環(huán)氧樹(shù)脂混凝土在交通橋箱梁補(bǔ)強(qiáng)中的應(yīng)用

董獻(xiàn)國(guó) 李亞南

環(huán)氧樹(shù)脂混凝土在交通橋箱梁補(bǔ)強(qiáng)中的應(yīng)用

董獻(xiàn)國(guó) 李亞南

一、前言

環(huán)氧樹(shù)脂是一種無(wú)定形粘稠液體，沒(méi)有明顯的熔點(diǎn)，受熱變軟，逐漸熔化而發(fā)粘，不溶于水，輔以固化劑、增韌劑、稀釋劑，經(jīng)拌和后與水泥、砂石等填料混合，可拌制成一種特殊混凝土，具有振動(dòng)和易性好、強(qiáng)度高、硬化快、粘結(jié)力強(qiáng)、耐腐蝕、防水等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于結(jié)構(gòu)物的補(bǔ)強(qiáng)或加固。本文通過(guò)工程實(shí)例，闡述了環(huán)氧樹(shù)脂混凝土在橋梁錨固區(qū)補(bǔ)強(qiáng)中的應(yīng)用。

二、工程概況

某水利工程交通橋采用單箱多室現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，箱梁縱向預(yù)應(yīng)力均采用整聯(lián)通長(zhǎng)布設(shè)，梁端張拉。主梁采用C50強(qiáng)度等級(jí)混凝土，預(yù)應(yīng)力采用1×7-15.20-1860型高強(qiáng)度低松弛鋼絞線。主梁梁高1.8m，全寬15m。其中一聯(lián)主梁中腹板在張拉過(guò)程中，錨墊板突然變形、外裂并陷入混凝土中約4cm，錨墊板外側(cè)混凝土開(kāi)裂鼓出，鑿除錨墊板附近崩裂的表層混凝土后，發(fā)現(xiàn)崩裂的混凝土主要集中在錨墊板正面和側(cè)面，側(cè)面開(kāi)裂呈圓弧狀；從側(cè)面看錨墊板頭邊緣的混凝土面狀呈蜂窩狀，氣孔較多、個(gè)別氣泡較大，經(jīng)調(diào)查分析，該質(zhì)量事故的主要原因是錨墊板后方鋼筋密集，振搗不到位導(dǎo)致混凝土不密實(shí)。處理方案為：先對(duì)鋼絞線束逐根放張，鑿除錨墊板外側(cè)及周邊松散的混凝土，更換錨墊板，分層填塞搗實(shí)環(huán)氧樹(shù)脂混凝土，待補(bǔ)強(qiáng)后重新進(jìn)行張拉。

三、加固材料的采用

選用工程中經(jīng)常應(yīng)用的6101#（E41）環(huán)氧樹(shù)脂配制環(huán)氧樹(shù)脂膠。其主要優(yōu)點(diǎn)有：（1）具有優(yōu)越的耐化學(xué)穩(wěn)定性，對(duì)各種酸、堿以及有機(jī)溶劑都很穩(wěn)定，適合制作各種粘合劑；（2）固化后具有優(yōu)良的電氣絕緣性能，是一種良好的絕緣材料；（3）良好的加工工藝性和對(duì)鋼鐵、陶瓷、水泥、玻璃等具有高度粘接性；（4）固化收縮性小，尺寸穩(wěn)定性好；（5）澆筑體具有較高的力學(xué)性能。

2.固化劑

固化劑的主要作用是使熱塑性、線型環(huán)氧樹(shù)脂交聯(lián)成體型網(wǎng)狀巨大分子，成為不溶于水的硬化產(chǎn)物。工程上能夠在室溫下應(yīng)用的常見(jiàn)固化劑，只有多元胺類的脂肪族伯胺和酰胺中的少數(shù)幾個(gè)品種。本配合比所選用的固化劑為乙二胺，其分子式為：H2NCH2CH2NH2，比重O.8994，熔點(diǎn)為8.5℃，沸點(diǎn)為116℃，有較強(qiáng)的固化作用，較大的揮發(fā)性，固化時(shí)大量放熱。

3.增韌劑

增韌劑的加入能提高材料的延伸率和抗沖擊強(qiáng)度，相應(yīng)地也降低了環(huán)氧樹(shù)脂混凝土料的彈性模量，有利于降低環(huán)氧樹(shù)脂混凝土材料的內(nèi)應(yīng)力，提高了環(huán)氧樹(shù)脂混凝土料的抗破裂的能量。常用的有鄰苯二甲酸二丁脂、鄰苯二甲酸二辛脂、磷酸三丁脂等。本配合比所選用的增韌劑為二丁酯。

4.稀釋劑

添加稀釋劑的主要作用在于降低環(huán)氧樹(shù)脂粘度，便于膠粘劑浸潤(rùn)骨料、基層表面，提高粘結(jié)力，增加體積和填料含量，同時(shí)可以控制環(huán)氧樹(shù)脂與固化劑的反應(yīng)熱，延長(zhǎng)使用時(shí)間。常用稀釋劑有丙酮、甲苯、二甲苯等。

