本發(fā)明屬于高分子和建筑工程
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種聚氨酯彈性體，以及包括該聚氨酯彈性體的橋梁伸縮裝置。
背景技術(shù)：
：伸縮縫(Expansionandcontractionjoint)是指為適應材料脹縮變形需要而在橋梁上部結(jié)構(gòu)中設(shè)置的間隙。通常在兩梁端之間、梁端與橋臺之間或橋梁的鉸接位置上都設(shè)置有伸縮縫。為使車輛平穩(wěn)通過橋面并滿足橋梁上部結(jié)構(gòu)變形的需要，在橋梁伸縮縫處設(shè)置的由橡膠和鋼材等構(gòu)件組成的各種裝置的總稱，則為橋梁伸縮裝置。伸縮裝置中能夠完成拉伸、壓縮變形的部分稱為伸縮體。橋梁伸縮裝置按使用的材料和用途可分為純橡膠式、板式、組合式橡膠伸縮縫和模數(shù)式伸縮縫、聚合物混凝土式伸縮裝置：1)純橡膠式：顧名思義，是由橡膠組成的，所用橡膠制品采用氯丁膠或天然橡膠。天然橡膠為伸縮體的伸縮裝置適用溫度為-40℃～60℃的地區(qū)。2)板式：是由橡膠、鋼板或角鋼組成，硫化為一體，適用于伸縮量≤60mm以下的普通公路橋梁。3)組合式：由橡膠板和鋼托板組合而成，適用于伸縮量≤120mm以下的普通公路橋梁。4)模數(shù)式：包括承重系統(tǒng)、位移傳動系統(tǒng)、錨固系統(tǒng)和密封系統(tǒng)，即由邊梁、中梁、橫梁、位移控制系統(tǒng)、密封橡膠帶等構(gòu)件組成。采用整體成型的異形鋼材制成的模數(shù)式伸縮裝置，具有結(jié)構(gòu)簡單，整體性好，安裝、更換方便，抗彎抗壓強度高，耐用、可靠，噪聲低等特點，因此適用于伸縮量為160mm～2000mm的各種彎、坡、斜、寬橋梁。5)聚合物混凝土式：屬于單縫伸縮裝置，其采用聚合物(樹脂)做黏結(jié)料，配以集料和其他材料所取得的聚合物(樹脂)混合物，與異型鋼及錨筋、橡膠密封帶組合而成，適用于安裝槽深度小于70mm，橋面鋪裝較薄、無預埋錨筋的單縫?？梢娚炜s體對橋梁伸縮裝置的性能和適用范圍有決定性的影響。如公開號CN105369734A、名稱為“橋梁伸縮縫”的中國發(fā)明專利申請(公開日2016年3月2日)，公開了一種由聚氨酯彈性體制成的伸縮縫(實際應為“伸縮體”)。但是該專利文件并沒有公開聚氨酯彈性體的具體組成及該聚氨酯彈性體與兩側(cè)鋼結(jié)構(gòu)的結(jié)合能力等重要的結(jié)構(gòu)和性能參數(shù)。本領(lǐng)域技術(shù)人員無法獲知該伸縮裝置是否能夠匹配混凝土橋梁設(shè)計100年以上的使用壽命。技術(shù)實現(xiàn)要素：針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種聚氨酯彈性體，以及包括該聚氨酯彈性體的橋梁伸縮裝置及其安裝方法。所述聚氨酯彈性體自身彈性好，且與型鋼能夠穩(wěn)定地粘結(jié)而不脫粘。本發(fā)明的伸縮裝置預制成型，無需組裝，便于施工，維修方便，可有效避免現(xiàn)有混凝土橋梁伸縮裝置存在的現(xiàn)場安裝繁瑣、與橋梁變形協(xié)調(diào)性差、且不易維修更換等不足。