淺析環(huán)氧樹脂在橋梁加固中的應(yīng)用

王宏偉

（陽泉公路分局平定段，山西 陽泉 045200）

1 引言

1.1 環(huán)氧樹脂概述

由于環(huán)氧樹脂具有強(qiáng)度高、耐老化、抗腐蝕、水密性高等特點(diǎn)，所以被廣泛應(yīng)用在土木工程建設(shè)中，在橋梁加固中也得到了普遍的應(yīng)用，現(xiàn)結(jié)合作者的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，舉例子加以說明。

1.2 常見橋梁病害

很多橋梁特別是修建于20世紀(jì)六七十年代的橋梁，由于當(dāng)時(shí)采用混凝土的標(biāo)號相對較低、施工工藝也相對落后，所以，在抗腐蝕方面較為不足，很多大橋在經(jīng)過十幾年的運(yùn)營后，雨水經(jīng)常侵蝕橋梁的部位，會不同程度地出現(xiàn)鋼筋混凝土損壞的現(xiàn)象，嚴(yán)重影響到橋梁的使用，為了阻止此類病害的進(jìn)一步發(fā)展，延長橋梁的使用壽命，近幾年施工人員采用環(huán)氧樹脂加固法加固了多座橋梁，取得了較好的效果，消除了安全隱患。

2 橋梁加固實(shí)例二——鎖簧溝2#橋、石1#橋等橋的加固工程

2.1 鎖簧溝橋的概述

國道207線平定段是連接陽泉及昔陽的重要通道，在其K954+600～K954+963段總共有中小型橋梁11座，其中鋼筋混凝土板式橋7座，石拱橋5座，這些橋梁修建于1980年，并且都架設(shè)在鎖簧溝內(nèi)的鎖簧河上，至今已運(yùn)營近30年，為國家特別是陽泉及昔陽的經(jīng)濟(jì)建設(shè)立下了汗馬功勞。然而這些橋自20世紀(jì)90年代以來相繼發(fā)現(xiàn)存在同一種病害，嚴(yán)重影響到橋梁的安全運(yùn)營，必須加以徹底修復(fù)。

2.2 病害現(xiàn)象

這些鎖簧溝橋的主要病害有兩種：病害一，幾乎所有鎖簧溝橋的墩臺身無論是片石砌體結(jié)構(gòu)的，還是混凝土結(jié)構(gòu)的，在與流水經(jīng)常接觸的部位，都有不同程度的腐蝕現(xiàn)象，最深的達(dá)30 cm。病害二，80%的鋼筋混凝土行車道板邊，相繼出現(xiàn)裂縫，并且愈演愈烈，直至混凝土剝離、脫落、露筋及銹蝕現(xiàn)象十分嚴(yán)重。這些病害已經(jīng)嚴(yán)重影響到橋梁的正常使用，危及過往車輛及行人的安全。

2.3 病害產(chǎn)生的原因

病害一，由于發(fā)生病害的部位與流水經(jīng)常接觸的部位一致，所以斷定此類病害肯定與流水有關(guān)系，經(jīng)過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，這些橋的上游有硫酸廠及硫脲廠，由于這些廠的非法排放致使河流中含有一些腐蝕性的酸性物質(zhì)，長期與片石砌體及混凝土中的石灰石發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，將石灰石逐漸腐蝕掉，形成位置與流水一致的坑洞，為此，只要將片石及混凝土墩臺身與流水隔離就可以防治此類病害。

病害二，由于較早的行車道板混凝土標(biāo)號較低，抵御自然侵蝕的能力也就低，由于受到雨雪、陽光、風(fēng)及凍融等因素的侵蝕，使得溶著氧氣的水滲透進(jìn)混凝土，一是與結(jié)構(gòu)鋼筋相遇，致使鋼筋銹蝕體積膨脹，二是過冬時(shí)這些滲透水產(chǎn)生凍脹，二者共同作用將混凝土保護(hù)層破壞。處置此類病害時(shí)，只要將行車道板與地表水隔離，防止水分的侵入就能防治此類病害。

