羅斌、朱圣敏

（贛州市公路發(fā)展中心南康分中心，江西 南康 341400）

0 引言

在新時(shí)期背景下，隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，在橋梁加固項(xiàng)目工程中越來(lái)越多的新型技術(shù)得以應(yīng)用。超強(qiáng)高韌性樹脂混凝土技術(shù)作為非常新型的一項(xiàng)技術(shù)，該技術(shù)的應(yīng)用能夠提高橋梁加固的整體質(zhì)量，對(duì)推動(dòng)橋梁工程的穩(wěn)定性以及安全性有著很大的幫助。

1 超強(qiáng)高韌性樹脂混凝土介紹

超強(qiáng)高韌性樹脂混凝土材料是應(yīng)用較早的一種環(huán)氧灌漿料之一，能夠達(dá)到高精度、高負(fù)荷的要求，是目前廣泛使用的聚合物灌漿施工材料之一，其應(yīng)用常見的結(jié)構(gòu)黏結(jié)、荷載轉(zhuǎn)移、固定、防腐蝕、填充混凝土空洞、錨錠以及固定機(jī)械，能夠有效提升結(jié)構(gòu)承載性能。

1.1 特點(diǎn)

其一，抗拉、抗撓性效果良好，可以將工作運(yùn)行的負(fù)載傳輸?shù)搅后w結(jié)構(gòu)上，從而全面提升承載性能，防止發(fā)生裂紋問(wèn)題，增加結(jié)構(gòu)的黏結(jié)性，不會(huì)發(fā)生嚴(yán)重病害問(wèn)題，滿足交通運(yùn)行的質(zhì)量。其二，高溫條件下，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度下降并不明顯，使用效果良好。即使梁體結(jié)構(gòu)處于較高溫度條件下，依然能夠?qū)崿F(xiàn)荷載傳輸和運(yùn)行。其三，黏結(jié)性比較高。該材料使結(jié)構(gòu)整體性能得到提升，整體受力條件良好，不會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的質(zhì)量問(wèn)題和缺陷，從而可以滿足運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)。其四，流動(dòng)性高。該材料通過(guò)施工方式設(shè)備注入結(jié)構(gòu)內(nèi)，具備一定流動(dòng)性，填充整個(gè)作業(yè)的空間，促進(jìn)整體受力條件水平提升。其五，彈性模量性能高，該材料的彈性模量好，抵抗外部荷載能力好，不會(huì)發(fā)生變形問(wèn)題。其六，抗蠕變性好。即使在長(zhǎng)期運(yùn)行下，依然能夠達(dá)到運(yùn)行的標(biāo)準(zhǔn)。其七，耐化學(xué)品腐蝕效果好，即使長(zhǎng)期曝露在無(wú)機(jī)酸、強(qiáng)堿、油等條件下，結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度也不會(huì)產(chǎn)生任何不良影響。其八，早期結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高。在施工后，短時(shí)間內(nèi)就可以開放交通運(yùn)行，不會(huì)給交通帶來(lái)過(guò)大的負(fù)面影響。其九，預(yù)包裝，防止存在材料使用錯(cuò)誤的情況，不會(huì)影響工程的質(zhì)量[1]。

1.2 加固原理

環(huán)氧樹脂主要是在分子結(jié)構(gòu)內(nèi)包含有兩個(gè)及以上的環(huán)氧基，在加入適宜的化學(xué)試劑的條件之下，可以制作成為三維交聯(lián)狀固化物的總稱。這種材料包含的類型比較多，其分子量為低聚物，有些情況和固化的環(huán)氧樹脂存在不同，也就是低環(huán)氧樹脂的低聚物。環(huán)氧樹脂為從液態(tài)到黏稠態(tài)、固態(tài)多類型的物質(zhì)。單獨(dú)使用的環(huán)氧樹脂很多是沒有直接使用價(jià)值的，只有和固化劑反應(yīng)才能直接形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的不熔聚合物的形式，且會(huì)有直接的利用價(jià)值?；诖耍h(huán)氧樹脂固化物的性能與固化劑有著直接關(guān)系，從這個(gè)方面分析，環(huán)氧樹脂主要是熱固性的樹脂材料，為有機(jī)物高分子聚合物的材料類型。從混凝土結(jié)構(gòu)部件的情況分析，了解計(jì)算結(jié)論以及受力條件要素，使用MPC 超強(qiáng)高韌性樹脂混凝土外包結(jié)構(gòu)強(qiáng)度達(dá)到要求，能夠有效保護(hù)結(jié)構(gòu)的完整性，結(jié)構(gòu)承載性能符合標(biāo)準(zhǔn)要求，對(duì)于全面提高總體的運(yùn)行效果有重要幫助[2]。