為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用了如下的技術(shù)方案：一種聚氨酯彈性體，包括A組分和B組分,所述A、B組分的質(zhì)量比為A:B＝1:2～1:4；所述A組分的原料包括：聚乙二醇10～40重量份，聚醚丙二醇50～90重量份，聚醚丙三醇10～50重量份和異氰酸酯10～25重量份；所述B組分的原料包括：聚乙二醇10～40重量份，聚醚丙二醇50～90重量份，聚醚丙三醇10～50重量份，醇類擴鏈劑3～15重量份，胺類擴鏈劑2～15重量份，催化劑0.01～0.05重量份，改性劑1～5重量份，輕質(zhì)碳酸鈣1～10重量份，重質(zhì)碳酸鈣1～5重量份，黑色漿0.5～3重量份，抗氧劑0.5～1.5重量份，紫外線吸收劑0.01～3重量份。優(yōu)選的，所述A組分的原料包括：聚乙二醇20～30重量份，聚醚丙二醇60～80重量份，聚醚丙三醇10～15重量份，異氰酸酯15～20重量份。優(yōu)選的，所述異氰酸酯選自甲苯二異氰酸酯和二苯甲烷二異氰酸酯中的一種或兩種；更優(yōu)選為甲苯二異氰酸酯。作為一個優(yōu)選的實施方式，所述A組分的原料包括：聚乙二醇20～30重量份，聚醚丙二醇60～80重量份，聚醚丙三醇10～15重量份，甲苯二異氰酸酯15～20重量份。優(yōu)選的，所述B組分的原料包括：聚乙二醇20～30重量份，聚醚丙二醇60～80重量份，聚醚丙三醇10～15重量份，醇類擴鏈劑5～10重量份，胺類擴鏈劑5～10重量份，催化劑0.03～0.04重量份，改性劑2～3重量份，輕質(zhì)碳酸鈣3～8重量份，重質(zhì)碳酸鈣2～4重量份，黑色漿1～2重量份，抗氧劑0.5～1.5重量份，紫外線吸收劑0.05～2重量份。優(yōu)選的，所述醇類擴鏈劑選自乙二醇、1,4-丁二醇(BDO)、1,6-己二醇和甘油中的一種或多種；更優(yōu)選為乙二醇。優(yōu)選的，所述胺類擴鏈劑選自乙二胺、3,3'-二氯-4,4'-二氨基二苯基甲烷(MOCA)和N,N-二羥基(二異丙基)苯胺(HPA)中的一種或多種，更優(yōu)選為乙二胺。優(yōu)選的，所述催化劑選自辛酸亞錫和二月桂酸二丁基錫中的一種或兩種。優(yōu)選的，所述催化劑0.01～0.05重量份，其中辛酸亞錫0.001～0.049重量份，余量為二月桂酸二丁基錫。更優(yōu)選的，所述催化劑0.03～0.04重量份，為辛酸亞錫和二月桂酸二丁基錫，其中辛酸亞錫為0.005重量份，余量為二月桂酸二丁基錫。優(yōu)選的，所述烷基改性劑選自甲基三甲氧基硅烷和乙烯基三甲氧基硅烷中的一種或兩種。作為一個優(yōu)選的實施方式，所述B組分的原料包括：聚乙二醇10～40重量份，聚醚丙二醇50～90重量份，聚醚丙三醇10～50重量份，乙二醇3～15重量份，乙二胺2～15重量份，催化劑0.01～0.05重量份，甲基三甲氧基硅烷或乙烯基三甲氧基硅烷1～5重量份，輕質(zhì)碳酸鈣1～10重量份，重質(zhì)碳酸鈣1～5重量份，黑色漿0.5～3重量份，抗氧劑0.5～1.5重量份，紫外線吸收劑0.01～3重量份；其中，所述催化劑為辛酸亞錫0.001～0.049重量份和余量的二月桂酸二丁基錫。