2.4 病害處置及加固方法

病害一，在銹蝕的橋墩臺身周圍用鋼筋混凝土裙套將其包裹起來，然后在其上用環(huán)氧樹脂及玻璃纖維布采用三布四漿法將其封閉，徹底阻隔河流與墩臺身的接觸，從而防止此類病害的發(fā)生。

病害二，將嚴(yán)重銹蝕的混凝土保護(hù)層鑿除，并清除干凈后，用環(huán)氧樹脂砂漿修補(bǔ)平整，然后同樣用環(huán)氧樹脂漿液和玻璃纖維布采用三布四漿法將邊板纏裹，并在其邊緣用環(huán)氧樹脂砂漿做一道順?biāo)畮В粍t保護(hù)邊緣不受破壞，二則將水?dāng)r截在外，不讓其與混凝土接觸。

2.5 加固方法的要點(diǎn)

要點(diǎn)一在于密封性。徹底隔絕構(gòu)造物與外界特別是各類水的接觸，使得構(gòu)造物不再受水的侵蝕是關(guān)鍵。阻隔得越徹底，效果越好。

要點(diǎn)二在于耐久性。修補(bǔ)上的環(huán)氧樹脂砂漿以及粘貼的三布四漿與原有混凝土的黏結(jié)牢固不牢固是關(guān)鍵，這樣就要求在上環(huán)氧樹脂之前要對腐蝕的鋼筋進(jìn)行除銹，徹底鑿除松動(dòng)或損壞的混凝土，清除混凝土表面，并用丙酮等稀釋劑加以浸潤，而后再對環(huán)氧樹脂修補(bǔ)。黏結(jié)的越牢固，效果越好。

另外，環(huán)氧樹脂砂漿中砂的溫度，對環(huán)氧樹脂砂漿的凝固速度起到很大的影響，所以，要特別注意砂的溫度。

3 橋梁加固實(shí)例一——衛(wèi)東大橋加固工程

3.1 衛(wèi)東大橋概述

衛(wèi)東大橋位于307國道山西省平定縣境內(nèi)南川河上，橋梁全長139m，為6～20m鋼筋混凝土雙曲拱橋，橋面寬度為：凈7m+2×0.75 m；設(shè)計(jì)荷載：汽 -13（15），掛 -50（80）；設(shè)計(jì)洪水頻率為1/100。

3.2 病害現(xiàn)象

該橋修建于1968年，投入運(yùn)營后，基本保持良好狀態(tài)，但自20世紀(jì)80年代開始，橋梁兩側(cè)邊肋相繼出現(xiàn)裂縫，并且愈演愈烈，1996年經(jīng)過組織有關(guān)技術(shù)人員實(shí)地勘察，發(fā)現(xiàn)80%的邊肋都不同程度地出現(xiàn)裂縫，最嚴(yán)重的一道已發(fā)展為3 m長、3 mm寬，有的甚至將保護(hù)層混凝土剝離、脫落，嚴(yán)重影響到橋梁的使用壽命和安全運(yùn)營，存在很大安全隱患。

3.3 病害產(chǎn)生的原因

通過對邊梁的仔細(xì)研究和全天性觀測，發(fā)現(xiàn)邊梁損壞的原因。由于橋梁人行道部分為預(yù)制安裝挑梁形式，所以雨水順著人行道縫隙及邊緣流下，經(jīng)側(cè)墻到邊肋，沿邊肋到起拱線，再經(jīng)墩臺流入基礎(chǔ)，這樣就使得邊肋經(jīng)常受雨水的侵蝕。加之20世紀(jì)六七十年代橋梁設(shè)計(jì)采用的鋼筋混凝土標(biāo)號普遍不高，以及當(dāng)時(shí)施工技術(shù)的限制，使得混凝土的抗水和抗腐蝕能力嚴(yán)重不足，溶著氧氣的水滲透進(jìn)混凝土后與結(jié)構(gòu)鋼筋相遇，致使鋼筋銹蝕、膨脹，損壞混凝土保護(hù)層，產(chǎn)生此類病害。