2 試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)

環(huán)氧樹脂混凝土材料的主要優(yōu)勢(shì)就是強(qiáng)度性能高、耐久性好，抗疲勞特性以及黏結(jié)性都非常高，完全可以滿足實(shí)際應(yīng)用的需要，特別是在大跨度尺寸的鋼梁橋面鋪裝中，可以達(dá)到非常好的應(yīng)用效果。但是經(jīng)過(guò)固化處理之后的環(huán)氧樹脂膠黏劑的材料性質(zhì)相差比較大，柔韌性較差且成本過(guò)高，同時(shí)容易出現(xiàn)環(huán)氧樹脂混合料的鋪裝鋼橋面發(fā)生開裂問(wèn)題，給整個(gè)橋面鋪裝層的結(jié)構(gòu)造成不利的影響，極大影響橋梁的正常使用。對(duì)于環(huán)氧樹脂的改性方面來(lái)說(shuō)，很多研究人員開始了全面的試驗(yàn)與分析，并展開深入的試驗(yàn)研究，特別是針對(duì)環(huán)氧樹脂的改性方面，取得了一定的成果和價(jià)值。從目前來(lái)說(shuō)，為了保證橋面鋪裝施工的質(zhì)量合格，針對(duì)復(fù)合材料的設(shè)計(jì)工作顯得非常重要，如果只是應(yīng)用單純的環(huán)氧樹脂材料，則難以達(dá)到韌性、強(qiáng)度、耐熱性方面的要求，所以還要做出必要的改進(jìn)和調(diào)整，以適應(yīng)當(dāng)前的使用需要。

但是，在環(huán)氧樹脂材料的韌性提高之后，會(huì)導(dǎo)致其耐熱性、強(qiáng)度等下降，難以滿足使用的要求，需要及時(shí)做出改進(jìn)與調(diào)整。此次研究就是根據(jù)環(huán)氧樹脂韌性差、脆性大等方面的缺陷，一方面結(jié)合具體情況進(jìn)行聚氨酯互穿增韌處理，保證結(jié)構(gòu)的柔韌性符合要求，發(fā)揮出聚氨酯改性環(huán)氧樹脂的強(qiáng)度高、耐高溫、收縮率比較低等特性，同時(shí)還保證其抗延展性、柔韌性以及抗老化的性能合格。另一方面，需要加入必要的添加劑以及固化劑，在保障經(jīng)濟(jì)性的條件下，還能夠保證樹脂膠粘劑的固化效果合格，這對(duì)于提高結(jié)構(gòu)的抗裂性存在直接影響。通過(guò)這樣的處理方式，環(huán)氧樹脂混合路面結(jié)構(gòu)性能提升比較明顯，延長(zhǎng)了使用壽命，還能夠降低維護(hù)與管理成本。通過(guò)應(yīng)用正交試驗(yàn)的方式確定膠粘劑的配方和比例，通常要經(jīng)過(guò)如下步驟：首先選擇合適的材料，其次進(jìn)行材料性能的檢測(cè)，明確膠粘劑的組分以及加入比例等參數(shù)，最后需要結(jié)合試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)和要求優(yōu)化用量和比例，提高性能參數(shù)[3]。

3 加固施工技術(shù)

在超強(qiáng)高韌性樹脂混凝土技術(shù)應(yīng)用的階段中，對(duì)需要加固的橋梁表面進(jìn)行處理，并且將相關(guān)的掛鉤網(wǎng)布設(shè)完畢，再進(jìn)行混凝土澆筑施工。

