張曉東

(遼寧新發(fā)展公路科技養(yǎng)護(hù)有限公司 沈陽(yáng)市 110005)

已經(jīng)完工并投入使用的橋梁在交通荷載、長(zhǎng)期風(fēng)吹日曬雨淋等自然氣候因素的影響下，導(dǎo)致其伸縮縫橡膠條產(chǎn)生老化、破損等病害，使正常使用的橋梁伸縮縫功能受到嚴(yán)重影響。在當(dāng)今不斷發(fā)展的科技水平下，填充伸縮縫的物質(zhì)有著較多的選擇，可以選取各種新型的具有較好防腐、防水、減震性能的密封材料或是一些具有高分子化合物的改性瀝青材料。在結(jié)合日常養(yǎng)護(hù)橋梁工程經(jīng)驗(yàn)的前提下，采用單組份密封膠新材料在伸縮縫中填充，起到防水、防腐、減震密封功能的免維護(hù)技術(shù)。

1 工程概況

G1212沈吉高速公路阿及河大橋(K47+553沈陽(yáng)方向)橋面伸縮縫采用80型鋼伸縮縫，經(jīng)過(guò)多年的運(yùn)營(yíng)，行車(chē)輪載對(duì)伸縮縫的撞擊和反復(fù)作用以及山區(qū)的氣候環(huán)境(夏季多雨、春秋濃霧、冬季雪量大)等自然因素的影響，致使伸縮縫的止水帶橡膠條發(fā)生老化、開(kāi)裂(見(jiàn)圖1)。同時(shí)，塵土、石子等雜物易進(jìn)入到伸縮縫止水帶內(nèi)，在車(chē)輪擠壓下造成止水帶破裂。不僅大大縮短止水帶的使用壽命，也將導(dǎo)致水害的發(fā)生。為防止雨雪水對(duì)梁體造成損傷，每1～2年均需對(duì)止水帶進(jìn)行更換，增加了使用成本。因此解決這些問(wèn)題迫在眉睫、至關(guān)重要，研究了密封膠技術(shù)在灌封橋梁伸縮縫中的應(yīng)用情況，起到免維護(hù)作用。

圖1

2 伸縮縫免維護(hù)的可行性

伸縮縫是橋梁的重要附屬結(jié)構(gòu)，主要作用是為了吸收橋梁產(chǎn)生的變形。其質(zhì)量和使用性能直接影響交通安全、行車(chē)舒適性和行車(chē)速度等。伸縮縫布置在梁端等相對(duì)薄弱的結(jié)構(gòu)上，直接承受車(chē)輛荷載的反復(fù)沖擊和外部環(huán)境的各種影響。伸縮縫橡膠條長(zhǎng)期在日曬、雨淋、行車(chē)等外界因素作用下，極易發(fā)生老化、破損開(kāi)裂等情況，雨雪水從破損處直接滲漏到支座、主梁上，長(zhǎng)年累月的侵蝕將縮短橋梁梁板的使用壽命，同時(shí)也增加了橋梁的維修費(fèi)用。據(jù)相關(guān)部門(mén)統(tǒng)計(jì)，有部分功能失效的橋梁近一半與伸縮縫有關(guān)。遼寧省高速公路沈撫分公司日常養(yǎng)護(hù)項(xiàng)目中橋梁伸縮縫的費(fèi)用占整個(gè)橋梁養(yǎng)護(hù)費(fèi)用的20%。

為了解決伸縮縫橡膠條使用周期短、嚴(yán)重老化和更換不方便的問(wèn)題，通過(guò)日常養(yǎng)護(hù)工作中的不斷嘗試和總結(jié)，遵循保證同等的使用功能不降低，延長(zhǎng)使用壽命，避免經(jīng)常更換，不重復(fù)投入養(yǎng)護(hù)費(fèi)用的基本原則，探索了在橋梁養(yǎng)護(hù)工作中采用灌入密封材料填充橋梁伸縮縫橡膠條這一新技術(shù)的應(yīng)用，達(dá)到橋梁伸縮縫免維護(hù)。