3.4 病害處置及加固方法

病害處置的關(guān)鍵是將邊肋與空氣隔絕，阻止水分與邊肋混凝土接觸，徹底阻止鋼筋的銹蝕。為此工作人員采取將嚴(yán)重銹蝕的混凝土保護(hù)層鑿除，用環(huán)氧樹脂砂漿修補(bǔ)，將一般銹蝕的混凝土保護(hù)層裂縫用環(huán)氧樹脂漿液灌縫，隔絕其與外界的通道，然后用環(huán)氧樹脂漿液和玻璃纖維布采用三布四漿法將邊肋纏裹，并在其外側(cè)用環(huán)氧樹脂砂漿做一道水帶，一則可以起到將側(cè)墻下來的水?dāng)r截，在不經(jīng)過邊肋的前提下引到起拱線部位，二則可以起到保護(hù)加固三布四漿邊緣的作用。通過1994年采用此種加固方法，十幾年的運(yùn)行到現(xiàn)在還良好。

3.5 加固方法的要點(diǎn)

要點(diǎn)一在于隔絕與外界的聯(lián)系，使得邊梁不再受雨水的侵蝕或增加邊梁對雨水的抗抵能力，這樣就要求在用環(huán)氧樹脂漿液灌縫和三布四漿纏裹邊梁時(shí)要注意灌漿的飽和和刷漿的均勻上下工夫。

要點(diǎn)二在于修補(bǔ)上的環(huán)氧樹脂的原因與混凝土的黏結(jié)牢固問題。這樣就要求在上環(huán)氧樹脂之前要對腐蝕的鋼筋進(jìn)行除銹，徹底鑿除松動(dòng)或損壞的混凝土，并用環(huán)氧樹脂漿液均勻徹底地涂刷一遍，在其完全凝固結(jié)束前，將環(huán)氧樹脂砂漿抹上，若砂漿較厚，可等上一層凝固一下后再上第二遍砂漿。

另外，環(huán)氧樹脂砂漿中砂的溫度，對環(huán)氧樹脂砂漿的凝固速度起到很大的影響，所以，要特別注意砂的溫度。

4 環(huán)氧樹脂常用修補(bǔ)法

環(huán)氧樹脂在橋梁中常用的有3種方法：“灌縫法”、“三布四漿法”及砂漿（或混凝土）修補(bǔ)法。為更好地應(yīng)用，現(xiàn)將“三布四漿法”的施工方法及步驟作一簡單介紹:

4.1 施工準(zhǔn)備

（1）環(huán)氧樹脂：選用E-44環(huán)氧樹脂。

（2）選用固化劑：根據(jù)環(huán)保需要，選用環(huán)氧樹脂專用固化劑T31。

（3）選用稀釋劑：為降低環(huán)氧樹脂的黏度，必須用乙醇或丙酮稀釋。

（4）玻璃絲布：采用密度為10×10的中堿玻璃纖維布作加強(qiáng)層。

4.2 配合比準(zhǔn)備

初配：根據(jù)表1及本工程施工的條件，進(jìn)行試配及試驗(yàn)。

表1 配合比

試配：根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果確定最終環(huán)氧樹脂配比。

施工時(shí)注意事項(xiàng)：①每次的配制量應(yīng)在30 min內(nèi)用完，中途不得補(bǔ)加任何原料。②環(huán)氧樹脂的施工環(huán)境溫度以-15～30℃為宜。③施工后的樹脂在不低于-15℃的環(huán)境中固化2～4晝夜。

4.3 施工方法

4.3.1 施工條件

已有條件：檢查準(zhǔn)備施工的建筑物或已有的基層是否滿足施工條件。

環(huán)境條件：防腐材料施工要在干燥的天氣；不要將防腐材料及其附料暴露于持續(xù)溫度40℃的條件下。

4.3.2 清理基層

基層必須平整、堅(jiān)固、密實(shí)，強(qiáng)度符合設(shè)計(jì)要求，不得有起砂、脫殼、裂縫、蜂窩麻面等現(xiàn)象。對于不平整的基層要進(jìn)行處理，處理過的基層表面應(yīng)平整、干燥，在深度為20 mm的厚度層內(nèi)，含水率不應(yīng)大于6%；施工前要對基層表面采用手工或動(dòng)力工具打磨的方法清理，表面應(yīng)無水泥渣及疏松的附著物，保持潔凈狀態(tài)。

