浅析环氧树脂在桥梁加固中的应用

2011-10-18王宏伟

科学之友 2011年11期

关键词：环氧树脂砂浆浆液

王宏伟

（阳泉公路分局平定段，山西阳泉 045200）

1 引言

1.1 环氧树脂概述

由于环氧树脂具有强度高、耐老化、抗腐蚀、水密性高等特点，所以被广泛应用在土木工程建设中，在桥梁加固中也得到了普遍的应用，现结合作者的实践经验，举例子加以说明。

1.2 常见桥梁病害

很多桥梁特别是修建于20世纪六七十年代的桥梁，由于当时采用混凝土的标号相对较低、施工工艺也相对落后，所以，在抗腐蚀方面较为不足，很多大桥在经过十几年的运营后，雨水经常侵蚀桥梁的部位，会不同程度地出现钢筋混凝土损坏的现象，严重影响到桥梁的使用，为了阻止此类病害的进一步发展，延长桥梁的使用寿命，近几年施工人员采用环氧树脂加固法加固了多座桥梁，取得了较好的效果，消除了安全隐患。

2 桥梁加固实例二——锁簧沟2#桥、石1#桥等桥的加固工程

2.1 锁簧沟桥的概述

国道207线平定段是连接阳泉及昔阳的重要通道，在其K954+600～K954+963段总共有中小型桥梁11座，其中钢筋混凝土板式桥7座，石拱桥5座，这些桥梁修建于1980年，并且都架设在锁簧沟内的锁簧河上，至今已运营近30年，为国家特别是阳泉及昔阳的经济建设立下了汗马功劳。然而这些桥自20世纪90年代以来相继发现存在同一种病害，严重影响到桥梁的安全运营，必须加以彻底修复。

2.2 病害现象

这些锁簧沟桥的主要病害有两种：病害一，几乎所有锁簧沟桥的墩台身无论是片石砌体结构的，还是混凝土结构的，在与流水经常接触的部位，都有不同程度的腐蚀现象，最深的达30 cm。病害二，80%的钢筋混凝土行车道板边，相继出现裂缝，并且愈演愈烈，直至混凝土剥离、脱落、露筋及锈蚀现象十分严重。这些病害已经严重影响到桥梁的正常使用，危及过往车辆及行人的安全。

2.3 病害产生的原因

病害一，由于发生病害的部位与流水经常接触的部位一致，所以断定此类病害肯定与流水有关系，经过调查发现，这些桥的上游有硫酸厂及硫脲厂，由于这些厂的非法排放致使河流中含有一些腐蚀性的酸性物质，长期与片石砌体及混凝土中的石灰石发生化学反应，将石灰石逐渐腐蚀掉，形成位置与流水一致的坑洞，为此，只要将片石及混凝土墩台身与流水隔离就可以防治此类病害。

病害二，由于较早的行车道板混凝土标号较低，抵御自然侵蚀的能力也就低，由于受到雨雪、阳光、风及冻融等因素的侵蚀，使得溶着氧气的水渗透进混凝土，一是与结构钢筋相遇，致使钢筋锈蚀体积膨胀，二是过冬时这些渗透水产生冻胀，二者共同作用将混凝土保护层破坏。处置此类病害时，只要将行车道板与地表水隔离，防止水分的侵入就能防治此类病害。

2.4 病害处置及加固方法

病害一，在锈蚀的桥墩台身周围用钢筋混凝土裙套将其包裹起来，然后在其上用环氧树脂及玻璃纤维布采用三布四浆法将其封闭，彻底阻隔河流与墩台身的接触，从而防止此类病害的发生。

病害二，将严重锈蚀的混凝土保护层凿除，并清除干净后，用环氧树脂砂浆修补平整，然后同样用环氧树脂浆液和玻璃纤维布采用三布四浆法将边板缠裹，并在其边缘用环氧树脂砂浆做一道顺水带，一则保护边缘不受破坏，二则将水拦截在外，不让其与混凝土接触。

