一种低碳耐久型SB级防撞护栏及其施工方法与流程

一种低碳耐久型sb级防撞护栏及其施工方法
技术领域
1.本发明涉及道路护栏技术领域，具体涉及一种低碳耐久型sb级防撞护栏及其施工方法。


背景技术：

2.目前高速公路广泛使用热浸镀锌波形梁护栏，其在生产中采用热浸镀锌工艺防止钢材生锈，此生产过程会产生很严重的环境污染问题和职业健康问题。由于锌熔点低易挥发，热浸镀锌过程会对操作人员造成身体的危害：使人头晕、疲倦、乏力、胸闷、气急、肌肉痛、关节痛、发热、血白细胞数增多，较重者伴有畏寒、寒颤。特别是酸洗废液中的铬，有强致癌性，属于环保严控项目。而且热浸镀锌过程中酸洗、碱洗、助镀、钝化等工序会产生大量具有强腐蚀性和污染性的酸碱废水，污染河流和土地，干扰水体自净，影响渔业生产，改变土壤性质，危害农作物生长；在助镀过程中会产生大量烟尘，酸洗时在酸洗槽中可能产生酸雾，对环境造成严重污染。
3.同时《高速公路改扩建交通工程及沿线设施设计细则》(jtg/t l80-2014)对原有材料的再利用提出要求：“重复利用的立柱、护栏板，在拆除后宜进行翻新处理”，材料翻新势必会导致相关费用增加，对于热浸镀锌钢护栏回收利用时，由于锌为钢铁的有害物质，需要采取相应措施避免回收时锌层污染钢水，故回收价值较低，再利用费用较高。


技术实现要素：

4.本发明针对热浸镀锌波形梁护栏在生产过程中导致的环境污染问题和职业健康问题以及回收再利用价值低的问题，提供了一种低碳耐久型sb级防撞护栏及其施工方法，该护栏具有安全性能高、使用寿命长、环保性能好、低碳效益明显和再利用价值高等优点。
5.本发明所述的低碳耐久型sb级防撞护栏，由三波板、立柱、立柱加强件、立柱弹性填充件、防阻块、防阻缓冲件、拼接螺栓、连接螺栓和立柱帽构成，其中：
6.所述立柱弹性填充件为环氧树脂弹性复合材料，由弹性环氧树脂胶粘剂、3-5mm废旧橡胶颗粒、5-10mm玄武岩石料、1-3mm河沙和10-15mm短切碳纤维材料按照质量比15-25：5-15：30-50：10-20：5-10均匀后在方管立柱中浇筑，压实和固化而成，立柱弹性填充件的中点截面与路基顶面重合；
7.所述弹性环氧树脂胶粘剂由a、b两组分按质量比2:1混合均匀得到，所述a组分按质量份计包括：纳米橡胶改性环氧树脂35-50份、液态双酚f型环氧树脂40-50份、弹性改性剂10-20份、环氧活性稀释剂5-10份、消泡剂0.1-0.3份、分散剂0.1-0.3份；所述b组分按质量份计包括：聚酰胺环氧固化剂30-50份、聚醚胺环氧固化剂20-30份、芳香胺环氧固化剂5-10份、偶联剂0.5-2份；所述弹性改性剂为具有主链为聚氨酯链段和端基为环氧基团的液体聚合物。
8.进一步的，所述三波板的长*宽*高为4320mm*506mm*85mm，厚度为3.5-3.7mm，所用不锈钢基材抗拉强度为500-700mpa，屈服强度为350-450mpa，断裂伸长率为20％-25％。
9.进一步的，所述立柱为方管立柱，其边*边*高为120mm*120mm*2350mm，厚度为4.0-4.5mm，所用不锈钢基材与三波板同材质，立柱间距为2000mm，立柱垂直插入路基深度为1400mm。
10.进一步的，所述立柱加强件为半圆形管柱，半圆形直径为120mm，直径面为平板，半圆形管柱厚度为4.0-4.5mm，长度为300-400mm，其直径面平板与方管立柱贴合，设置于方管立柱背面，半圆形管柱插入路基深度为自身长度的一半，所用不锈钢基材与三波板同材质。
