趙豪

摘 要：橋梁結(jié)構(gòu)加固工程中，環(huán)氧樹脂由于其優(yōu)良的特性，得到了廣泛的應(yīng)用。基于此，在全面分析橋梁加固常用方法的基礎(chǔ)上，結(jié)合具體案例，提出了環(huán)氧樹脂混凝土處治方案，并對(duì)其施工技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行了分析與探討。

關(guān)鍵詞：環(huán)氧樹脂；橋梁加固；常用方法；工程概況

中圖分類號(hào)：U445.7? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：2096-6903（2023）11-0108-03

0 引言

隨著使用時(shí)間的增長(zhǎng)，橋梁結(jié)構(gòu)會(huì)逐漸趨于老化，并暴露出許多病害、損壞，若能采取適當(dāng)?shù)募庸谭椒?，則能夠有效地延長(zhǎng)橋梁的使用壽命、增強(qiáng)其使用性能。研究表明，環(huán)氧樹脂應(yīng)用于橋梁加固，能夠極大地提升橋梁的承載能力、耐久性，并且能夠很好地利用原有結(jié)構(gòu)，減小材料浪費(fèi)。相較于其他橋梁加固材料，環(huán)氧樹脂混凝土材料具有良好的粘結(jié)性能、較強(qiáng)的抗拉強(qiáng)度和耐腐蝕性，由于其初凝時(shí)間短，早期強(qiáng)度高，可快速達(dá)到強(qiáng)度要求，盡快開放交通，具有很強(qiáng)的應(yīng)用價(jià)值。

1 橋梁加固常用方法

1.1 壓力注漿法

壓力注漿法是指在一定壓力作用下，向裂縫內(nèi)部灌入注漿材料，在混凝土內(nèi)部，注漿材料將逐漸硬化，并和混凝土共同構(gòu)建成一個(gè)整體。在該裂縫修補(bǔ)方法中，修補(bǔ)裂縫主要依靠的是注漿材料的固化、粘結(jié)效果[1]。一般來(lái)講，壓力注漿法主要在深裂縫中使用，適用于0.2～0.5 mm寬裂縫。常用的化學(xué)注漿材料有環(huán)氧樹脂、聚氨酯等。

1.2 表面封閉法

表面封閉法是指為了修復(fù)微細(xì)裂縫，將一層防水涂膜均勻涂刷到混凝土表面，以此起到良好的修補(bǔ)效果。通過表面封閉法，可以有效避免空氣內(nèi)有害物質(zhì)通過混凝土裂縫引入內(nèi)部結(jié)構(gòu)，進(jìn)而造成更為嚴(yán)重的病害和損失[2]。通過表面封閉法，不僅可以有效封閉混凝土表面細(xì)小的裂縫，還可以保護(hù)混凝土注漿材料。

1.3 粘貼碳纖維布法

粘貼碳纖維布法主要用于0.5 mm寬以上的裂縫修補(bǔ)處理。通過粘貼碳纖維布，可以進(jìn)一步增強(qiáng)橋梁結(jié)構(gòu)的承載力。在施工時(shí)，需在裂縫部位通過結(jié)構(gòu)膠有效粘貼碳纖維材料。在彈性模量方面，相比碳纖維材料，鋼材的彈性模量偏低一些。但在抗拉強(qiáng)度方面，相比碳纖維材料，鋼材的抗拉強(qiáng)度僅為其10%。在質(zhì)量密度方面，相比碳纖維材料，鋼材卻為其4倍左右。

碳纖維材料的耐久性較好，且在修補(bǔ)加固橋梁混凝土結(jié)構(gòu)時(shí)，不會(huì)出現(xiàn)結(jié)構(gòu)質(zhì)量增加的情況。在修補(bǔ)0.5 mm寬以上混凝土裂縫時(shí)，需先注漿處理裂縫，隨后粘貼碳纖維布，這樣才能達(dá)到良好的加固效果。

1.4 電化學(xué)防護(hù)法

當(dāng)前，鋼筋混凝土防護(hù)處理多采用電化學(xué)脫氯、電化學(xué)沉積法、電化學(xué)再堿化的方式。這3種電化學(xué)防護(hù)法的原理類似，都是通過一個(gè)外部導(dǎo)體陽(yáng)極，在陽(yáng)極施加一個(gè)直流電流過混凝土，由此成為電化學(xué)電池的陰極鋼筋[3]。在修補(bǔ)處理鋼筋混凝土?xí)r，電流通過方法特點(diǎn)有如下4點(diǎn)：①利用鋼筋極化實(shí)現(xiàn)負(fù)電位。②由混凝土孔溶液內(nèi)將有害氯離子清除。③可做好堿度修復(fù)。④在混凝土裂縫內(nèi)沉積不溶性化合物。