3.1 梁表面處理

通過(guò)人工或者小型工器具的方式實(shí)現(xiàn)梁體結(jié)構(gòu)的鑿毛處理，在現(xiàn)場(chǎng)施工前，必須做好混凝土結(jié)構(gòu)疏松結(jié)構(gòu)的清理，將連接的界面進(jìn)行鑿毛處理，以保證MPC 超強(qiáng)高韌性樹脂混凝土黏結(jié)性能滿足要求。鑿毛工作全部完成后，再使用超高壓水槍把表面存在的水泥浮漿、灰塵、疏松的顆粒、油質(zhì)等雜物全部清理干凈，確保結(jié)構(gòu)部件和新加入的超強(qiáng)高韌性樹脂混凝土材料有效連接，使其性能得到很大提升。對(duì)于結(jié)構(gòu)部件的表面存在嚴(yán)重污漬問(wèn)題，需要使用砂輪機(jī)進(jìn)行打磨處理，確保表面的質(zhì)量合格，提高運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)。

3.2 構(gòu)件掛鋼筋網(wǎng)

根據(jù)設(shè)計(jì)方案的標(biāo)準(zhǔn)要求，在結(jié)構(gòu)基面處理后，就要開始安裝鋼筋網(wǎng)的結(jié)構(gòu)。在安裝作業(yè)開始前，需要先進(jìn)行定位放線作業(yè)，并且將鋼筋網(wǎng)片從一側(cè)到另外一側(cè)進(jìn)行設(shè)置與安裝施工。為了確保鋼筋和原結(jié)構(gòu)部件的連接效果合格，應(yīng)該間隔30～40cm 就要布置一根膨脹螺栓或者植筋，以實(shí)現(xiàn)鋼筋網(wǎng)片的固定處理。螺栓的埋設(shè)深度根據(jù)間隔距離設(shè)定，達(dá)到鋼筋網(wǎng)片的連接性能要求，提升工程質(zhì)量。

3.3 模板安裝

從梁體結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)分析，了解加固的標(biāo)準(zhǔn)要求，發(fā)揮出超強(qiáng)高韌性樹脂混凝土施工技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，體現(xiàn)出該材料的黏結(jié)性特點(diǎn)。

模板的結(jié)構(gòu)尺寸要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工要求進(jìn)行下料，首先需要明確模板的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求，保證施工環(huán)節(jié)達(dá)到穩(wěn)定性的標(biāo)準(zhǔn)，不能因?yàn)闈仓拳h(huán)節(jié)施工導(dǎo)致其發(fā)生變形的問(wèn)題；然后在模板表面鋪貼一層加厚的聚酯板，確保脫模環(huán)節(jié)不會(huì)出現(xiàn)模板黏結(jié)力過(guò)強(qiáng)的情況，脫模施工順利進(jìn)行。模板安裝作業(yè)階段，要在梁體旁邊使用螺栓以及鐵絲進(jìn)行固定處理，達(dá)到設(shè)計(jì)方案的要求。模板連接的部位做好縫隙的控制，使用聚氨酯泡沫膨脹劑填充處理，達(dá)到全面封閉的狀態(tài)，不會(huì)發(fā)生漏漿問(wèn)題[4]。

3.4 復(fù)合材料澆筑

將攪拌達(dá)到均勻性要求的復(fù)合材料使用灰桶提升到施工作業(yè)的部位上，然后應(yīng)用高位漏斗把材料直接放入模板結(jié)構(gòu)的內(nèi)側(cè)。通過(guò)材料自留的方式緩慢加注到模板結(jié)構(gòu)內(nèi)。在現(xiàn)場(chǎng)施工環(huán)節(jié)，需要人員在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用鋼筋小鉤以加速材料的流動(dòng)。復(fù)合材料的澆筑環(huán)節(jié)，各個(gè)點(diǎn)位都要采取人工方式實(shí)施檢測(cè)工作，各個(gè)結(jié)構(gòu)沒有發(fā)生空洞、不飽滿等問(wèn)題。值得注意的是，在材料澆筑階段需要嚴(yán)格控制好材料澆筑量，避免材料量澆筑過(guò)大而引起的混凝土冒漿等問(wèn)題影響到工程的其他性能。

