重新涂覆聚脲后分两组（1#涂覆聚脲、2#涂覆聚脲），继续辐照老化，观察中间过程涂覆聚脲的两组HDPE样条和未涂覆聚脲的HDPE样条的裂纹发展对比情况。

（2）实验现象：1#无聚脲层样条裂纹在1 056 h至1 488 h宽度增长了20.9 μm，中途继续涂覆聚脲层的样条裂纹宽度增长了6.1 μm，为无聚脲层的29.2%;2#无聚脲层样条裂纹在1 056 h至1 488 h宽度增长了20.8 μm，涂覆聚脲层的裂纹宽度增长了7 μm，为无聚脲层的33.7%。具体数值如图1所示：

（3）实验结论：1#无聚脲层HDPE样条裂纹在1 056 h至1 488 h宽度增长了20.9 μm，涂覆聚脲层的HDPE样条裂纹宽度增长了6.1 μm，为无聚脲层的HDPE样条的29.2%;2#无聚脲层HDPE样条裂纹在1 056 h至1 488 h宽度增长了20.8 μm，涂覆聚脲层的HDPE样条裂纹宽度增长了7 μm，为无聚脲层HDPE样条的33.7%。表明即使已经开裂的HDPE样品，继续涂覆聚脲涂层后，其开裂老化寿命可以在当前基础上继续延长约三倍。

4 结语

根据实验结论，对于已经投入使用且没有采用紫外线隔离措施的桥梁拉索而言，虽然HDPE护套正在遭受开裂的危害，但是可以继续采用聚脲涂层的紫外线隔离技术来降低HDPE护套开裂的危害程度，因为已经开裂的HDPE护套继续涂覆聚脲涂层后的老化寿命可以在原来寿命的基础上继续延长3倍左右。这对于大量没有采取紫外线隔离技术的桥梁拉索是一个极为有效的挽救手段，可以极大提高拉索HDPE护套的老化寿命，延长换索时间，从而获得相当可观的经济与社会效益。通过将拉索HDPE护套表面涂覆聚脲涂层后可以极大提升HDPE护套老化寿命的技术方案，已经成功在四川、山西、浙江、广东、广西等地大桥拉索应用，获得当地市政桥梁设计院、业主、施工方及管养单位的认可。

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