作為一個更優(yōu)選的實施方式，所述B組分的原料包括：聚乙二醇20～30重量份，聚醚丙二醇60～80重量份，聚醚丙三醇10～15重量份，乙二醇5～10重量份，乙二胺5～10重量份，催化劑0.03～0.04重量份，甲基三甲氧基硅烷或乙烯基三甲氧基硅烷2～3重量份，輕質(zhì)碳酸鈣3～8重量份，重質(zhì)碳酸鈣2～4重量份，黑色漿1～2重量份，抗氧劑0.5～1.5重量份，紫外線吸收劑0.05～2重量份；其中所述催化劑為辛酸亞錫0.005重量份和余量的二月桂酸二丁基錫。本發(fā)明所述紫外線吸收劑和抗氧劑選自選自本領(lǐng)域常用的試劑。如所述紫外線吸收劑可以選自酚基取代的苯并三唑類紫外吸收劑，如美國?？松梨?018HA，宜興天使合成化學有限公司生產(chǎn)的紫外線吸收劑UV-326/UV-328、UV-9/BP-3、UV-531等；所述抗氧劑可以選自四季戊四醇酯、受阻酚類抗氧劑或受阻胺類抗氧劑中的一種或多種。本發(fā)明的另一個目的在于提供上述聚氨酯彈性體的制備方法，包括如下步驟：I.原料準備按照所述重量份分別準備所述A組分和所述B組分的各原料；II.A組分的制備在裝有攪拌器、溫度計和冷凝裝置的容器中加入計算量的聚乙二醇、聚醚丙二醇和聚醚丙三醇，攪拌并升溫至110℃～120℃，保持溫度繼續(xù)攪拌1～2h；真空脫水至測定水分質(zhì)量百分比含量＜0.05％時，停止抽真空，降溫至50℃以下，加入計算量的所述異氰酸酯，通入氮氣，75℃～85℃反應2.5～3h，當測定反應體系的-NCO含量達到理論值時停止反應，降至室溫，真空脫氣泡20～30min，即得所述A組分；III.B組分的制備將計算量的除催化劑之外的所述B組分的各原料置于裝有攪拌器、溫度計和冷凝裝置的容器中，攪拌并升溫至110～120℃，在該溫度下繼續(xù)攪拌1～2h，真空脫水至測定水分質(zhì)量百分比含量＜0.05％時，停止抽真空，降溫至50℃以下時，加入計算量的所述催化劑，混合均勻，即得所述B組分；IV.聚氨酯彈性體的制備將步驟II制備得到的所述A組分和步驟III制備得到的所述B組分，按照所述質(zhì)量配比混合，攪拌均勻后澆筑成型，靜置固化，即得所述聚氨酯彈性體。本發(fā)明還有一個目的在于提供上述聚氨酯彈性體作為橋梁伸縮裝置的伸縮體的應用。因此，本發(fā)明還有一個目的在于提供一種橋梁伸縮裝置，所述橋梁伸縮裝置包括“L”形的型鋼、底襯和伸縮體；所述“L”形的型鋼為兩個，并且對稱連設(shè)置，所述底襯通過焊接鋼筋固定連接兩個型鋼，使其形成凹形腔體，伸縮體設(shè)置于所述凹形腔體內(nèi)，所述伸縮體為上述聚氨酯彈性體。優(yōu)選的，所述型鋼為多元合金滲透型鋼，滲透深度≥50μm，耐中性鹽霧500小時樣板表面不出現(xiàn)紅銹。優(yōu)選的，所述多元合金選自Zn、Al、La和Fe中的一種或多種。本發(fā)明還有一個目的在于提供上述橋梁伸縮裝置的安裝方法，包括如下步驟：(1)將所述橋梁伸縮裝置的“L”形型鋼固定在梁體端部；(2)澆筑混凝土擋水臺；(3)在兩個“L”形型鋼之間安裝底襯，使兩個型鋼之間形成凹形腔體，在底襯上涂覆一層聚氨酯涂料或環(huán)氧樹脂涂料；(4)將配制好的所述聚氨酯彈性體的A組分和B組分按照所述質(zhì)量比混合攪拌均勻，澆筑在所述凹形腔體內(nèi)，養(yǎng)護直至固化。附圖說明下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明的橋梁伸縮裝置做進一步說明。圖1是實施例13的橋梁伸縮裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。