11.进一步的，所述防阻块为长方形管柱，其高*宽*长为400mm*120mm*165mm，厚度为4.0-4.5mm，防阻块的宽边面分别与三波板和立柱通过连接螺栓连接在一起，所用不锈钢基材与三波板同材质。
12.进一步的，所述防阻缓冲件包括高强不锈钢弹簧，垂直于三波板方向，设置于防阻块空腔内，高强不锈钢弹簧的一端焊接在长方形不锈钢片材上，长方形不锈钢片材的长度与防阻块高度相等，长方形不锈钢片材设置在防阻块空腔里，靠近远离三波板的防阻块的一侧，通过焊接与防阻块结合在一起，共有2个长方形不锈钢片材，分别设置在连接防阻块与立柱的连接螺栓两侧，1个长方形不锈钢片材上设置至少一条高强不锈钢弹簧。
13.上述低碳耐久型sb级防撞护栏的施工方法包括以下步骤：
14.立柱安装：在立柱安装位置先挖长*宽*高为300-400mm*300-400mm*150-200mm的路基坑，然后将路基坑底部压实，接着将立柱按设计要求采用打入法牢固地将立柱打入路基中，达到设计深度并与路面垂直，最后将立柱四周的路基坑用路基材料填平压实；
15.立柱弹性填充件浇筑成型：在拌合容器中先将弹性环氧树脂胶粘剂a、b两组分按质量比2:1混合均匀，然后按质量配比将所需废旧橡胶颗粒、玄武岩石料、河沙和短切碳纤维材料加入拌合容器中搅拌混合均匀，然后将所得混合物浇筑在立柱空腔中压实，室温固化成型；
16.安装防阻块和防阻缓冲件：首先将防阻块通过连接螺栓固定于三波板与立柱之间，然后将防阻缓冲件采用焊接的方式固定于防阻块空腔中相应的位置；
17.三波板安装：三波板通过拼接螺栓相互拼接，并由连接螺栓固定于立柱上，三波板搭接方向应按照行车方向第一块压在第二块上，第二块压在第三块上，依此类推，形成连续波形梁；
18.立柱加强件安装：将立柱加强件的直径面平板与方管立柱贴合，设置于方管立柱背面，采用打入法将立柱加强件打入路基中，打入深度为自身长度的一半，最后将周围路基压实；
19.调整线形：对波形梁全线线性进行细致调整，全线线性达到要求后，再拧紧螺栓，安装立柱帽，立柱帽全部安装完成后，低碳耐久型sb级防撞护栏施工即完成。
20.采用以上技术方案，本发明具有以下优点：
21.1)安全性能高。本发明采用高强不锈钢制作各种部件，同时设置了立柱加强件、立柱弹性填充件和防阻缓冲件，显著提升了立柱的抗冲击能力、吸能能力和应力释放能力，从而提升了护栏的安全性能。护栏立柱受到冲击后，立柱与路基连接处受到冲击应力最大，最易弯折变形，通过在立柱背面设置立柱加强件可更好的将冲击应力和冲击能量扩散到路基中；通过在立柱中设置环氧树脂弹性复合材料，在立柱弯折时，环氧树脂弹性复合材料可利用其优异的弹性和吸能能力，起到缓冲和吸收冲击能量的作用；通过在防撞块中设置防阻
缓冲件，可提高防阻块的抗变形能量和缓冲作用。采用以上技术方案，通过护栏各部件的协同作用实现低碳耐久型护栏更高的安全性能。
22.2)使用寿命长、环保效益好。本发明采用不锈钢为基材，通过自身优异的防腐性能，无需热浸镀锌工艺而实现自防腐效果，防腐性能更好，寿命更长，同时避免了热浸镀锌工艺带来的环境污染问题和职业健康问题以及镀锌防腐层破损失效导致使用寿命短的问题，环保效益优势明显。
23.3)低碳效益明显。本发明采用高强不锈钢制作各种部件，与传统钢护栏q235基材相比，强度更高。通过轻量化设计，本发明节约钢材约20％左右，同时避免了热浸镀锌工艺，消除了锌资源的消耗，减少了锌资源开采提炼导致的高能耗和高碳排放的问题，低碳环保效益明显。