3.5 固化

超強(qiáng)高韌性樹脂混凝土在澆筑施工之后，不需要使用其他的輔助固化方式就可以完成自固化的處理，灌漿施工完成之后也不需要進(jìn)行養(yǎng)護(hù)即可達(dá)到工程的標(biāo)準(zhǔn)要求。

3.6 脫模清潔

結(jié)合施工工期要求，確定合適的施工計(jì)劃，一般需要在脫模之后的第二天就要開始清潔處理。脫模完成之后，原聚酯薄膜會(huì)黏附在MPC 固化結(jié)構(gòu)的表面，由于結(jié)構(gòu)厚度和透明性的特點(diǎn)不需要進(jìn)行處理，以保證結(jié)構(gòu)的性能符合工程要求。

4 質(zhì)量控制要點(diǎn)

在材料的攪拌環(huán)節(jié)，任何工具和設(shè)備都要做好控制，防止水分滲入內(nèi)部。

4.1 流動(dòng)性

壓差符合要求的情況下，應(yīng)用合適的模板材料，灌漿材料自重影響下會(huì)在縫隙不足30mm 的空間內(nèi)流動(dòng)，其流動(dòng)的距離會(huì)受到縫隙、填料加入比例、流體靜壓差等方面因素的影響。填料加入的比例較小可以提高流動(dòng)性，但是如果不能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)比例要求，則會(huì)給材料力學(xué)性能帶來(lái)不利影響。

4.2 適用期

適用期是樹脂和硬化劑從攪拌開始到灌漿材料在縫隙內(nèi)流動(dòng)的工作時(shí)間，一般為30～40min。如果在施工中存在一定時(shí)間的耽擱，容易造成灌漿材料的流動(dòng)性能不足而無(wú)法達(dá)到工作性能標(biāo)準(zhǔn)。溫度較高的情況下，容易造成材料性能降低，而反應(yīng)熱會(huì)促使這一過(guò)程的發(fā)生，所以攪拌時(shí)間控制在15～20min 之間。如果有選擇的余地，盡量不要使用泵送環(huán)氧灌漿材料。泵送的優(yōu)勢(shì)就是節(jié)約勞動(dòng)力，同時(shí)可以快速將材料傳輸?shù)绞┕の恢蒙?，但是泵送時(shí)材料和管道會(huì)存在摩擦性作用，導(dǎo)致材料溫度升高比較明顯，所以適用期會(huì)縮短。機(jī)械發(fā)生故障問(wèn)題或者堵塞而引發(fā)的泵送中斷，其產(chǎn)生的危害性是巨大的。泵和管的清潔難度較高，但是有些結(jié)構(gòu)必須使用泵送方式，需要加強(qiáng)控制，以達(dá)到施工質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)[5]。

4.3 材料保管

干燥、室溫和未開封的原始包裝容器內(nèi)，有效期12 個(gè)月。

4.4 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)試塊制作

在施工現(xiàn)場(chǎng)需要制作方塊，并且及時(shí)送檢。模板表面涂刷一層油脂材料，試塊的制作需要使用抹刀導(dǎo)引處理，從一側(cè)到另外一側(cè)開始灌注施工；使用細(xì)圓棒進(jìn)行邊角部位的振搗處理，然后從外側(cè)敲擊模板，以去除內(nèi)部的空氣；在頂部標(biāo)記好澆筑時(shí)間與日期。

5 橋跨結(jié)構(gòu)加固前后的荷載試驗(yàn)對(duì)比分析結(jié)果

5.1 交通影響

在城市立交橋進(jìn)行加固施工，因?yàn)橐鼡Q橋面的結(jié)構(gòu)，所以必須進(jìn)行短時(shí)間內(nèi)的封閉交通管理。但是城市交通不能中斷，因此應(yīng)用超強(qiáng)高韌性樹脂混凝土進(jìn)行加固施工，養(yǎng)護(hù)施工以及操作與拌和更加方便，流動(dòng)性好，在城市主干道建設(shè)時(shí)應(yīng)用效果良好。

