改性環(huán)氧樹脂膠在橋梁裂縫中的應(yīng)用研究

楊江朋

摘要：裂縫是造成橋梁主要危害的原因，當(dāng)橋梁出現(xiàn)裂縫時(shí)，就需要對(duì)其進(jìn)行及時(shí)的修補(bǔ)工作。文章提出的改性環(huán)氧樹脂膠具有非常好的密封性能、收縮率小、粘接性能強(qiáng)、熱膨脹性能好等優(yōu)勢(shì)，將其運(yùn)用于橋梁裂縫中能夠發(fā)揮很好的修補(bǔ)效果。首先分析改性環(huán)氧樹脂膠的性能參數(shù)，然后分析將改性環(huán)氧樹脂應(yīng)用于橋梁裂縫申的施工工序和注意事項(xiàng)。最后研究了改性環(huán)氧樹脂膠的加固時(shí)間、溫度和配比對(duì)其運(yùn)用于橋梁裂縫中的性能影響。

關(guān)鍵詞：改性環(huán)氧樹脂膠;橋梁;裂縫;應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TQ332.5;TQ433.4*37文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1001-5922（2019）11-0010-06

1改性環(huán)氧樹脂膠的性能參數(shù)

改性環(huán)氧樹脂膠具有很多的非常良好的性能，其中粘接力度很強(qiáng)和密封性能很好這兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)使其在橋梁裂縫中應(yīng)用能夠發(fā)揮較好的作用。改性環(huán)氧樹脂膠主要由環(huán)氧樹脂和固化劑所組成，其中固化劑為乙二胺，這兩種主要材料的性能參數(shù)如表1和表2所示。

改性環(huán)氧樹脂膠的氧化樹脂和固化劑采用的配合比為100：8，通過對(duì)該改性環(huán)氧樹脂膠進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，測(cè)試其性能參數(shù)，實(shí)驗(yàn)環(huán)境是在23℃時(shí)測(cè)得的，其結(jié)果如表3所示。通過結(jié)果表明，將改性環(huán)氧樹脂膠運(yùn)用于橋梁裂縫中能夠到達(dá)技術(shù)要求。而且該配合比的改性環(huán)氧樹脂膠在某大橋維修中有過成功的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。

2應(yīng)用于橋梁裂縫的施工工序和注意事項(xiàng)

2.1施工工序

橋梁裂縫中通過使用改性環(huán)氧樹脂膠的施工工序包含著五個(gè)步驟，其工序步驟分別為對(duì)裂縫表面進(jìn)行處理、埋貼壓漿嘴、實(shí)驗(yàn)、灌漿和封閉。每一個(gè)工序都包含這一些詳細(xì)的小步驟，每一個(gè)步驟都有非常重要的作用。這五個(gè)工序只是大致施工內(nèi)容，其中具體的施工工序接下來將進(jìn)行闡述。

1）為了保證改性環(huán)氧樹脂膠的粘接性能，需要將裂縫區(qū)域進(jìn)行除污處理。于是首先需要將橋梁裂縫的兩側(cè)用磨光機(jī)進(jìn)行打磨，打磨的范圍為裂縫兩側(cè)5cm。然后再將打磨的范圍區(qū)域進(jìn)行丙酮清洗，要能夠保證打磨范圍的干凈、無殘余。

2）如果橋梁裂縫的深度是小于5mm的，且是橋梁的淺層出現(xiàn)裂紋，這樣的裂紋比較輕微，所以比較好容易處理，涉及到的工序比較少。對(duì)于這樣的裂縫首先需要用環(huán)氧樹脂液體在裂縫四周浸透，然后當(dāng)液體固化后，用改性的環(huán)氧樹脂膠涂在裂縫處即可。

3）接下來就是埋貼壓漿嘴。此時(shí)的裂縫深度是大于5mm的。通過30-50cm的距離布置壓漿嘴，再就是用環(huán)氧樹脂是裂縫進(jìn)行填充，即密封處理，此時(shí)要求密封的寬度是大于5cm的。其中，埋貼壓漿嘴的具體位置不能隨意選擇，需要綜合考慮橋梁裂縫的長(zhǎng)度、深度和形狀等，一般情況下，比較常見的安裝位置為裂縫的兩個(gè)端點(diǎn)和裂縫的空隙，因?yàn)檫@樣的布置方式能夠使改性環(huán)氧樹脂膠充分的填充掉裂縫。