具體實施方式以下參照具體的實施例來說明本發(fā)明。本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解，這些實施例僅用于說明本發(fā)明，其不以任何方式限制本發(fā)明的范圍。下述實施例中的實驗方法，如無特殊說明，均為常規(guī)方法。下述實施例中所用的藥材原料、試劑材料等，如無特殊說明，均為市售購買產(chǎn)品。其中，部分試劑和原料購買情況如下：聚醚丙二醇(Tdiol-2000)、聚醚丙二醇(TDB-4000)、聚醚丙三(TEP-240)：天津石化三廠；聚乙二醇(TT-1200)：天津天泰精細化學品有限公司；甲苯二異氰酸酯(TDI-80)：滄州大化股份有限公司；二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)：亨斯邁國際化工有限公司；乙二醇：南京華立明科工貿(mào)有限公司；乙二胺：南京華立明科工貿(mào)有限公司；辛酸亞錫：南京華立明科工貿(mào)有限公司；二月桂酸二丁基錫(DY-12)：北京化工二廠；甲基三甲氧基硅烷和乙烯基三甲氧基硅烷：東莞市匯進美有機硅材料有限公司；輕質(zhì)碳酸鈣和重質(zhì)碳酸鈣：南京道潤化工有限公司；抗氧劑1010：南京華立明科工貿(mào)有限公司，紫外線吸收劑UV-327：南京華立明科工貿(mào)有限公司。實施例1-7一種聚氨酯彈性體實施例1-7的聚氨酯彈性體分別都包括A組分和B組分，A組分和B組分的原料構(gòu)成如表1所示，其中1重量份＝1kg；A組分和B組分的質(zhì)量比為1:3。上述聚氨酯彈性體，通過如下方法制備：I.原料的準備按照表1所示，準備A組分和B組分的各原料；II.A組分的制備在裝有攪拌器、溫度計和冷凝裝置的容器中加入聚乙二醇、聚醚丙二醇和聚醚丙三醇，攪拌并升溫至110℃～120℃，保持溫度攪拌1～2h；真空脫水至測定水分質(zhì)量百分比含量＜0.05％時，停止抽真空，降溫至50℃以下，加入計算量的所述異氰酸酯，通入氮氣，75℃～85℃反應2.5～3h，當測定反應體系的-NCO含量達到理論值時停止反應，降至室溫，真空脫氣泡20～30min，即得所述A組分；III.B組分的制備將除催化劑之外的所述B組分的各原料置于裝有攪拌器、溫度計和冷凝裝置的容器中，攪拌并升溫至110～120℃，保持溫度并繼續(xù)攪拌1～2h，真空脫水至測定水分質(zhì)量百分比含量＜0.05％時，停止抽真空，降溫至50℃以下時，加入計算量的所述催化劑，混合均勻，即的所述B組分；IV.聚氨酯彈性體的制備將步驟II制備得到的所述A組分和步驟III制備得到的所述B組分，按照所述質(zhì)量配比混合，攪拌均勻后澆筑成型，靜置固化，即得所述聚氨酯彈性體。表1實施例1-7的聚氨酯彈性體的原料組成(單位：重量份)實施例8-12一種聚氨酯彈性體實施例8-12的聚氨酯彈性體分別都包括A組分和B組分，A組分和B組分的原料構(gòu)成以及A組分和B組分的質(zhì)量比如表2所示，其中1重量份＝1kg。上述聚氨酯彈性體，按照實施例1-8的方法和步驟制備，不同之處在于A組分和B組分混合的質(zhì)量配比不同。表2實施例8-12的聚氨酯彈性體的原料組成(單位：重量份)對比例1-9一種聚氨酯彈性體對比例1-9的聚氨酯彈性體分別都包括A組分和B組分，A組分和B組分的原料構(gòu)成和兩組分的質(zhì)量比，如表3所示，其中1重量份＝1kg。