24.4)再利用价值高。相比于热浸镀锌钢护栏回收利用时，需要采取相应措施避免回收时锌层污染钢水，其回收价值较低，再利用费用较高，而本发明采用高强不锈钢制作，回收时仅经过简单清洗即可回炉再造，回收价值高，再利用费用低，回收经济性优势明显。
附图说明
25.图1是低碳耐久型sb级防撞护栏的立面示意图；
26.图2是低碳耐久型sb级防撞护栏的平面示意图；
27.图3是低碳耐久型sb级防撞护栏的侧面横断面结构示意图；
28.图4a是低碳耐久型sb级防撞护栏的防阻块断面立体结构示意图；
29.图4b是低碳耐久型sb级防撞护栏的防阻块断面侧面结构示意图；
30.图5a是低碳耐久型sb级防撞护栏的防阻缓冲件立面结构示意图；
31.图5b是低碳耐久型sb级防撞护栏的防阻缓冲件侧面结构示意图；
32.图6是低碳耐久型sb级防撞护栏的立柱加强件结构示意图。
33.上述图中：
34.1-三波板；2-立柱；3-立柱加强件；4-立柱弹性填充件；5-防阻块；6-1-长方形不锈钢片材；6-2-高强不锈钢弹簧；7-拼接螺栓；8-连接螺栓；9-立柱帽。
具体实施方式
35.下面结合附图和具体的实施例对本发明的一种低碳耐久型sb级防撞护栏及其施工方法做进一步的详细说明：
36.实施例1:
37.低碳耐久型sb级防撞护栏，它由三波板1、立柱2、立柱加强件3、立柱弹性填充件4、防阻块5、防阻缓冲件、拼接螺栓7、连接螺栓8和立柱帽9等部件构成，除立柱弹性填充件外，其他所有部件均由不锈钢制备而成。
38.所述三波板1的厚度为3.7mm，所用不锈钢基材抗拉强度为500mpa，屈服强度为350pa，断裂伸长率为25％；所述立柱2的厚度为4.5mm。
39.所述立柱加强件3为半圆形管柱，半圆形直径为120mm，直径面为平板，半圆形管柱厚度为4.5mm，长度为400mm，其直径面平板与方管立柱贴合，设置于方管立柱背面(即远离行车道的一面)，半圆形管柱插入路基深度为自身长度的一半，所用不锈钢基材与三波板1
同材质。
40.所述立柱弹性填充件4为环氧树脂弹性复合材料，它由弹性环氧树脂胶粘剂、3-5mm废旧橡胶颗粒、5-10mm玄武岩石料、1-3mm河沙和10-15mm短切碳纤维等材料按照质量比15：5：50：20：10均匀混合固化而成。立柱弹性填充件4通过在方管立柱中浇筑，压实和固化而成，立柱弹性填充件4的中点截面基本与路基顶面重合。
41.所述防阻块5的厚度为4.5mm，防阻块的宽边面分别与三波板和立柱通过连接螺栓8连接在一起，所用不锈钢基材与三波板1同材质。
42.所述防阻缓冲件包括高强不锈钢弹簧，垂直于三波板1方向，设置于防阻块5空腔内。高强不锈钢弹簧6-2的一端焊接在长方形不锈钢片材6-1上，长方形不锈钢片材6-1的长度与防阻块5高度相等，长方形不锈钢片材6-1设置在防阻块5空腔里，靠近远离三波板1的防阻块5的一侧，通过焊接与防阻块5结合在一起。共有2个长方形不锈钢片材6-1，分别设置在连接防阻块5与立柱2的连接螺栓8两侧。1个长方形不锈钢片材6-1上高强不锈钢弹簧6-2为1条。
43.所述弹性环氧树脂胶粘剂由a、b两组分组成。a组分按质量份计的配方是：纳米橡胶改性环氧树脂35份、液态双酚f型环氧树脂40份、弹性改性剂10份、环氧活性稀释剂5份、消泡剂0.1份、分散剂0.1份；所述b组分按质量份计的配方是：聚酰胺环氧固化剂30份、聚醚胺环氧固化剂20份、芳香胺环氧固化剂5份、偶联剂0.5份。a、b两组分按质量比2:1混合均匀即得弹性环氧树脂胶粘剂。