4）環(huán)氧樹脂膠需要等其固化后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，需要檢查的內(nèi)容包括進(jìn)漿口、出液口和裂縫處的閉合狀況。其目的在于檢測(cè)橋梁裂縫的維修是夠滿足要求，是否存在漏氣現(xiàn)象，如果達(dá)到了要求說明施工合格，否則需要重新進(jìn)行維修。實(shí)驗(yàn)所用到的檢驗(yàn)漏氣方式為首先將出液口關(guān)閉，然后將提高裂縫內(nèi)的壓力到4kg/cm²，然后持續(xù)時(shí)間到2min，在此過程中沒有出現(xiàn)漏氣現(xiàn)象，則說明改性環(huán)氧樹脂膠的施工效果比較好，不然就出現(xiàn)了漏氣現(xiàn)象，則需要重新進(jìn)行封閉處理。還有一種情況就是存在不止一個(gè)出液口，橋梁的裂縫就不止一條了，其裂縫之間是存在連通的，這時(shí)就需要將出液口都關(guān)閉，然后能夠持續(xù)壓力并且沒有出現(xiàn)漏氣。一邊實(shí)驗(yàn)一邊需要做好實(shí)驗(yàn)記錄，以便后期查看。當(dāng)檢驗(yàn)合格之后，才能進(jìn)行改性環(huán)氧樹脂膠的灌漿工序。

5）在進(jìn)行灌漿工作時(shí)，需要滿足空氣壓力是大于或等于4kg/cm²。在灌漿過程中要一直關(guān)注壓漿嘴是否灌滿，當(dāng)確定灌滿之后要能夠及時(shí)的對(duì)出漿口進(jìn)行封閉，再將壓力提到4kg/cm²，然后至少持續(xù)5min。主要的施工工序已經(jīng)完成，需要等其自然凝固，一般情況下凝固時(shí)間為3d。

6）封閉工作已經(jīng)完成，但是還需要對(duì)整個(gè)橋梁裂縫進(jìn)行檢查，看似否存在還沒有維修的裂縫。檢查完畢之后如果沒有問題，就需要對(duì)施工過程中所使用到的設(shè)備進(jìn)行清理。即橋梁裂縫運(yùn)用改性環(huán)氧樹脂膠的施工工藝已經(jīng)全部結(jié)束。

2.2施工過程中的注意事項(xiàng)

為了保障改性環(huán)氧樹脂膠在橋梁裂縫的應(yīng)用效果，其施工過程就顯得尤為重要。在施工過程中應(yīng)該注意一下事項(xiàng)。

1）改性環(huán)氧樹脂膠的量要根據(jù)橋梁裂縫的大小進(jìn)行判斷，一般情況下是1～2kg比較好，因?yàn)楦男原h(huán)氧樹脂膠的量需要現(xiàn)用現(xiàn)配，超過2h后其性能就會(huì)降低，就會(huì)影響到應(yīng)用的效果。

2）當(dāng)改性環(huán)氧樹脂膠已經(jīng)配置好之后，需要將其分散堆放，不能出現(xiàn)堆制或者成桶的現(xiàn)象，因?yàn)檫@樣時(shí)就會(huì)導(dǎo)致膠的提前固化，從而不能在裂縫填充中使用，最好的存放方式就是使用廠口淺底的容器，方便攪拌和散熱。

3）溫度也會(huì)影響到施工的效果，所以在改性環(huán)氧樹脂膠的施工過程中，要能夠嚴(yán)格的控制溫度對(duì)施工質(zhì)量造成的影響，特別是有些地區(qū)的晝夜溫差比較的情況時(shí)。

4）改性環(huán)氧樹脂膠中有些成分可能會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生不適的影響，而且比較遇火時(shí)容易產(chǎn)生毒氣，所以在施工現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)該進(jìn)行通風(fēng)處理，以防護(hù)人員不適等現(xiàn)象。

