聚氨酯密封胶在切割缝中的应用研究

发表于:2017-06-13 来源:PU聚义堂
关键词: 聚氨酯

由于切割缝缝宽形变不能超过填缝材料的位移能力,通过长期的跟踪试验,研究在不同地区、不同温度情况下水泥切割缝的变化情况,得出使用聚氨酯密封胶作为切割缝的密封材料时,南方地区一般缝宽设置不小于8mm。通过对不同模量的聚氨酯密封胶在相同缝宽的切割缝中的应用情况进行研究,由于模量较低的聚氨酯密封胶的弹性好,位移能力强,能更好的随着切割缝的温差形变而伸缩,因而宜选用模量较低的聚氨酯密封胶作为切割缝的密封材料。

1概述

混凝土基面在受到外界各种因素的影响,如温度变化的影响、混凝土各部分所受荷载不同的影响、或混凝土相邻局部结构变形差别较大的影响、或因地基承载力差别的影响和地震等影响,使混凝土发生变形、开裂、导致结构的破坏,为预防这种情况发生,应在混凝土路面的适当位置设置一条缝,将混泥土分成几个独立部分,使各部分能适当的伸缩变形。这种将混凝土基面分开的缝称切割缝。

切割缝是混凝土基面防水结构的薄弱环节之一,易出现切割缝两侧缝面洇湿、渗水,造成混凝土地基结构疏松,导致混凝土结构的变形、开裂,进而破坏结构,甚至形成网状裂缝(见图一),裂缝贯穿结构层导致基面局部下陷(见图二)。最终大幅度降低了整个基面的使用寿命。因此,需选用密封材料对切割缝进行密封防水。

2常见切割缝防护存在的问题

⑴切割缝结构不符合规范要求,缝内有夹杂物不贯通,酿成刚性结构,改变了切割缝的性能,使切割缝不能自由的变形,使得混凝土结构开裂。

⑵切割缝内嵌填的密封材料水密性差,弹性低,位移能力不能满足切割缝正常工作,导致密封材料开裂脱落,产生渗漏。

可见,选用合适的密封材料,对切割缝的防护也是至关重要。

3聚氨酯密封胶在切割缝中的应用

3.1切割缝缝宽的设置

由于切割缝缝宽变化取决于混凝土的伸缩(即混凝土膨胀系数),填缝材料随着伸缩缝变形而变形,当变形范围大于填缝材料承受的范围时,就会出现开裂甚至填缝材料脱落。填缝材料以聚氨酯密封胶为例,此种材料的位移能力在20%~40%之间。因此,使用聚氨酯密封胶作为切割缝的密封材料时,切割缝的缝宽形变不能超过40%。

一般情况下,切割缝会随着温度的变化而热胀冷缩,随着温度的升高,缝宽缩小;反之则缝宽涨大。普通强度(C30-C50)混凝土的热膨胀系数在 0.00001/度 左右。混凝土构件的热膨胀量计算需要知道起始温度。假定起始温度为10度,则温度从10度升高到80度,5米(5000毫米)长度混凝土的膨胀量为:5000mm x(80-10)度 x0.00001/度 =3.5 mm。但是在温度升高时,混凝土基材表面与下面温度不同,因此切割缝随温度变化的幅度不能按照混凝土平均热膨胀系数(10xE-6/℃)计算。

我们在广东东莞一公司操场对多组不同缝宽水泥切割缝进行了长时间研究,观察,切割缝间距为5m,切割缝缝宽随温度变化情况见表1:

表1:不同温度情况下水泥切割缝的变化情况(数据为多个观察点平均值)

温度/℃

缝宽/mm

编号10.120.331.239.552.160.771.380.2最大温差形变率

14.584.233.983.763.563.323.122.9754.2%

28.438.077.777.387.086.826.526.3532.8%

312.5612.2311.8611.5911.3111.0710.8510.6817.6%

416.4216.1215.8215.5315.2615.0114.7314.4813.4%

由表1数据可以看出,缝宽越小,最大温差形率变就越大。在南方地区(以广东为例)在缝宽为4mm左右时,缝宽的最大温差形变超过了50%;因而在使用聚氨酯密封胶为密封材料时,考虑到密封胶在低温时胶体变硬,拉伸性能变弱,故南方地区一般缝宽设置不小于8mm。