44.实施例2:
45.低碳耐久型sb级防撞护栏，它由三波板1、立柱2、立柱加强件3、立柱弹性填充件4、防阻块5、防阻缓冲件、拼接螺栓7、连接螺栓8和立柱帽9等部件构成，除立柱弹性填充件外，其他所有部件均由不锈钢制备而成。
46.所述三波板1的厚度为3.6mm，所用不锈钢基材抗拉强度为610mpa，屈服强度为400pa，断裂伸长率为23％；所述立柱2的厚度为4.2mm。
47.所述立柱加强件3为半圆形管柱，半圆形直径为120mm，直径面为平板，半圆形管柱厚度为4.3mm，长度为360mm，其直径面平板与方管立柱贴合，设置于方管立柱背面(即远离行车道的一面)，半圆形管柱插入路基深度为自身长度的一半，所用不锈钢基材与三波板1同材质。
48.所述立柱弹性填充件4为环氧树脂弹性复合材料，它由弹性环氧树脂胶粘剂、3-5mm废旧橡胶颗粒、5-10mm玄武岩石料、1-3mm河沙和10-15mm短切碳纤维等材料按照质量比20：10：40：15：8均匀混合固化而成。立柱弹性填充件4通过在方管立柱中浇筑，压实和固化而成，立柱弹性填充件4的中点截面基本与路基顶面重合。
49.所述防阻块5的厚度为4.3mm，防阻块的宽边面分别与三波板和立柱通过连接螺栓8连接在一起，所用不锈钢基材与三波板1同材质。
50.所述防阻缓冲件包括高强不锈钢弹簧，垂直于三波板1方向，设置于防阻块5空腔内。高强不锈钢弹簧6-2的一端焊接在长方形不锈钢片材6-1上，长方形不锈钢片材6-1的长度与防阻块5高度相等，长方形不锈钢片材6-1设置在防阻块5空腔里，靠近远离三波板1的防阻块5的一侧，通过焊接与防阻块5结合在一起。共有2个长方形不锈钢片材6-1，分别设置在连接防阻块5与立柱2的连接螺栓8两侧。1个长方形不锈钢片材6-1上高强不锈钢弹簧6-2
为3条。
51.所述弹性环氧树脂胶粘剂由a、b两组分组成。a组分按质量份计的配方是：纳米橡胶改性环氧树脂40份、液态双酚f型环氧树脂45份、弹性改性剂15份、环氧活性稀释剂7份、消泡剂0.2份、分散剂0.2份；所述b组分按质量份计的配方是：聚酰胺环氧固化剂40份、聚醚胺环氧固化剂25份、芳香胺环氧固化剂8份、偶联剂1.5份。a、b两组分按质量比2:1混合均匀即得弹性环氧树脂胶粘剂。
52.实施例3:
53.低碳耐久型sb级防撞护栏，它由三波板1、立柱2、立柱加强件3、立柱弹性填充件4、防阻块5、防阻缓冲件、拼接螺栓7、连接螺栓8和立柱帽9等部件构成，除立柱弹性填充件外，其他所有部件均由不锈钢制备而成。
54.所述三波板1的厚度为3.5mm，所用不锈钢基材抗拉强度为700mpa，屈服强度为450mpa，断裂伸长率为20％；所述立柱2的厚度为4.0mm。
55.所述立柱加强件3为半圆形管柱，半圆形直径为120mm，直径面为平板，半圆形管柱厚度为4.0mm，长度为300mm，其直径面平板与方管立柱贴合，设置于方管立柱背面(即远离行车道的一面)，半圆形管柱插入路基深度为自身长度的一半，所用不锈钢基材与三波板1同材质。
56.所述立柱弹性填充件4为环氧树脂弹性复合材料，它由弹性环氧树脂胶粘剂、3-5mm废旧橡胶颗粒、5-10mm玄武岩石料、1-3mm河沙和10-15mm短切碳纤维等材料按照质量比25：15：30：10：5均匀混合固化而成。立柱弹性填充件4通过在方管立柱中浇筑，压实和固化而成，立柱弹性填充件4的中点截面基本与路基顶面重合。