4.3.3 施工工藝

4.3.3.1 施工環(huán)境

施工環(huán)境溫度宜為-15～30℃，相對濕度不宜大于80%。施工環(huán)境溫度低于10℃時(shí)，應(yīng)采取加熱升溫措施。防腐蝕施工前，應(yīng)根據(jù)施工環(huán)境溫度、濕度、原材料及工作特點(diǎn)，通過試驗(yàn)選定適宜的施工配合比和施工操作方法后，方可進(jìn)行大面積施工。防腐蝕工程施工現(xiàn)場應(yīng)防風(fēng)塵。在施工及養(yǎng)護(hù)期間，應(yīng)采取防水、防火、防曝曬等措施；進(jìn)行防腐工程施工時(shí)，不得與其他工種進(jìn)行交叉施工。

4.3.3.2 施工順序

涂丙酮→涂樹脂膠→鋪貼第一層玻璃絲布→固化、修整→涂樹脂膠→鋪貼第二層玻璃絲布→固化、修整→涂樹脂膠→鋪貼第三次玻璃絲布→固化、修整→固化。

4.3.3.3 鋪貼玻璃絲布

本工程采用連續(xù)手糊法施工。底層涂料涂完后連續(xù)鋪貼玻璃絲布至設(shè)計(jì)層數(shù)；玻璃布必須浸泡在配好的環(huán)氧樹脂料中至完全浸透，拿出來要去掉過多的環(huán)氧樹脂料，使之存量在20%～25%；先均勻涂刷一層環(huán)氧樹脂漿液，隨即粘貼纖維增強(qiáng)材料，必須貼實(shí)，趕凈氣泡，其上再涂一層漿液，漿液應(yīng)飽滿；鋪完一層后，應(yīng)檢查質(zhì)量，當(dāng)有毛刺、脫層和氣泡等缺陷時(shí)，應(yīng)進(jìn)行修補(bǔ)；粘貼纖維布時(shí)，同層纖維增強(qiáng)材料的搭接寬度不應(yīng)小于100 mm；貼布原則大致是：先平面，后大面；先上后下，先里后外，先頂后墻；增強(qiáng)層鋪貼完成后，修整表面,并應(yīng)固化24 h。

4.3.3.4 質(zhì)量檢查

（1）外觀檢查：氣泡，表面允許最大氣泡直徑為5 mm，每平方米直徑不大于5 mm的氣泡少于3個(gè)；表面應(yīng)平整；涂層與基層的結(jié)合應(yīng)牢固，無分層脫層、纖維裸露、環(huán)氧樹脂結(jié)塊、異物夾雜、色澤明顯不均等現(xiàn)象。

（2）固化度的檢查：手觸襯里表面無黏感；用手或硬幣敲擊制品發(fā)出的聲音應(yīng)清脆。

4.3.4 安全生產(chǎn)保證措施

參加防腐蝕工程的施工操作和管理人員，施工前必須進(jìn)行安全技術(shù)教育，制訂安全操作規(guī)程；易燃、易爆和有毒材料不得堆放在施工現(xiàn)場，應(yīng)存放在專用庫房內(nèi)，并設(shè)專人管理。施工現(xiàn)場和庫房，必須設(shè)置消防器材；進(jìn)行防腐蝕施工時(shí)，操作人員必須穿戴防護(hù)用品，并按規(guī)定佩戴防毒面具；施工現(xiàn)場應(yīng)有通風(fēng)排氣設(shè)備，特別是管道等排風(fēng)不暢的部位施工時(shí)要采取有效的通風(fēng)措施。

5 結(jié)論

從20世紀(jì)90年代開始很多橋陸續(xù)采用此類方法進(jìn)行了修補(bǔ)加固，經(jīng)過十幾年的觀測，效果基本不錯(cuò)，達(dá)到了設(shè)計(jì)意圖和加固效果，值得加以推廣。