2.5 加固方法的要点

要点一在于密封性。彻底隔绝构造物与外界特别是各类水的接触，使得构造物不再受水的侵蚀是关键。阻隔得越彻底，效果越好。

要点二在于耐久性。修补上的环氧树脂砂浆以及粘贴的三布四浆与原有混凝土的黏结牢固不牢固是关键，这样就要求在上环氧树脂之前要对腐蚀的钢筋进行除锈，彻底凿除松动或损坏的混凝土，清除混凝土表面，并用丙酮等稀释剂加以浸润，而后再对环氧树脂修补。黏结的越牢固，效果越好。

另外，环氧树脂砂浆中砂的温度，对环氧树脂砂浆的凝固速度起到很大的影响，所以，要特别注意砂的温度。

3 桥梁加固实例一——卫东大桥加固工程

3.1 卫东大桥概述

卫东大桥位于307国道山西省平定县境内南川河上，桥梁全长139m，为6～20m钢筋混凝土双曲拱桥，桥面宽度为：净7m+2×0.75 m；设计荷载：汽 -13（15），挂 -50（80）；设计洪水频率为1/100。

3.2 病害现象

该桥修建于1968年，投入运营后，基本保持良好状态，但自20世纪80年代开始，桥梁两侧边肋相继出现裂缝，并且愈演愈烈，1996年经过组织有关技术人员实地勘察，发现80%的边肋都不同程度地出现裂缝，最严重的一道已发展为3 m长、3 mm宽，有的甚至将保护层混凝土剥离、脱落，严重影响到桥梁的使用寿命和安全运营，存在很大安全隐患。

3.3 病害产生的原因

通过对边梁的仔细研究和全天性观测，发现边梁损坏的原因。由于桥梁人行道部分为预制安装挑梁形式，所以雨水顺着人行道缝隙及边缘流下，经侧墙到边肋，沿边肋到起拱线，再经墩台流入基础，这样就使得边肋经常受雨水的侵蚀。加之20世纪六七十年代桥梁设计采用的钢筋混凝土标号普遍不高，以及当时施工技术的限制，使得混凝土的抗水和抗腐蚀能力严重不足，溶着氧气的水渗透进混凝土后与结构钢筋相遇，致使钢筋锈蚀、膨胀，损坏混凝土保护层，产生此类病害。

3.4 病害处置及加固方法

病害处置的关键是将边肋与空气隔绝，阻止水分与边肋混凝土接触，彻底阻止钢筋的锈蚀。为此工作人员采取将严重锈蚀的混凝土保护层凿除，用环氧树脂砂浆修补，将一般锈蚀的混凝土保护层裂缝用环氧树脂浆液灌缝，隔绝其与外界的通道，然后用环氧树脂浆液和玻璃纤维布采用三布四浆法将边肋缠裹，并在其外侧用环氧树脂砂浆做一道水带，一则可以起到将侧墙下来的水拦截，在不经过边肋的前提下引到起拱线部位，二则可以起到保护加固三布四浆边缘的作用。通过1994年采用此种加固方法，十几年的运行到现在还良好。

3.5 加固方法的要点

要点一在于隔绝与外界的联系，使得边梁不再受雨水的侵蚀或增加边梁对雨水的抗抵能力，这样就要求在用环氧树脂浆液灌缝和三布四浆缠裹边梁时要注意灌浆的饱和和刷浆的均匀上下工夫。

要点二在于修补上的环氧树脂的原因与混凝土的黏结牢固问题。这样就要求在上环氧树脂之前要对腐蚀的钢筋进行除锈，彻底凿除松动或损坏的混凝土，并用环氧树脂浆液均匀彻底地涂刷一遍，在其完全凝固结束前，将环氧树脂砂浆抹上，若砂浆较厚，可等上一层凝固一下后再上第二遍砂浆。

另外，环氧树脂砂浆中砂的温度，对环氧树脂砂浆的凝固速度起到很大的影响，所以，要特别注意砂的温度。

4 环氧树脂常用修补法

环氧树脂在桥梁中常用的有3种方法：“灌缝法”、“三布四浆法”及砂浆（或混凝土）修补法。为更好地应用，现将“三布四浆法”的施工方法及步骤作一简单介绍:

4.1 施工准备

（1）环氧树脂：选用E-44环氧树脂。

（2）选用固化剂：根据环保需要，选用环氧树脂专用固化剂T31。

（3）选用稀释剂：为降低环氧树脂的黏度，必须用乙醇或丙酮稀释。

（4）玻璃丝布：采用密度为10×10的中碱玻璃纤维布作加强层。

4.2 配合比准备

初配：根据表1及本工程施工的条件，进行试配及试验。

表1 配合比

试配：根据试验结果确定最终环氧树脂配比。

施工时注意事项：①每次的配制量应在30 min内用完，中途不得补加任何原料。②环氧树脂的施工环境温度以-15～30℃为宜。③施工后的树脂在不低于-15℃的环境中固化2～4昼夜。

4.3 施工方法

4.3.1 施工条件

已有条件：检查准备施工的建筑物或已有的基层是否满足施工条件。

环境条件：防腐材料施工要在干燥的天气；不要将防腐材料及其附料暴露于持续温度40℃的条件下。

4.3.2 清理基层

基层必须平整、坚固、密实，强度符合设计要求，不得有起砂、脱壳、裂缝、蜂窝麻面等现象。对于不平整的基层要进行处理，处理过的基层表面应平整、干燥，在深度为20 mm的厚度层内，含水率不应大于6%；施工前要对基层表面采用手工或动力工具打磨的方法清理，表面应无水泥渣及疏松的附着物，保持洁净状态。

4.3.3 施工工艺

4.3.3.1 施工环境

施工环境温度宜为-15～30℃，相对湿度不宜大于80%。施工环境温度低于10℃时，应采取加热升温措施。防腐蚀施工前，应根据施工环境温度、湿度、原材料及工作特点，通过试验选定适宜的施工配合比和施工操作方法后，方可进行大面积施工。防腐蚀工程施工现场应防风尘。在施工及养护期间，应采取防水、防火、防曝晒等措施；进行防腐工程施工时，不得与其他工种进行交叉施工。

4.3.3.2 施工顺序

涂丙酮→涂树脂胶→铺贴第一层玻璃丝布→固化、修整→涂树脂胶→铺贴第二层玻璃丝布→固化、修整→涂树脂胶→铺贴第三次玻璃丝布→固化、修整→固化。

4.3.3.3 铺贴玻璃丝布

本工程采用连续手糊法施工。底层涂料涂完后连续铺贴玻璃丝布至设计层数；玻璃布必须浸泡在配好的环氧树脂料中至完全浸透，拿出来要去掉过多的环氧树脂料，使之存量在20%～25%；先均匀涂刷一层环氧树脂浆液，随即粘贴纤维增强材料，必须贴实，赶净气泡，其上再涂一层浆液，浆液应饱满；铺完一层后，应检查质量，当有毛刺、脱层和气泡等缺陷时，应进行修补；粘贴纤维布时，同层纤维增强材料的搭接宽度不应小于100 mm；贴布原则大致是：先平面，后大面；先上后下，先里后外，先顶后墙；增强层铺贴完成后，修整表面,并应固化24 h。

4.3.3.4 质量检查

（1）外观检查：气泡，表面允许最大气泡直径为5 mm，每平方米直径不大于5 mm的气泡少于3个；表面应平整；涂层与基层的结合应牢固，无分层脱层、纤维裸露、环氧树脂结块、异物夹杂、色泽明显不均等现象。

（2）固化度的检查：手触衬里表面无黏感；用手或硬币敲击制品发出的声音应清脆。

4.3.4 安全生产保证措施

参加防腐蚀工程的施工操作和管理人员，施工前必须进行安全技术教育，制订安全操作规程；易燃、易爆和有毒材料不得堆放在施工现场，应存放在专用库房内，并设专人管理。施工现场和库房，必须设置消防器材；进行防腐蚀施工时，操作人员必须穿戴防护用品，并按规定佩戴防毒面具；施工现场应有通风排气设备，特别是管道等排风不畅的部位施工时要采取有效的通风措施。