5.填料

（1）水泥采用42.5普通硅酸鹽水泥。

隨著時(shí)代的發(fā)展，生活壓力的增大，心理素質(zhì)教育顯得十分必要。在高校教學(xué)中，輔導(dǎo)員應(yīng)建立健全學(xué)生心理檔案，定期組織心理輔導(dǎo)活動(dòng)，結(jié)合社會(huì)發(fā)展特點(diǎn)和需要，引導(dǎo)學(xué)生以積極的態(tài)度面對(duì)生活中的困難。對(duì)于個(gè)別情況嚴(yán)重的學(xué)生，輔導(dǎo)員要多接觸，多給予關(guān)注，耐心開(kāi)導(dǎo)。

（2）粗細(xì)集料：為減少環(huán)氧樹(shù)脂混凝土的空隙，提高配合料的密實(shí)度，碎石選用10～20mm的級(jí)配碎石（碎石需清洗烘干后使用）；砂采用細(xì)度模數(shù)2.4～2.6中砂（砂的含泥量必須控制在2%以下，必要時(shí)可過(guò)篩后使用）。

四、投料順序

（1）將環(huán)氧樹(shù)脂與鄰苯二甲酸二丁脂、丙酮按試驗(yàn)配比比例混合，并充分?jǐn)嚢杈鶆蚣纯伞?/p>

（2）配制環(huán)氧砂漿。按比例依次將水泥、砂子加入環(huán)氧基液，并充分?jǐn)嚢璩烧吵頎睢?/p>

（3）配制環(huán)氧樹(shù)脂混凝土。將碎石按比例加入環(huán)氧砂漿，最后加入固化劑乙二胺并充分拌合即成環(huán)氧樹(shù)脂混凝土。

五、試驗(yàn)配合比及結(jié)果

試驗(yàn)配合比見(jiàn)表1，實(shí)際每組拌合量為20L，碎石均經(jīng)沖洗并烘干后使用，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。

表1 試驗(yàn)配合比（kg）

表2 試驗(yàn)結(jié)果

六、試驗(yàn)結(jié)果分析

1.抗壓強(qiáng)度

和普通水泥混凝土相比較，此次試驗(yàn)所配制的環(huán)氧樹(shù)脂混凝土的強(qiáng)度發(fā)展速度要快很多，4組試驗(yàn)中的24h抗壓強(qiáng)度均已滿足張拉要求，3d抗壓強(qiáng)度與28d抗壓強(qiáng)度的比值最低92.8%、最高95.0%，平均93.8%。由試驗(yàn)結(jié)果可知，砂率的高低對(duì)抗壓強(qiáng)度產(chǎn)生了較大的影響，這是因?yàn)殡S著砂率的降低，環(huán)氧樹(shù)脂、水泥和砂形成的環(huán)氧砂漿不能充分填充粗骨料間隙，填料所形成的骨架密實(shí)性變差，造成抗壓強(qiáng)度下降較為明顯（如圖1所示）。

圖1 砂率對(duì)抗壓強(qiáng)度的影響

2.抗折強(qiáng)度

碎石的摻入對(duì)環(huán)氧樹(shù)脂混凝土的抗折強(qiáng)度有顯著影響，當(dāng)碎石摻量為740kg/m3時(shí)，環(huán)氧樹(shù)脂混凝土28d抗折強(qiáng)度比摻量為588kg/m3時(shí)降低了32.7%。環(huán)氧樹(shù)脂混凝土的抗折強(qiáng)度主要來(lái)源于環(huán)氧樹(shù)脂固化時(shí)形成的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，而試驗(yàn)所用的碎石斷裂強(qiáng)度比固化的環(huán)氧樹(shù)脂低，隨著碎石摻量的增大，其斷裂面上的有效網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)逐漸減少，從而導(dǎo)致了抗折強(qiáng)度的降低（如圖2所示）。

圖2 碎石摻入量對(duì)抗折強(qiáng)度的影響

七、結(jié)語(yǔ)

環(huán)氧樹(shù)脂混凝土作為橋梁修補(bǔ)用材料，具有強(qiáng)度高、硬化快、粘結(jié)力強(qiáng)的特點(diǎn)，實(shí)際施工中采用2號(hào)配合比施工后，在修補(bǔ)應(yīng)急工程中使用效果良好。固化后的環(huán)氧樹(shù)脂混凝土對(duì)大氣、潮濕、化學(xué)介質(zhì)、細(xì)菌等都有較強(qiáng)的抵抗力。因此，環(huán)氧樹(shù)脂混凝土具有很好的應(yīng)用前景■

（作者單位：安徽省·水利部淮委水利科學(xué)研究院 230088）