5）對(duì)工具進(jìn)行清洗時(shí)，上面會(huì)存在固化后的膠而很難清洗干凈，此時(shí)不能用火將其燃燒干凈，這樣會(huì)造成毒氣，影響工作人員的身體健康，可以用二甲苯、甲苯等溶液進(jìn)行清洗，也可以將其加熱后再清洗。

3橋梁裂縫用改性環(huán)氧樹脂膠的影響因素分析

為了探討不同的條件影響改性環(huán)氧樹脂膠應(yīng)用于橋梁裂縫中的力學(xué)性能，于是本文通過不同的溫度、時(shí)間和配比，研究這三個(gè)不同條件下改性環(huán)氧樹脂的各種性能，從而有利于在橋梁裂縫加固中能夠根據(jù)不同的條件，選擇最有利于橋梁裂縫加固的改性環(huán)氧樹脂膠溫度、時(shí)間和配比。

3.1實(shí)驗(yàn)部分

本文選擇的改性環(huán)氧樹脂膠作為橋梁裂縫的補(bǔ)修材料，測(cè)試不同因素對(duì)改性環(huán)氧樹脂膠的應(yīng)用效果的影響研究，本文改性環(huán)氧樹脂膠性能測(cè)試的方法均參考表4中的規(guī)范。本文還研究了不同溫度對(duì)固化性能的影響，為了實(shí)驗(yàn)方便，沒有按照規(guī)范中的參考溫度，而是設(shè)置為20℃、30℃和40℃。當(dāng)溫度不變時(shí)，研究其他影響因素時(shí)所采用的的溫度為規(guī)范溫度23+2℃。

3.2結(jié)果與討論

圖1為不同溫度時(shí)，改性環(huán)氧樹脂膠的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率隨著固化時(shí)間變化的柱狀圖。從圖中可以看出，當(dāng)溫度升高時(shí)，固化時(shí)間少于3d時(shí)，改性環(huán)氧樹脂膠的拉伸強(qiáng)度是不斷提高的。溫度升高時(shí)斷裂伸長(zhǎng)率是有一個(gè)很大幅度的降低。

圖2為不同溫度下改性環(huán)氧樹脂膠的彎曲、壓縮和劈裂拉伸強(qiáng)度隨著固化時(shí)間的變化柱狀圖。從圖2中可以看出，當(dāng)溫度越來越高時(shí)，不管固化時(shí)間是多長(zhǎng)，大致上改性環(huán)氧樹脂膠的彎曲、壓縮和劈裂拉伸強(qiáng)度都會(huì)升高，所以為了能夠保證改性環(huán)氧樹脂膠的應(yīng)用性能，當(dāng)溫度比較低時(shí)，盡量不要對(duì)改性環(huán)氧樹脂膠進(jìn)行施工。因?yàn)闇囟缺容^低時(shí)，段時(shí)間內(nèi)是無法完全達(dá)到固化的，其所需的強(qiáng)度就會(huì)比較低不利于橋梁裂縫的修補(bǔ)。

圖3為不同固化時(shí)間時(shí)，改性環(huán)氧樹脂膠的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率隨著時(shí)間變化的柱狀圖。從圖3中可以看出，當(dāng)溫度為20℃時(shí)，拉伸強(qiáng)度與固化時(shí)間成正比關(guān)系，當(dāng)溫度為40℃時(shí)，拉伸強(qiáng)度與固化時(shí)間成反比關(guān)系。說明了溫度升高會(huì)造成固化的速度加快，但是溫度的升高，會(huì)對(duì)改性環(huán)氧樹脂膠最終的強(qiáng)度產(chǎn)生影響。因?yàn)樵诤线m的溫度情況下，改性環(huán)氧樹脂膠的固化時(shí)間越長(zhǎng)，其固化就會(huì)更加的完全，對(duì)膠的強(qiáng)度也會(huì)有所提高。而且，從圖中可以看出彈性模量能夠反映改性環(huán)氧樹脂膠固化的強(qiáng)度變化。

圖4為不同固化時(shí)間下改性環(huán)氧樹脂膠的彎曲、壓縮和劈裂拉伸強(qiáng)度隨著溫度變化的柱狀圖。從圖4中可以看出不同溫度下，改性環(huán)氧樹脂膠的彎曲、壓縮、劈裂拉伸強(qiáng)度的大小與固化時(shí)間基本上成正比的關(guān)系，即當(dāng)固化時(shí)間越長(zhǎng)時(shí)，彎曲、壓縮、劈裂拉伸強(qiáng)度會(huì)越大。