按照實施例1的制備方法制備得到對比例1-9的聚氨酯彈性體，不同之處在于A組分和B組分混合時的的質(zhì)量配比按照表3所示。表3對比例1-9的聚氨酯彈性體的原料組成(單位：重量份)試驗例1實施例1-12和對比例1-9的聚氨酯彈性體的性能測定1.測試項目及方法1.1彈性恢復率：測試方法參考GB/T13477.17-2002〈《建筑密封膠材料試驗方法》第17部分彈性恢復率的測定〉彈性恢復率計算公式：R＝(W1-W2)/(W1-W0)式中R——彈性恢復率％W0——試件的初始寬度mmW1——試件拉伸后寬度mmW2——試件彈性恢復后的寬度mm1.2熱處理后定伸粘結(jié)性按GB/T13477.10的A法處理后，試件放入80℃±2℃的烘箱中熱處理168h±1h，取出標準試驗條件下放置24h后，再按GB/T13477.10進行定伸粘結(jié)性測試。1.3-40℃拉伸強能：測試方法參考GB/T16777-2009《建筑防水涂料試驗方法》，試驗溫度為-40℃，試樣采用I型啞鈴型試樣，拉力機拉伸速度為500mm/min，試驗進行前先將試樣在試驗溫度-40℃下放置1h再進行試驗。拉伸強度計算公式:P＝F/(B*D)式中P——試樣強度(MPa)F——試樣拉伸最大力(N)B——試樣的寬度(mm)D——試樣的厚度(mm)1.4-40℃拉伸模量：即為-40℃試樣拉伸伸長率為100％時的強度。1.5破壞伸長率計算公式：E＝(L1-L0)/L0式中E——斷裂伸長率％L0——試件起始標線間距離25mmL1——試件斷裂時標線間距離(mm)1.6-40℃凍融循環(huán)定伸粘結(jié)性將處理后的試件放入23℃±2℃的蒸餾水中浸泡2d后，開始-40℃凍融循環(huán)定伸粘結(jié)性試驗。第1天：先將試樣放入23℃±2℃的有水容器中，恒溫3h，然后取出擦干，放入-40℃±2℃的低溫箱內(nèi)，3h后在試驗機上于相同溫度下以(5-6)mm/min的拉伸速度拉伸至規(guī)定的寬度，然后用相應尺寸的定位墊塊保持試樣寬度并在相同溫度條件下保持16h，檢查試樣粘結(jié)或內(nèi)聚破壞情況。第2天-第20天：重復第1天的試驗。試驗結(jié)束后，試件在表面任何位置，如果粘結(jié)或內(nèi)聚破壞深度超過4mm，則試件為“破壞”。三個試件中有兩個試件“破壞”，則試驗評定為“破壞”，若只有一個試件“破壞”，則試驗評定為“無破壞”。1.7-40℃下振動疲勞粘結(jié)性按GB/T13477.10的A法處理后，將試件裝入低溫振動粘接試驗機，將試件倉環(huán)境溫度調(diào)至-40℃±2℃，并保持3h，然后將試件拉伸至規(guī)定量，并開始振動。振動頻率30Hz，振幅±0.5mm，振動次數(shù)2000萬次。試驗結(jié)束后，試件在表面任何位置，如果粘結(jié)或內(nèi)聚破壞深度超過4mm，則試件為“破壞”。三個試件中有兩個試件“破壞”，則試驗評定為“破壞”，若只有一個試件“破壞”，則試驗評定為“無破壞”。1.8冷拉-熱壓后定伸粘結(jié)性按GB/T33477.13試驗，試件的拉伸-壓縮率和相應寬度見表4。