3.2不同模量的聚氨酯密封胶在切割缝中的应用

常见的聚氨酯密封胶有高模量聚氨酯密封胶和低模量聚氨酯密封胶。高模量聚氨酯密封胶具有高强度,高硬度,耐磨等特点,而低模量聚氨酯密封胶具有高弹性、高伸长率、硬度低等特点。为了探讨出更加适合切割缝使用的密封胶,我们对PUSTAR品牌、H品牌以及S品牌不同模量的聚氨酯密封胶在切割缝中的应用情况进行对比测试研究。几种测试用胶膜量见表2:

表2:PUSTAR品牌、H公司以及S公司聚氨酯密封胶膜量

A品牌H品牌S品牌

高模量聚氨酯密封胶0.600.600.60

中等模量聚氨酯密封胶0.400.400.40

低模量聚氨酯密封胶0.200.250.25

施工条件:所有测试用切割缝宽相同,统一为测试施胶前切割,缝宽8mm;切割缝基面清理干净,干燥后铺设衬垫材料,深度为5mm;施胶后用刮刀将胶体刮平。每种密封胶做了4条切割缝。考虑到不同季节密封胶在切割缝中的使用寿命,我们在冬季与夏季分别进行施工,并持续观察其开裂时间(见表3)。

表3不同季节下各种密封胶对切割缝填充后的开裂时间范围

(夏季施工)开裂时间范围(冬季施工)开裂时间范围

高模量聚氨酯密封胶A品牌60-9075-100

H品牌50-7580-120

S品牌55-8575-105

中等模量聚氨酯密封胶A品牌120-160140-170

H品牌120-155160-175

S品牌135-160155-180

低模量聚氨酯密封胶A品牌240-300280-330

H品牌205-240230-275

S品牌230-280260-305

可以看出,低模量聚氨酯密封胶和超低模量聚氨酯密封胶更适用于切割缝的嵌填。这是由于模量越低的密封胶,弹性越好,位移能力越强。用模量低的密封胶进行嵌缝,密封胶能更好的随切割缝的形变而拉伸。由于切割缝随季节的温差变化而产生的形变较大,故而不同季节的嵌缝施工对密封胶的密封效果也产生很大的影响。在夏季施工,由于夏季温度较高,切割缝的缝宽比较窄,施胶后,随着季节的变化,温度逐渐下降,缝宽逐渐变大,密封胶也随之拉伸,如果密封胶的拉伸性能较差,容易出现开裂现象。而冬季施工,由于冬季温度较低,切割缝的缝宽比较宽,施胶后,随着季节的变化,温度逐渐升高,缝宽逐渐缩小,密封胶随之被挤压,由于模量较高的聚氨酯密封胶硬度大,拉伸性能差,承受长时间的位移能力会产生开裂现象。

通过试验的结果,以及我们在大量的操场切割缝、道路切割缝的实际应用结果,都表明在使用聚氨酯密封胶对切割缝进行嵌填时,宜选用模量较低的密封胶,并避免在高温的条件下施工。由于模量较低的聚氨酯密封胶的耐磨性相对较弱,同时由于切割缝的温差形变,高温时会对密封胶产生挤压作用,因此在施工时,密封胶应低于切割缝缝缘处2-3mm。

4结论:

设置切割缝时,必须充分考虑密封材料的位移能力。对切割缝进行防水处理时,应清除缝内已失效的嵌缝材料及浮灰、杂物,缝壁干燥后设置背衬材料,嵌填密封材料。密封材料与缝壁应粘牢封严。

使用聚氨酯密封胶作为切割缝的密封材料时,南方地区一般缝宽设置不小于8mm。由于模量较低的聚氨酯密封胶的弹性好,位移能力强,能更好的随着切割缝的温差形变而伸缩,因而宜选用模量较低的聚氨酯密封胶作为切割缝的密封材料。

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