环氧树脂混凝土在结构补强中的应用

◎ 广东省第四建筑工程公司 刘远袖

一、结构补强的前景

近年来大量使用商品混凝土，因为不少混凝土公司为节省成本，虽保证了商品混凝土的强度要求，但往往忽视了商品混凝土的和易性或者混凝土中途运输时间过长，超过混凝土初凝时间而继续使用，加上随着建筑工人薪水的快速提升，不少技术不熟练的新面孔加人建筑行业中来，再者由于种种原因建设单位或者施工单位盲目追求施工进度，三种因素之一或者部分叠加使得在建工程混凝土中出现不少蜂窝、孔洞、裂缝甚至出现局部混凝土强度偏低等结构问题；随着我国人口红利的消失，大规模建设阶段即将消逝，建筑市场规模不断缩小，我国大量的建筑从业人员将有面临失业风险，而前期部分老旧建筑物出现老化，急需维护，部分建筑从业人员将不得不从事老旧建筑物的维护工作，以谋求生存。这些就涉及到建筑结构补强。为此本文简单介绍一下环氧树脂混凝土在结构补强中的应用。

二、环氧树脂混凝土主要成分及特点

（一）环氧树脂混凝土主要成分

1、环氧树脂

一种含有环氧基的高分子聚合物，由环氧氯丙烷及二酚基丙烷在碱的作用下凝聚成的液体树脂。环氧树脂是线性结构的热塑性聚合物，加热呈塑性，本身不会硬化，当加入一定剂量的硬化剂后，经室温放置或加热处理后，与固化剂发生关联固化反应，变成不溶于水的坚固体型网状结构的巨大分子高聚物，其性能随之由热塑性变为热固性。固化后显示强度高，粘结力大，收缩性小及化学稳定等特点。由于环氧树脂在固化过程中不析出低分子物，具有很小的收缩率，所以常用来配制成无溶剂型胶粘剂，作为粘结剂的常用低分子树脂。在实际应用中，一般选择常温下是液态的树脂，以保证混凝土搅拌物施工要求的流动性，方便成型。常用的几种环氧树脂：6101号(E44)、634号(E42)、618 号 (E51)。

2、固化剂

硬化剂的主要功能是使热塑性、线型环氧树脂交联成体型网状巨大分子，变成不溶于水的硬化产物。工程中常应用的胺类硬化剂有T31、乙二胺(EDA)。

3、增塑剂及增韧剂

硬化后的环氧树脂虽然强度高，但比较脆，抗冲击力也不强，加放增塑剂或增韧剂主要是为了增加环氧树脂的韧度，提高抗弯强度和抗冲击性能等。

增塑剂不参与固化反应，只起到润滑的效果，并随时间的延长而挥发掉，将失去韧性作用，常用的有：邻苯二甲酸二丁脂、邻苯二甲酸二辛脂、磷酸三丁脂等。增韧剂参与固化反应，如聚酰胺、丁晴橡胶、聚硫橡胶等。

4、稀释剂

添加稀释剂是为了降低环氧树脂的粘稠度，便于胶粘剂浸透骨料、基层表面，提高粘结力度，增加其体积和填料的含量，还可以控制环氧树脂与固化剂的反应热，延长使用生命周期。常用的稀释剂有丙酮、甲苯、二甲苯等。

5、填充料

填充料的用途不但能减少环氧树脂用量，还能降低使用成本，而且能改善环氧树脂胶粘剂的性能，从而减少胶粘剂的热胀系数、收缩率、放热温度，增加热导率和粘结力，从而提高其稳定性，消除固化物中的成型应力，避免发生裂缝，改善粘结性能，降低吸水性，延长使用寿命。常用的中性或弱碱性填充料有砂、碎石、铝粉、石墨粉等。