2 工程概況

某公路橋梁工程建成通車多年，在行車荷載和自然因素的長(zhǎng)期作用下，橋梁伸縮縫出現(xiàn)了早期損壞。在伸縮縫方面，主要采用淺埋式異型鋼結(jié)構(gòu)伸縮縫，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)勘察可知，目前該伸縮縫已出現(xiàn)了翹曲現(xiàn)象，還由于雜物堵塞影響，其變形情況愈加嚴(yán)重，導(dǎo)致與路面連接并不平順。為了解決病害，修復(fù)伸縮縫裝置，必須采取切實(shí)可行的處治方案[4]。

在混凝土內(nèi)部注漿材料硬化后，其可以和混凝土共同構(gòu)建成一個(gè)完整的整體。橋梁混凝土裂縫修補(bǔ)中，其材料主要分為注漿材料和涂層材料，具體如表1所示。

根據(jù)本工程實(shí)際情況，決定采用環(huán)氧樹脂混凝土材料。作為一種聚合物混凝土，環(huán)氧樹脂混凝土的組成包括2部分，即有機(jī)物組分和無(wú)機(jī)物組分。膠凝材料主要是有機(jī)物組分，主要成分有環(huán)氧樹脂、稀釋劑、改性材料、固化劑等[5]。填充材料則主要是無(wú)機(jī)物組分，主要成分為水泥、粗細(xì)骨料。

環(huán)氧樹脂混凝土的特點(diǎn)有如下4點(diǎn)：①環(huán)氧樹脂混凝土初凝時(shí)間短，早期強(qiáng)度高，可快速達(dá)到強(qiáng)度要求，盡快開放交通。②環(huán)氧樹脂混凝土具有良好的粘結(jié)性能，材料粘結(jié)作用強(qiáng)。③環(huán)氧樹脂混凝土的抗拉強(qiáng)度高，且具有良好韌性。④環(huán)氧樹脂混凝土的耐腐蝕性強(qiáng)。

在環(huán)氧樹脂混凝土前期強(qiáng)度預(yù)測(cè)模型研究中，黃鈺桐等人進(jìn)行了抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，得出養(yǎng)護(hù)時(shí)間在24 h以內(nèi)，環(huán)氧樹脂混凝土的抗壓強(qiáng)度可超過養(yǎng)護(hù)規(guī)定的90%。

3 原材料選擇

結(jié)合工程實(shí)際，可采用雙酚A型環(huán)氧樹脂（E-44），主要組成包括：環(huán)氧氯丙烷、雙酚A。通過兩種物質(zhì)組成而成的一種粘度良好的液體材料，包裝時(shí)需選用密封容器，避光、避熱存儲(chǔ)。其檢測(cè)值如表2所示。

環(huán)氧樹脂混凝土所需摻加劑較多，包含稀釋劑、增韌劑、固化劑等。固化劑采用無(wú)水乙二胺，密度為0.90 g/mL，可溶于水。稀釋劑采用丙酮和二甲苯，其中，丙酮的密度0.789 g/mL，易溶于水；二甲苯的密度為0.89 g/mL，不溶于水。增韌劑采用鄰苯二甲酸二丁酯，其密度為1.049 g/mL，溶解度為0.04%，保證各類摻加劑的技術(shù)指標(biāo)均符合規(guī)定要求。

填料采用P.O25.5普通硅酸鹽水泥（袋裝），確保水泥質(zhì)量，不得出現(xiàn)結(jié)塊、受潮現(xiàn)象。骨料采用中砂、軋制碎石，且以石灰?guī)r為主。

4 配合比優(yōu)化設(shè)計(jì)

在配合比設(shè)計(jì)中，應(yīng)確定膠結(jié)料環(huán)氧樹脂與固化劑的比例，以保證施工單位現(xiàn)場(chǎng)有適宜的施工時(shí)間和硬化后的環(huán)氧樹脂混凝土的性能。固化劑用量過多，混凝土硬化將過快[6]。若施工人員來(lái)不及搗實(shí)，就會(huì)導(dǎo)致環(huán)氧樹脂混凝土將不密實(shí)，性能差。固化劑用量過少，就會(huì)導(dǎo)致混凝土硬化不完全，影響環(huán)氧樹脂混凝土的性能。為此，必須保證配合比設(shè)計(jì)合理、有效。

4.1 初步配合比設(shè)計(jì)

結(jié)合以往類似工程經(jīng)驗(yàn)，環(huán)氧混凝土初步配合比設(shè)計(jì)如表3所示。

4.2 優(yōu)化配合比設(shè)計(jì)

根據(jù)環(huán)氧混凝土初步配合比設(shè)計(jì)情況，進(jìn)行了環(huán)氧樹脂混凝土性能試驗(yàn)，并由此對(duì)配合比設(shè)計(jì)進(jìn)行了調(diào)整與優(yōu)化，以此減少樹脂用量，降低成本，優(yōu)化后的配合比設(shè)計(jì)如表4所示。

