公路养护中水性环氧树脂的应用

李 保

（大呼高速公路建设管理处，山西 大同 037000）

公路养护是目前公路事业的重点内容，其重要性在某种程度上甚至超过了新建项目。随着科技、材料的发展，可用于公路养护的新材料和新技术层出不穷，比如水性环氧树脂等，这些新材料在提高公路养护水平方面发挥出了重要作用。

1 水性环氧树脂

水性环氧树脂指的是呈液滴状或微粒状的环氧树脂，在介质中分散而形成的新型树脂材料。对于水性环氧树脂而言，它不仅有常规环氧树脂的所有特点，而且还能在多种环境条件下自然固化，并支持与水性胶结物相互配合，具有较高的韧性及早期强度，这也是传统的水性材料无法实现的。由于水性环氧树脂不含有机溶剂，所以可避免污染，符合现阶段环保需求；此外其分散介质主要为水，便于操作，所用工具都可以使用清水进行冲洗[1]。

在较高的剪切速度和温度条件下，充分混合环氧树脂与乳化剂，然后向混合液中适量添加蒸馏水，促使体系从原来的油包水变为水包油，从而制成稳定性与均匀性良好的水性环氧树脂乳液。实际应用中，在添加了固化剂以后，乳液中的环氧树脂将被固化，而水则被全部置换出来。

环氧量是指环氧树脂的实际掺量，利用不同环氧量的水性环氧树脂乳液能配制出可供各用途公路使用的养护材料，比如采用环氧量较高的乳液能配制出高强养护材料；环氧量中等的乳液能在混凝土的新旧结合层中使用；而环氧量较低的乳液可作为防水材料使用等。

2 公路养护工程中对于水性环氧树脂的应用

2.1 环氧砂浆的配制与使用

在普通砂浆当中按要求添加适当比例的水性环氧树脂，能配制出用途各异的新型混合砂浆，当水泥标号为32.5时，不同材料掺量的砂浆强度如表1所示。

表1 不同材料掺量的砂浆强度 MPa

a）当材料掺加量为水性环氧树脂（1）∶水泥（4）∶砂（3）时，砂浆的28 d抗压强度最大，可在公路表面的破损修补中使用。相较于常规水泥砂浆，它具有更强的黏结力，且防水性出色，但工艺上并没有太大差别。

针对旧桥由于钢筋锈蚀而使混凝土开裂的处理施工工艺为：首先，凿除表面上的残渣碎片；其次，利用打磨机进行打磨处理；再次，涂抹或灌注砂浆；最后，进行修补、平整与特殊养护处理。

b）当材料掺加量为水性环氧树脂（1）∶水泥（4）∶砂（2）时，砂浆的28 d抗压强度仅次于水性环氧树脂（1）∶水泥（4）∶砂（3），可作为黏结层使用。某公路桥梁因坐落于出海口位置，经常受到雨水与海水的侵蚀，使一侧T梁上的钢筋产生严重锈蚀，导致外部混凝土开裂。在此T梁加大横断面的加固施工中，使用了材料掺加量为水性环氧树脂（1）∶水泥（4）∶砂（2）的砂浆作为新旧混凝土的黏结层，发挥出了良好的黏结效果[2]。

2.2 水泥水环氧灌缝用浆的配制与使用

将水泥和水性环氧树脂通过混合调配成一定稠度的浆液，可对路面尤其是水泥混凝土路面，以及公路桥梁表面的铺装层进行表层加固，相比传统加固工艺，该方法最大的特征是不需要进行干燥处理。这种浆液有良好的亲水性，而且可以在很短的时间内形成强度。通过与超细水泥的合理配比，还能配制出以超细水泥为主要成分的水环氧灌缝用浆液，其细度为：粒径在30μm以内的颗粒含量不大于5%，粒径在6μm以内的颗粒含量不小于40%，比面积超过每单位重量800 m2，可在缝宽为0.3～1.0 mm的细小裂缝中使用，其力学特征如表2所示。

表2 以超细水泥为主要成分的水环氧灌缝用浆液

我国很多高等级公路的养护工程都利用以上新材料，尤其是部分路段上的桥梁铺装层。在进行施工以前先使用高压风对裂缝进行清理，然后按照1 m的间距设置若干灌浆嘴，对裂缝进行封口以后，实施灌浆。实践表明，通过对这种新材料的应用，能从本质上控制细微裂缝的蔓延与发展[3]。

2.3 水性环氧水泥混凝土的配制与使用

在对水泥混凝土进行配制时，先减少实际用水量，然后添加水性环氧树脂，其掺加量一般为水泥用量的30%，以此配制具有早强特性的水性环氧水泥混凝土。该材料可在坑槽和伸缩缝等的加固处理中使用，其具体的工艺方法和采用普通水泥混凝土进行修补作业大体一致。在水泥掺量恒定的情况下，不同水性环氧树脂掺加量的混合料强度如表3所示。

表3 不同水性环氧树脂掺加量的混合料强度

2.4 钢板黏结胶的配制与使用

按照1∶6的比例分别混合水性环氧树脂材料和水泥，即能配制出可在公路及桥梁加固过程中常用的粘贴钢板法所用的钢板黏结胶，在标准情况下，该黏结胶的拉伸强度可以达到8.5 MPa[4]。

某公路大桥的双曲拱拱肋设计采用粘贴钢板的方法进行加固，所用钢板的厚度为3 mm，总加固在11 m左右。本工程按照以上比例混合、配制出了水性环氧树脂黏结胶，将其作为黏结钢板和混凝土表面的主要材料。在黏结加固以前，先对粘贴的混凝土表面进行打磨处理，再按照拱肋的形状对半成品钢板进行加工；在打磨好的表面均匀涂抹一层黏胶，厚度在3 mm左右；粘贴加工好的钢板，并使用螺栓加固。以上施工完成后，还需再在表面涂上一层砂浆，以免钢板表面锈蚀。

2.5 水泥稳定基层配制与试验

对于整体性基层，其可以使用环氧量较低的水性环氧树脂乳液进行加固，从而形成具有良好防水性的高强水稳基层。这一基层在雨水较多的地区十分适用，比如我国的珠三角地区，在基层中通过对水性环氧树脂乳液的添加，能在保证强度和稳定性的同时，增强耐水性，从而避免基层遇水损坏。表4是不同水性环氧树脂乳液掺加量条件下，基层的强度与密度（各组试件均在标准条件下养生5 d，并放置在温度为40℃的温水中浸泡了2 d，以试验其耐水性）[5]。

表4 不同水性环氧树脂乳液掺加量条件下的基层强度与密度

由表4可以看出，随着水性环氧树脂乳液实际掺加量的增大，试件无侧限抗压强度（7 d龄期）明显提高，且密度也小幅增长；同时，试件均经过了温水浸泡，但强度并未因此受到影响而下降或波动，说明试件具有良好的耐水性，水性环氧树脂乳液的掺加，无论是在提高强度还是增强耐水性上，都起到了重要作用。

3 结语

综上所述，水性环氧树脂及其乳液是现阶段新型材料，因其环氧树脂成分的实际含量并不很高，所以在很长一段时间内，其应用范围都局限在建筑挖墙涂刷和地坪施工等领域。而在试验工作的推动下，通过对环氧树脂实际含量的增加，扩宽了水性环氧树脂及其乳液的应用范围，随即成为目前新公路养护材料的一种。对环氧树脂而言，其在水性化以后的用途十分广泛，在实际应用过程中的强度特性还需要得到更深入的研发。