（二）环氧树脂混凝土的特点

环氧树脂混凝土具有强度大、韧性好、抗冲击力强的特点。耐化学腐蚀、耐磨、耐水和抗冻性能良好。此外，与金属和非金属材料粘结度高、电绝缘性好的特点，弥补了水泥混凝土抗拉强度低、抗拉应变小、抗裂性难、脆性大的缺点。固化后的环氧树脂混凝土对大气、潮湿、化学物质、细菌等都有很强的抵抗力，因此，适宜于在较为恶劣的环境中。因成本高（目前大约1万到3万元/立方米），大量使用受到制约。

三、 环氧树脂混凝土在梁孔洞补强中的应用

（一）施工工艺流程

梁的卸载与支撑——混凝土结构面处理——配制环氧胶浆——配制环氧混凝土——在原砼面涂环氧胶浆——用环氧混凝土填塞梁孔洞、蜂窝、麻面——检测——验收。

（二）主要施工方法

1、梁的卸载与支撑

尽量移除梁上的物体，必要时梁底用钢管或型钢支撑牢固。

2、混凝土结构面处理

用人工或电动铲将原混凝土结构面的破碎混凝土及不符合设计要求的混凝土层凿除，露出原砼面，并用毛刷、风筒等除去表面粉尘或者水分。

3、配制环氧胶浆

按配合比分别用容器称出（按一次应用量）配制环氧胶浆。然后放在一起搅拌，直到胶干稀均匀，色调一致为止，搅拌好的环氧胶浆一定要固化前用完，已经固化的结构胶不得再应用到施工中。

4、配制环氧混凝土

将已配制好的环氧胶浆按配合比加入水泥、砂（无泥无杂质干砂）、石子，然后放在一起搅拌，直到均匀，色调一致为止，搅拌好的环氧混凝土一定要固化前用完，已经固化的环氧混凝土不得再应用到施工中。

5、在原砼面涂环氧胶浆

原砼面经将表面粉尘除去后，方可在原砼面刷一层(厚1mm)环氧胶浆。

6、用环氧混凝土填塞梁孔洞、蜂窝、麻面

原砼面经涂刷一层环氧胶浆后，即将已配制好的环氧混凝土填塞梁孔洞、蜂窝，填塞过程用竹竿或钢筋插实，直至塞满孔洞、蜂窝为止。麻面用环氧砂浆（环氧胶浆按配合比加入水泥、砂）批荡。在施工过程中任意抽取一批环氧树脂混凝土按要求做试压件若干组，并做好施工记录。在施工工程中应该注意模板不宜直接与环氧树脂混凝土接触，宜用表面光滑的塑料薄膜使环氧树脂混凝土与模板隔离，否则由于环氧树脂混凝土的超强粘聚性使模板剥离时留下很多木屑极难清理。梁孔洞顶面容易因环氧树脂混凝土不够饱满而出现缝隙，为解决这一问题可在梁的顶或者侧面隔30～50cm钻一小孔灌同配比环氧胶浆。

7、按要求做检测或试验，一般相关检测或试验有混凝土试件试压、超声波检测、静载试验等。

8、检测或试验合格后组织验收。

（三）环氧树脂混凝土配比

环氧混凝土：环氧混凝土为高强度材料，按不同配合比可配制强度等级为C60～C80环氧混凝土；

表1 环氧胶浆(混凝土、砂浆)配合比

四、 柱节点梁底节点处混凝土酥松处理方法

（一）施工工艺流程

柱部位梁端的卸载与支撑——按柱子分4次混凝土结构面处理——配制环氧胶浆——配制环氧混凝土——在原砼面涂环氧胶浆——分4次用环氧混凝土填塞、修补——检测——验收。

（二）主要施工方法

柱节点梁底节点处混凝土酥松处理主要施工方法与梁孔洞处理方法大同小异。主要不同之处有两点：

1、柱部位梁端的卸载与支撑

由于需要补强的薄弱构建是柱子，竖向受力较大，必要时卸载点部位下连续2到3层的梁板均应设立杆，防止梁板强度不足而破坏。

2、混凝土表面处理应该按不同立面分4次打凿处理，每次打凿深度为对应柱厚度的1/3左右，不宜过多，并应该通过计算验证，防止倒塌。每次打凿深处理完后均按配制环氧胶浆——配制环氧混凝土——原砼面涂环氧胶浆——用环氧混凝土填塞、修补——混凝土表面处理的顺序循环进行直至第4次完成方可进入检测阶段。

