京滬高速鐵路橋梁混凝土聚脲防護(hù)技術(shù)的應(yīng)用研究.pdf

1、京滬高速鐵路位于中國(guó)華東和華北地區(qū)，京滬高速鐵路橋梁混凝土長(zhǎng)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(xué)術(shù)界的關(guān)注。聚脲技術(shù)(Spray Polyurea Elastomer，簡(jiǎn)稱SPUA)被公認(rèn)為橋梁混凝土涂層防護(hù)最有效的方法。而京滬沿線復(fù)雜的氣候條件對(duì)SPUA涂層的性能與施工提出了嚴(yán)峻的考驗(yàn)。本文研究了京滬高鐵工程現(xiàn)場(chǎng)和實(shí)驗(yàn)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?jī)?nèi)容和研究結(jié)論如下：
　　 首先，驗(yàn)證京滬高速鐵路SPUA材料在實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)條件下的固化時(shí)間，拉伸性能、附著性以及耐介質(zhì)性能隨時(shí)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(shí)間與耐介質(zhì)性能符合京滬高速鐵路的要求，養(yǎng)護(hù)4d后拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率與附著力均達(dá)到《京滬高速鐵路橋梁混凝土橋面噴涂聚脲防護(hù)涂層

3、暫行技術(shù)條件》(簡(jiǎn)稱《暫行技術(shù)條件》)規(guī)定的16MPa、400％與2.5MPa技術(shù)指標(biāo)；
　　 第二，考察京滬高速鐵路滄州段、濟(jì)南段、徐州段、蚌埠段、常州段以及昆山段現(xiàn)場(chǎng)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(chǎng)采集的試樣達(dá)到《暫行技術(shù)條件》中技術(shù)指標(biāo)要求的時(shí)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(jì)南段(>35℃)為6d，滄州段、徐州段(<0℃)養(yǎng)護(hù)7d

4、以上才能達(dá)到《暫行技術(shù)條件》規(guī)定的16.0MPa拉伸強(qiáng)度與400％伸長(zhǎng)率的要求；
　　 第三，對(duì)比研究了京滬高速鐵路現(xiàn)場(chǎng)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(shí)：環(huán)氧類基層處理系統(tǒng)對(duì)環(huán)境溫濕度依賴性最強(qiáng)，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(shí)驗(yàn)裝置，研究了荷載以及氯鹽共同作用對(duì)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(shí)驗(yàn)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(shí)SPUA對(duì)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(kuò)展，可有效地防止混凝土開裂從而提高耐久性；
　　 ②吸水率實(shí)驗(yàn)證實(shí)：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(shí)驗(yàn)研究表明：彎曲荷載比為0時(shí)，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(shí)，附著力為1.25MPa～2.7MPa，彎曲荷載對(duì)SPUA涂層混凝土附著力的降低影響較明顯；
　　 ④氯離子含量實(shí)驗(yàn)表明：彎曲荷載-氯鹽浸漬共同作用下浸泡90d時(shí)，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(kuò)散的能力；
　　 ⑤混凝土電阻率以及半電池電位實(shí)驗(yàn)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(hù)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(shè)備，設(shè)計(jì)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(jì)評(píng)價(jià)。
　　 通過上述實(shí)驗(yàn)研究和理論分析，為在建京滬高速鐵路的建設(shè)提供科學(xué)合理的實(shí)驗(yàn)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(hù)領(lǐng)域的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)，也為同類橋