3 免維護(hù)的材料選擇

在橋梁伸縮縫免維護(hù)灌封材料上，2019年首先在撫通高速上夾河大橋和丹綏線(xiàn)濱海公路遼河大橋的伸縮縫中選擇使用路面專(zhuān)用灌封膠和橡膠瀝青兩種材料填充伸縮縫橡膠條，經(jīng)過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，兩種材料在北方氣候條件下低溫穩(wěn)定性較差，橋梁伸縮縫變形過(guò)程中發(fā)生開(kāi)裂、脫落、破損等現(xiàn)象，未達(dá)到伸縮縫橡膠條免維護(hù)的效果。

2020年采用單組份聚氨酯做為橋梁伸縮縫免維護(hù)灌封材料。它具有優(yōu)異的抗位移變化與防水性能，即開(kāi)即用，初始為液態(tài)流淌狀，吸收空氣中的水分反應(yīng)后常溫快速固化，表干時(shí)間快，超低模量，耐老化性好，耐候性強(qiáng)，高溫不流淌，低溫不脆裂。在-60℃～+200℃范圍內(nèi)性能基本不變而保持良好的彈性，極限斷裂伸長(zhǎng)率達(dá)到13倍，與水泥混凝土、瀝青混凝土、鋼鐵化學(xué)相容性好，不需要底涂處理即可粘貼牢固，是一種環(huán)保節(jié)能的綠色材料。

4 免維護(hù)的施工工藝

4.1 灌封膠主要技術(shù)參數(shù)

本工程施工采用單組份聚氨酯半膏狀的灌封膠，施工前按照表1所示的力學(xué)性能標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測(cè)[1]。

表1 單組份聚氨酯膠物理力學(xué)性能

4.2 施工流程

清縫→清潔→吹干→填嵌襯條→注膠→刮膠和整形→開(kāi)放交通

4.3 施工工藝

(1)清縫

灌封前，用鐵鉤將伸縮縫止水帶內(nèi)污物，塵土、碎片、雜草垃圾清除干凈。

(2)清潔

清潔伸縮縫兩側(cè)型鋼，采用東成牌S1J-FF02-25型電磨機(jī)打磨清除銹漬及塵土，以便更好地與型鋼粘接。

(3)吹干

高壓空氣噴沖，用無(wú)油、無(wú)水氣的高壓氣噴，將細(xì)砂及其它雜質(zhì)徹底由縫內(nèi)吹走，用手提吹機(jī)更方便。

(4)填嵌襯條

本工程選用具有一定壓縮彈性、不吸水、不與密封膠粘接的閉孔聚乙烯泡沫條作為背襯材料。背襯材料應(yīng)大于縫寬約20%的比例，放置于伸縮縫內(nèi)時(shí)，嵌穩(wěn)壓平，避免有空洞，要低于型鋼，上方預(yù)留1cm空間用于注膠。

(5)注膠

為了避免密封膠施工過(guò)程中污染伸縮縫周邊的基材，在注膠之前，應(yīng)該在緊貼伸縮縫的兩側(cè)位置，粘貼膠帶；根據(jù)伸縮縫相對(duì)狹窄、面積小的特點(diǎn)，采用手動(dòng)打膠槍的注膠方式，以保證密封膠的密實(shí)性，提高施工效率。

注膠施工中，調(diào)整好槍嘴寬度、用力均勻，沿著單一方向進(jìn)行施工，如此操作，直至將伸縮縫的空隙填充完畢。注膠施工不可移動(dòng)過(guò)快或往復(fù)移動(dòng)，以防引起氣泡和空穴的產(chǎn)生。