五、 补强工程质量控制措施

（一）保证质量组织措施

1、贯彻质量目标责任制：建立以项目技术负责人责任的质量责任保证体系，使工程质量始终处于有效的监督和控制状态；

2、执行“三检制”：坚持“自检、交接检、专检”三检制，隐蔽工程必须经监理检验合格后，方可组织下道工序施工。

（二）保证质量的材料管理措施

1、严格材料质量检查验收制：材料进场应有合格证和质检报告，需经甲方和监理检验确实，不合格、不符合设计或规范要求的材料不适用于工程；

2、对进场材料进行四验：“验品种、验规格、验质量、验数量”，按不同规格、型号分类堆放，以免混用、错用；

3、现场配制的材料应严格计量、准确配比、充分搅拌。

（三）保证质量的技术措施

1、切实作好技术交流：开工前施工负责人组织对现场操作人员进行设计图纸、工艺规程、质量目标、检验制度等技术交底，做到施工人员人人了解；

2、严格质量检验：按照验收规范进行验收、上道工序不合格，决不进行下道工序施工，将质量缺陷消灭在施工过程中。

六、保证安全生产和文明施工措施

（一）安全组织措施

1、树立严密的安全制度：确保安全施工，以此作为项目经理的主要考核目标；

2、实行安全生产目标控制管理：在布置施工任务的同时布置安全生产指标和要求，考核工作成绩的同时也考核安全指标的完成情况；

3、进行安全教育：对所有进场的职工，必须进行安全生产的消防意识的教育工作，坚持特种作业持证上岗的制度；

4、项目设兼职安全员：赋予他们安全一票否决权严格制止违章指挥和违章作业，加强对安全生产检查和考评工作，凡发现安全隐患，必须及时整改；

5、认真编制安全生产措施：在各分项工程施工前，班组长必须进行书面的安全技术交底，做到交底内容明确，针对性和实用性要强，操作人员必须按交底要求和安全操作规程进行施工。

（二）安全技术措施

1、凡是进场的施工人员必须戴好安全帽，现场内严禁穿拖鞋、高跟鞋、硬地鞋，更不能赤脚上工地，作业前严禁喝酒；

2、高空作业要系好安全带，大雾、刮风、下雨时不准高空作业；

3、不准在施工现场打闹，不准从高空掷物，非有关人员不准进入危险区域内；

4、未经施工负责人批准，不准任意拆除架设设施等安全装置；

5、施工用电不准私搭乱接，必须由甲方或经得甲方同意后派专人负责，严格遵守供电规则和操作规程；

6、易燃易爆物品应离开火源，且不能长时间在太阳下暴晒。

（三）文明施工的技术组织措施

1、遵守施工措施；

（1）控制施工噪声，尽量做到施工不扰民；

（2）危险施工区域派专人值班，并悬挂警示牌。若晚间施工应挂警示灯；

（3）人人要讲究施工场地卫生，禁止随地大小便。

2、场地整齐措施

（1）现场要做到文明、整洁，垃圾、杂物应及时清扫并倒指定地点，不得随地乱倒乱扔；

（2）施工时所用的脚手架、工具、机械和管线及其它材料应按管理人员所指定的区域、位置摆放整齐，不得乱摆放，影响车辆出入与人员通行，现场动用火源应先征得甲方同意，并配备灭火器材。

3、工完料清措施

根据施工现场实际情况，划分文明施工责任区，落实责任人，做到文明施工有人管，有人抓。操作工人每日下班前，都必须将自身操作环境进行清理，做到工完场清。