5.2 加固施工

新型復(fù)合加固材料準(zhǔn)備和制作比較方便，保證配合比的情況下流動(dòng)性滿足要求，密實(shí)度較高，模板與灌注環(huán)節(jié)要求也比較低，加固結(jié)構(gòu)與材料的黏結(jié)效果良好，操作方便快捷，運(yùn)行可靠性、穩(wěn)固性高。

5.3 加固效果

加固前后經(jīng)過(guò)荷載試驗(yàn)檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)應(yīng)用超強(qiáng)高韌性樹脂混凝土進(jìn)行橋跨結(jié)構(gòu)加固處理，剛度與強(qiáng)度性能合格，整體剛度提升24%左右。

6 結(jié)論

綜上所述，橋梁運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)的情況下，承載性能降低明顯，造成維修工作量較大，而應(yīng)用超強(qiáng)高韌性樹脂混凝土進(jìn)行加固施工，技術(shù)水平較高，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與剛度合格，還有較高經(jīng)濟(jì)價(jià)值，所以未來(lái)必然會(huì)有更加廣闊的應(yīng)用空間。通過(guò)研究分析，得出以下結(jié)論：

其一，在常溫條件之下（20～25℃），在壓實(shí)工作結(jié)束的4h 之后就能夠開放交通通行，所以在進(jìn)行環(huán)氧樹脂路面施工的過(guò)程中，加強(qiáng)溫度控制顯得非常重要，確保環(huán)境溫度不能小于10℃。結(jié)合不同環(huán)境的溫度條件，開放交通的時(shí)間也會(huì)有所差異。環(huán)氧樹脂混合料在制作環(huán)節(jié)，攪拌時(shí)間控制在15min 以內(nèi)，從攪拌完畢到攤鋪施工結(jié)束，時(shí)間不能超過(guò)45min。攤鋪結(jié)束后，應(yīng)該保證環(huán)氧樹脂的壓實(shí)處理符合工程要求，滿足結(jié)構(gòu)性能的要求。

其二，在界面處理研究環(huán)節(jié)，橫向輪碾壓沖擊施工結(jié)束后，對(duì)于損壞較為嚴(yán)重的豎向結(jié)構(gòu)部分，也可能出現(xiàn)兩者連接部位存在損壞的情況，應(yīng)該及時(shí)做出修補(bǔ)處理，以保證結(jié)構(gòu)的性能合格，接縫部分的質(zhì)量達(dá)標(biāo)，不會(huì)影響工程的正常運(yùn)行。

其三，在底層結(jié)構(gòu)需要鋪設(shè)一層直徑為2.36mm的小碎石，保證混合料與鋼板層結(jié)構(gòu)的抗剪性能符合要求，不會(huì)影響工程的質(zhì)量。樹脂膠粘劑的鋪設(shè)量為0.8kg/m2，碎石用量為0.8kg/m2。這個(gè)環(huán)節(jié)的樹脂材料可以作為混合料的膠粘劑應(yīng)用，保證進(jìn)口材料的強(qiáng)度性能達(dá)到70%，符合工程的要求，但是在層間黏合的環(huán)節(jié)所應(yīng)用的膠粘劑還要深入研究。

其四，選擇不同形式的環(huán)氧樹脂膠粘劑材料是非常重要的，最終所制作的環(huán)氧樹脂混凝土?xí)泻艽蟮牟町愋裕愿鶕?jù)工程的使用需要，選擇符合要求的環(huán)氧樹脂膠粘劑材料，在溫度條件之下其動(dòng)態(tài)模量變化比較明顯，所以相同荷載的條件之下不會(huì)發(fā)生過(guò)大的變形，同時(shí)還有較高的抗疲勞效果，完全能夠符合工程的運(yùn)行要求，各項(xiàng)性能參數(shù)達(dá)標(biāo)，沒有任何質(zhì)量問(wèn)題和缺陷，確保橋梁工程的質(zhì)量符合要求。