圖5為不同溫度時(shí)，改性環(huán)氧樹脂膠的粘接能力隨著固化時(shí)間變化的柱狀圖。從圖5中可以看出，當(dāng)固化時(shí)間為12h時(shí)，改性環(huán)氧樹脂膠的剪切能力與溫度成正比關(guān)系，當(dāng)固化時(shí)間為一天或一天以后時(shí)，存在溫度越高時(shí)，反而剪切強(qiáng)度越小。拉伸強(qiáng)度的變化趨勢(shì)與剪切強(qiáng)度差不多。出現(xiàn)這種現(xiàn)像的原因應(yīng)該是溫度升高后，會(huì)加快環(huán)氧樹脂和固化劑的固化速度，其強(qiáng)度就會(huì)提升，但是在后期的強(qiáng)度會(huì)因?yàn)闇囟冗^高，而產(chǎn)生提前老化的現(xiàn)象，所以其粘接性能就會(huì)出現(xiàn)降低的現(xiàn)象。

圖6為不同固化時(shí)間下改性環(huán)氧樹脂膠的粘接強(qiáng)度變化柱狀圖。從圖6中可以看出，當(dāng)溫度為20℃時(shí)，剪切強(qiáng)度與固化時(shí)間存在規(guī)律不明顯，但是拉伸強(qiáng)度大致上當(dāng)固化時(shí)間越來越長(zhǎng)時(shí)，拉伸強(qiáng)度會(huì)越來越大。當(dāng)溫度為40℃時(shí)，拉伸強(qiáng)度和壓縮強(qiáng)度會(huì)因?yàn)楣袒瘯r(shí)間越長(zhǎng)而降低，從而粘接能力與固化時(shí)間成反比關(guān)系。

圖7和圖8分別為不同配比下改性環(huán)氧樹脂膠的剪切強(qiáng)度和拉伸強(qiáng)度隨固化時(shí)間變化的柱狀圖，從圖7和圖8中可以看出，當(dāng)增加固化劑的含量時(shí)，就會(huì)縮短膠的固化時(shí)間，當(dāng)前期時(shí)對(duì)粘接強(qiáng)度的提高程度并不明顯，但是3d以后固化劑含量的增多就會(huì)提高粘接強(qiáng)度。

通過綜合上述實(shí)驗(yàn)的研究結(jié)果表明，當(dāng)固化時(shí)間和溫度增加時(shí)，改性環(huán)氧樹脂膠的粘接強(qiáng)度大致上是先增大后縮小。在固化前期時(shí)，固化劑含量的增多對(duì)不會(huì)導(dǎo)致粘接強(qiáng)度增強(qiáng)，而是在固化3d后，固化劑的含量增多，膠的粘接強(qiáng)度會(huì)增強(qiáng)。

4結(jié)語

綜上所述，改性環(huán)氧樹脂膠的密封性能和粘接性能非常地強(qiáng)，當(dāng)然還存在其他優(yōu)勢(shì)，將其運(yùn)用到橋梁裂縫中能夠發(fā)揮非常好的加固作用。通過對(duì)施工工藝和施工的注意事項(xiàng)，在進(jìn)行應(yīng)用改性環(huán)氧樹脂膠時(shí)能夠?qū)⑵涫┕ばЧF(xiàn)象出來，其施工質(zhì)量也會(huì)得以保證。最后通過實(shí)驗(yàn)對(duì)改性環(huán)氧樹脂膠的加固時(shí)間、溫度和配比進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)固化時(shí)間和溫度增加時(shí)，改性環(huán)氧樹脂膠的粘接強(qiáng)度大致上是先增大后縮小的趨勢(shì)，而且在固化初期，固化劑的含量不會(huì)對(duì)膠粘強(qiáng)度起到影響，當(dāng)固化時(shí)間達(dá)到3d時(shí)，就開始隨著固化劑的含量增多，膠粘強(qiáng)度就隨之增強(qiáng)。