57.所述防阻块5的厚度为4.0mm，防阻块的宽边面分别与三波板和立柱通过连接螺栓8连接在一起，所用不锈钢基材与三波板1同材质。
58.所述防阻缓冲件包括高强不锈钢弹簧，垂直于三波板1方向，设置于防阻块5空腔内。高强不锈钢弹簧6-2的一端焊接在长方形不锈钢片材6-1上，长方形不锈钢片材6-1的长度与防阻块5高度相等，长方形不锈钢片材6-1设置在防阻块5空腔里，靠近远离三波板1的防阻块5的一侧，通过焊接与防阻块5结合在一起。共有2个长方形不锈钢片材6-1，分别设置在连接防阻块5与立柱2的连接螺栓8两侧。1个长方形不锈钢片材6-1上高强不锈钢弹簧6-2可以为1条，也可以为无数条。
59.所述弹性环氧树脂胶粘剂由a、b两组分组成。a组分按质量份计的配方是：纳米橡胶改性环氧树脂50份、液态双酚f型环氧树脂50份、弹性改性剂20份、环氧活性稀释剂10份、消泡剂0.3份、分散剂0.3份；所述b组分按质量份计的配方是：聚酰胺环氧固化剂50份、聚醚胺环氧固化剂30份、芳香胺环氧固化剂10份、偶联剂2份。a、b两组分按质量比2:1混合均匀即得弹性环氧树脂胶粘剂。
60.以上实施例1-3中：所述三波板1的规格为标准规格4320mm*506mm*85mm(长*宽*高)；所述立柱2为方管立柱，规格为120mm*120mm*2350mm(边*边*高)，所用不锈钢基材与三波板同材质，立柱间距为2000mm，立柱垂直插入路基深度为1400mm；所述防阻块5为长方形管柱，规格为400mm*120mm*165mm(高*宽*长)；所述弹性改性剂为具有主链为聚氨酯链段和端基为环氧基团的液体聚合物。
61.以上实施例1-3中所述的低碳耐久型sb级防撞护栏，其施工方法包括以下施工工
序：
62.(1)立柱放样。立柱安装位置应根据设计图进行放样。(2)立柱安装。在立柱安装位置先挖一个长*宽*高约300-400mm*300-400mm*150-200mm的路基坑，然后将路基坑底部压实，接着将立柱按设计要求采用打入法牢固地将立柱打入路基中，达到设计深度，并与路面垂直，最后将立柱四周的路基坑用路基材料填平压实。(3)立柱弹性填充件浇筑成型。在拌合容器中先将弹性环氧树脂胶粘剂a、b两组分按质量比2:1混合均匀，然后按质量配比将所需废旧橡胶颗粒、玄武岩石料、河沙和短切碳纤维等材料加入拌合容器中搅拌混合均匀，然后将所得混合物浇筑在立柱空腔中压实，室温固化成型。(4)安装防阻块和防阻缓冲件。首先将防阻块通过连接螺栓固定于三波板与立柱之间，然后将防阻缓冲件采用焊接的方式固定于防阻块空腔中相应的位置。(5)三波板安装。三波板通过拼接螺栓相互拼接，并由连接螺栓固定于立柱上。三波板搭接方向应按照行车方向第一块压在第二块上，第二块压在第三块上，依此类推，形成连续波形梁。(6)立柱加强件安装。将立柱加强件的直径面平板与方管立柱贴合，设置于方管立柱背面(即远离行车道的一面)，采用打入法将立柱加强件打入路基中，打入深度为自身长度的一半，最后将周围路基压实。(7)调整线形。对波形梁全线线性应进行细致调整，全线线性达到要求后，再拧紧螺栓，安装立柱帽。立柱帽全部安装完成后，低碳耐久型sb级防撞护栏施工即完成。
63.上面结合实施例对本发明的实例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出的各种变化，也应视为本发明的保护范围。