表4試件冷拉-熱壓時的拉伸壓縮幅度和相對寬度(初始寬度為12mm)拉伸-壓縮幅度/％拉伸時寬度/mm壓縮時寬度/mm±5018.06.0±2515.09.0除去試件上的隔離墊塊，按選定的拉伸壓縮幅度對試件進行下述試驗：第一周：第1天：將試件放入-40℃±2℃的低溫箱內(nèi)，3h后在試驗機上于相同溫度拉伸試件至所要求的寬度，并在-40℃±2℃下保持拉伸狀態(tài)21h。第2天：解除拉伸，將試件放入70℃±2℃的干燥箱內(nèi)，3h后在試驗機上于相同溫度下壓縮試件至所要求的寬度，并在70℃±2℃下保持壓縮狀態(tài)21h。第3天：解除壓縮，重復第1天步驟。第4天：同第2天的步驟。第5天-第7天：解除壓縮，將試件以不受力狀態(tài)于標準試驗條件下放置。第二周：重復第一周的步驟。試驗結(jié)束后，試件在表面任何位置，如果粘結(jié)或內(nèi)聚破壞深度超過4mm，則試件為“破壞”。三個試件中有兩個試件“破壞”，則試驗評定為“破壞”，若只有一個試件“破壞”，則試驗評定為“無破壞”。1.9紫外老化后定伸粘結(jié)性按GB/T13477.10的A法處理后，試件放入符合GB/T14522-2008機械工業(yè)產(chǎn)品用塑料、涂料、橡膠材料人工氣候老化試驗方法熒光紫外燈的老化試驗箱中處理3000h，取出標準試驗條件下放置24h后，再進行定伸試驗。試驗結(jié)束后，試件在表面任何位置，如果粘結(jié)或內(nèi)聚破壞深度超過4mm，則試件為“破壞”。三個試件中有兩個試件“破壞”，則試驗評定為“破壞”，若只有一個試件“破壞”，則試驗評定為“無破壞”。2.測試結(jié)果：見表5。3.結(jié)論：本發(fā)明的各個實施例的聚氨酯彈性體的各項性能指標都好于對比例的聚氨酯彈性體。測試結(jié)果顯示，本發(fā)明提供的聚氨酯彈性體具有突出的彈性，且性質(zhì)穩(wěn)定，耐久性和抗疲勞能力強。實施例13一種橋梁伸縮裝置一種橋梁伸縮裝置，具有如圖1所示的結(jié)構(gòu)，其中：包括“L”形的型鋼1、底襯2和伸縮體3，所述“L”形的型鋼1為兩個，并且對稱連設(shè)置，所述底襯2通過焊接鋼筋21固定連接兩個型鋼1，使其形成凹形腔體，伸縮體3設(shè)置于所述凹形腔體內(nèi)。所述的型鋼為多元合金滲透“L”型鋼，含有Zn、Al、La、Fe等元素，滲透深度≥50μm，耐中性鹽霧500h樣板表面不出現(xiàn)紅銹，通過梁端預埋鋼筋與混凝土梁形成良好的整體；所述兩個“L”形的型鋼1兩側(cè)中部分別通過錨固螺母42和連接螺帽41連接第一錨固鋼筋4；“L”形的型鋼1兩側(cè)底部分別連接第二錨固鋼筋6，其中，所述第一錨固鋼筋4通過支撐鋼筋5連接第二錨固鋼筋6，并通過橫穿鋼筋43固定。所述第二錨固鋼筋6下部設(shè)置“J”形的型鋼7。擋砟蓋板8覆蓋于所述凹形腔體上，所述擋砟蓋板8通過定位鋼管81和第一錨固鋼筋4和第二錨固鋼筋6固定。所述伸縮體3為實施例1制備的遇水膨脹聚氨酯彈性體。所述橋梁伸縮裝置通過如下方法安裝：(1)將所述橋梁伸縮裝置的“L”形型鋼固定在梁體端部；(2)澆筑混凝土擋水臺；(3)在兩個“L”形型鋼之間安裝底襯，使兩個型鋼之間形成凹形腔體，在底襯上涂覆一層聚氨酯涂料或環(huán)氧樹脂涂料；(4)將配制好的所述聚氨酯彈性體的A組分和B組分按照所述質(zhì)量比混合攪拌均勻，澆筑在所述凹形腔體內(nèi)，養(yǎng)護直至固化。表5性能測定結(jié)果當前第1頁1 2 3