(6)刮膠和整形

當(dāng)密封膠未固化時(shí)，形態(tài)為膏狀的粘性體，具有一定的觸變性。為確保固化后的密封膠整體質(zhì)量和美觀(guān)，同時(shí)避免車(chē)輛輪胎直接磨損膠體，防止固化后被輪胎帶走，刮膠和整形是不可缺少的施工工序。在注膠完成后，應(yīng)立即進(jìn)行刮膠和整形操作。具體施工時(shí)，采用圓弧形刮刀專(zhuān)用工具，沿著伸縮縫緩緩刮涂密封膠表面，不可用力過(guò)大，略低于伸縮縫兩側(cè)的路面高度。密封膠膠層表面要光滑平整，盡量做到一次成型，避免反復(fù)多次刮涂而導(dǎo)致膠層表面缺陷。對(duì)于刮涂不完整的地方，用乙醇進(jìn)行整形修補(bǔ)，然后再用抹布或毛刷等工具將殘留在表面的密封膠清潔干凈。在完成刮膠和整形操作后，應(yīng)當(dāng)立即將伸縮縫兩側(cè)所粘貼的膠帶撕除，靜待密封膠緩慢固化后，開(kāi)放交通，完成作業(yè)。

在施工中使用單組份聚氨酯密封膠的時(shí)候，需要在5℃以上的溫度環(huán)境，確保其周邊和施工表面的溫度能夠超過(guò)5℃以上才能發(fā)揮其功效，所以需要補(bǔ)灌處理5℃以下的環(huán)境。如果在施工中其溫度不達(dá)標(biāo)，則需要采取相應(yīng)的防凍措施。

5 橋梁伸縮縫免維護(hù)的優(yōu)勢(shì)

(1)技術(shù)方面

灌封橋梁伸縮縫技術(shù)比日常養(yǎng)護(hù)更換橡膠條的施工工藝更為簡(jiǎn)單便捷，固化后形成橡膠體，具有優(yōu)異的耐老化、耐腐蝕性能，耐高低溫適合全國(guó)氣候，耐疲勞性卓越，快速響應(yīng)接縫伸縮、剪切變形高頻次往復(fù)運(yùn)動(dòng)，永久變形非常小而自身不被破壞，符合橋梁質(zhì)量要求標(biāo)準(zhǔn)的伸縮縫性能，并且是綠色無(wú)污染技術(shù)，短暫封閉交通即可。

(2)經(jīng)濟(jì)方面

灌封橋梁伸縮縫技術(shù)，具有較少的施工作業(yè)量和較長(zhǎng)的養(yǎng)護(hù)伸縮縫的間隔時(shí)間，關(guān)鍵是使用后在日常養(yǎng)護(hù)過(guò)程中免清掃，減少后期維護(hù)成本，避免安全隱患。本工程中使用的灌封膠新舊材料能粘合在一起，即便有破損需要維修或更換同樣非常方便。

6 結(jié)語(yǔ)

高速公路橋梁處于長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)狀態(tài)，將會(huì)導(dǎo)致橋梁伸縮縫出現(xiàn)老化、破損等問(wèn)題，需要對(duì)其進(jìn)行養(yǎng)護(hù)維修。2020年9月對(duì)G1212沈吉高速公路阿及河大橋(K47+553沈陽(yáng)方向)伸縮縫采用具有較高彈性、穩(wěn)定性、黏結(jié)性以及較好的抗水損、耐老化性能單組份聚氨酯密封膠灌封完成至今，進(jìn)行連續(xù)、長(zhǎng)期觀(guān)測(cè)，結(jié)果表明，灌封后的密封膠能有效阻隔路面水和雜質(zhì)進(jìn)入伸縮縫止水帶內(nèi)，橡膠條未出現(xiàn)變形、開(kāi)裂、破損、下沉等現(xiàn)象，有效地延長(zhǎng)了伸縮縫的使用壽命，減少了運(yùn)行日常養(yǎng)護(hù)中的保養(yǎng)清理頻次，起到了真正的免維護(hù)效果。