5 施工工藝流程

5.1 鋼結(jié)構(gòu)預(yù)加工

在本工程淺埋式伸縮縫鋼結(jié)構(gòu)當(dāng)中，選擇熱軋整體成型異型鋼材設(shè)計(jì)，其特點(diǎn)為密封性好、伸縮靈活，且能夠和橋面連接平順。在加工時(shí)，需嚴(yán)控質(zhì)量。

5.2 原伸縮縫處理

橋梁伸縮縫已損壞，需通過風(fēng)鎬順著邊線去除，清理干凈破碎后槽口內(nèi)的臨時(shí)填料。在整個(gè)破除環(huán)節(jié)，不允許破壞槽口以外的瀝青混凝土路面。此外，還要對(duì)槽口內(nèi)混凝土基礎(chǔ)、鋼筋等加以保護(hù)。鑿毛基礎(chǔ)混凝土表面浮漿，并清理干凈槽口內(nèi)雜物[7]。

5.3 預(yù)埋鋼筋

準(zhǔn)確確定預(yù)埋鋼筋位置，布設(shè)以梅花型為準(zhǔn)，鉆孔鉆頭直徑為15～18 mm，間距為20～25 cm，鉆孔內(nèi)的雜物需利用空壓機(jī)清理干凈，并安裝預(yù)埋鋼筋，灌注環(huán)氧砂漿進(jìn)行固定。

5.4 安裝淺埋式伸縮縫鋼結(jié)構(gòu)

安裝淺埋式伸縮縫鋼結(jié)構(gòu)的施工流程為：預(yù)埋筋檢查→模板安裝→吊裝伸縮縫→調(diào)平伸縮縫→焊接伸縮縫→拌和環(huán)氧混凝土→灌注環(huán)氧樹脂混凝土→養(yǎng)護(hù)。施工技術(shù)要點(diǎn)有如下8點(diǎn)。

5.4.1 預(yù)埋筋檢查

安裝前，需檢查預(yù)埋筋質(zhì)量，確保是否和錨筋、型鋼不存在交錯(cuò)。若存在，需及時(shí)處理。

5.4.2 模板安裝

在構(gòu)造縫內(nèi)設(shè)置模板，確保其厚度符合施工要求。

5.4.3 吊裝伸縮縫

吊裝前，需將型鋼焊接到每條伸縮縫弓型卡表面，起到調(diào)平臂作用。吊裝時(shí)，要確保吊點(diǎn)位置、方法符合規(guī)定。

5.4.4 調(diào)平伸縮縫

伸縮縫表面安裝標(biāo)高與原路面高度一致，吊裝后，檢測(cè)伸縮縫標(biāo)高，確保滿足規(guī)定。若不符合規(guī)定，需再次調(diào)整。

5.4.5 焊接伸縮縫

焊接邊梁外側(cè)錨固件和梁端預(yù)埋筋。過渡段澆筑高強(qiáng)度混凝土，并連接梁體。在伸縮縫中心線重合橋梁端構(gòu)造縫中心線的情況下，順著橫向在伸縮縫兩端設(shè)置各4根橫向鋼筋（φ12），且焊接穩(wěn)固。

5.4.6 拌和環(huán)氧混凝土

按照優(yōu)化后的配合比設(shè)計(jì)進(jìn)行均勻拌合，保證拌和質(zhì)量。攪拌溫度是常溫，低溫、高溫均不易攪拌均勻。環(huán)氧樹脂混凝土黏度較高，為避免拌合不均勻，需要進(jìn)行機(jī)械強(qiáng)制攪拌，且要迅速攪拌，否則發(fā)生硬化反應(yīng)，有可能無(wú)法拌合均勻。

5.4.7 灌注環(huán)氧樹脂混凝土

拌和后，需在1 h內(nèi)完成灌注施工。并進(jìn)行振搗、收面、抹平施工。

5.4.8 養(yǎng)護(hù)

由于環(huán)氧樹脂膠凝體系是一種疏水類材料，完成施工后，不允許灑水養(yǎng)生，也不需要將任何材料覆蓋其表面，進(jìn)行天然養(yǎng)護(hù)。修復(fù)完成1 d后，便可開放交通。在整個(gè)固化過程中，環(huán)氧樹脂混凝土將會(huì)吸收大量熱量，為了提升養(yǎng)護(hù)溫度，可采用電爐加熱方式，以此加快環(huán)氧樹脂材料固化速度，加快交通開放時(shí)間。

6 結(jié)束語(yǔ)

在行車荷載、自然因素等影響下，對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、變形穩(wěn)定性及疲勞耐久性等方面提出的要求越來(lái)越高。為了加固橋梁結(jié)構(gòu)，本文結(jié)合工程實(shí)際，基于環(huán)氧樹脂的優(yōu)良特性，提出了具體的施工方案，從而改善工程使用性能，起到良好的加固效果。

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