京滬高速鐵路橋梁混凝土聚脲防護技術(shù)的應用研究.pdf

1、京滬高速鐵路位于中國華東和華北地區(qū)，京滬高速鐵路橋梁混凝土長期在自然環(huán)境(大氣腐蝕、溫度、濕度變化)和使用環(huán)境(荷載作用頻率增加、材料與結(jié)構(gòu)的疲勞)下服役，其耐久性問題一直以來備受工程界和學術(shù)界的關注。聚脲技術(shù)(Spray Polyurea Elastomer，簡稱SPUA)被公認為橋梁混凝土涂層防護最有效的方法。而京滬沿線復雜的氣候條件對SPUA涂層的性能與施工提出了嚴峻的考驗。本文研究了京滬高鐵工程現(xiàn)場和實驗室模擬條件下SPUA涂層

2、的常規(guī)性能，SPUA涂層混凝土在彎曲荷載-氯鹽作用下的裂縫情況、吸水率、附著性、氯離子含量以及鋼筋銹蝕情況，主要研究內(nèi)容和研究結(jié)論如下：
　　 首先，驗證京滬高速鐵路SPUA材料在實驗室標準條件下的固化時間，拉伸性能、附著性以及耐介質(zhì)性能隨時間的發(fā)展情況。研究表明，該SPUA涂層屬于快速固化體系，其固化時間與耐介質(zhì)性能符合京滬高速鐵路的要求，養(yǎng)護4d后拉伸強度、斷裂伸長率與附著力均達到《京滬高速鐵路橋梁混凝土橋面噴涂聚脲防護涂層

3、暫行技術(shù)條件》(簡稱《暫行技術(shù)條件》)規(guī)定的16MPa、400％與2.5MPa技術(shù)指標；
　　 第二，考察京滬高速鐵路滄州段、濟南段、徐州段、蚌埠段、常州段以及昆山段現(xiàn)場試樣在不同環(huán)境條件下的拉伸性能發(fā)展規(guī)律。結(jié)果表明，各工段現(xiàn)場采集的試樣達到《暫行技術(shù)條件》中技術(shù)指標要求的時間有所不同，常州段(>35℃)試樣為2d，蚌埠段(<0℃)為4d，昆山段為5d(RH>95％)；濟南段(>35℃)為6d，滄州段、徐州段(<0℃)養(yǎng)護7d

4、以上才能達到《暫行技術(shù)條件》規(guī)定的16.0MPa拉伸強度與400％伸長率的要求；
　　 第三，對比研究了京滬高速鐵路現(xiàn)場采集的三種配套基層處理系統(tǒng)在不同環(huán)境下的性能發(fā)展規(guī)律，結(jié)果證實：環(huán)氧類基層處理系統(tǒng)對環(huán)境溫濕度依賴性最強，低溫下與京滬高鐵SPUA涂層相容性較差，京滬高鐵SPUA配套基層處理系統(tǒng)宜選用聚氨酯類；
　　 第四，采用自制彎曲荷載-氯鹽浸泡實驗裝置，研究了荷載以及氯鹽共同作用對SPUA涂層以及SPUA涂層混凝

5、土的影響，得出以下研究結(jié)果：
　　 ①裂縫實驗結(jié)果表明：京滬高鐵SPUA涂層混凝土裂縫寬度為0.021～0.376mm，無涂層混凝土裂縫寬度為0～0.319mm，在彎曲荷載比為0.1時SPUA對混凝土表面裂縫發(fā)展有一定抑制作用，并能有效封閉裂縫以及抑制裂縫擴展，可有效地防止混凝土開裂從而提高耐久性；
　　 ②吸水率實驗證實：京滬高鐵SPUA涂層混凝土吸水率為0.62％～1.35％，無涂層混凝土吸水率為5.86％～7.89

6、％，SPUA涂層混凝土吸水率為無涂層混凝土的16％。京滬高鐵SPUA涂層能有效阻止水分的侵入，從而提高橋梁混凝土的耐久性；
　　 ③附著性實驗研究表明：彎曲荷載比為0時，京滬高鐵SPUA涂層混凝土附著力為2.8MPa～5.27MPa，彎曲荷載比為0.5時，附著力為1.25MPa～2.7MPa，彎曲荷載對SPUA涂層混凝土附著力的降低影響較明顯；
　　 ④氯離子含量實驗表明：彎曲荷載-氯鹽浸漬共同作用下浸泡90d時，SPU

7、A涂層混凝土的氯離子含量為1E-4～0.3481，無涂層混凝土的氯離子含量為0.15～0.8564，浸泡150d后，SPUA涂層混凝土的氯離子含量為1E-4～0.453，而無涂層混凝土中氯離子含量為0.466～1.4622，說明SPUA涂層混凝土具有良好的抵抗氯離子擴散的能力；
　　 ⑤混凝土電阻率以及半電池電位實驗結(jié)果表明：其中無涂層混凝土中的鋼筋銹蝕概率>95％，SPUA涂層混凝土中的鋼筋銹蝕概率在5％左右。京滬高速鐵路SP

8、UA防護涂層能有效的防止混凝土中鋼筋銹蝕，從而提高橋梁混凝土的耐久性；
　　 最后探討了京滬高鐵SPUA的施工工藝，比較京滬高速鐵路不同的施工方案、基層處理系統(tǒng)工藝以及噴涂設備，設計了京滬高鐵專用SPUA噴涂施工車；并探討了兩種施工方案的綜合技術(shù)經(jīng)濟評價。
　　 通過上述實驗研究和理論分析，為在建京滬高速鐵路的建設提供科學合理的實驗數(shù)據(jù)與理論支持，為SPUA技術(shù)在今后高速鐵路橋梁混凝土防護領域的應用奠定了基礎，也為同類橋