桥梁加固超强高韧性树脂混凝土技术应用分析

罗斌、朱圣敏

（赣州市公路发展中心南康分中心，江西 南康 341400）

0 引言

在新时期背景下，随着我国科学技术的不断发展，在桥梁加固项目工程中越来越多的新型技术得以应用。超强高韧性树脂混凝土技术作为非常新型的一项技术，该技术的应用能够提高桥梁加固的整体质量，对推动桥梁工程的稳定性以及安全性有着很大的帮助。

1 超强高韧性树脂混凝土介绍

超强高韧性树脂混凝土材料是应用较早的一种环氧灌浆料之一，能够达到高精度、高负荷的要求，是目前广泛使用的聚合物灌浆施工材料之一，其应用常见的结构黏结、荷载转移、固定、防腐蚀、填充混凝土空洞、锚锭以及固定机械，能够有效提升结构承载性能。

1.1 特点

其一，抗拉、抗挠性效果良好，可以将工作运行的负载传输到梁体结构上，从而全面提升承载性能，防止发生裂纹问题，增加结构的黏结性，不会发生严重病害问题，满足交通运行的质量。其二，高温条件下，结构强度下降并不明显，使用效果良好。即使梁体结构处于较高温度条件下，依然能够实现荷载传输和运行。其三，黏结性比较高。该材料使结构整体性能得到提升，整体受力条件良好，不会发生严重的质量问题和缺陷，从而可以满足运行标准。其四，流动性高。该材料通过施工方式设备注入结构内，具备一定流动性，填充整个作业的空间，促进整体受力条件水平提升。其五，弹性模量性能高，该材料的弹性模量好，抵抗外部荷载能力好，不会发生变形问题。其六，抗蠕变性好。即使在长期运行下，依然能够达到运行的标准。其七，耐化学品腐蚀效果好，即使长期曝露在无机酸、强碱、油等条件下，结构的强度也不会产生任何不良影响。其八，早期结构强度高。在施工后，短时间内就可以开放交通运行，不会给交通带来过大的负面影响。其九，预包装，防止存在材料使用错误的情况，不会影响工程的质量[1]。

1.2 加固原理

环氧树脂主要是在分子结构内包含有两个及以上的环氧基，在加入适宜的化学试剂的条件之下，可以制作成为三维交联状固化物的总称。这种材料包含的类型比较多，其分子量为低聚物，有些情况和固化的环氧树脂存在不同，也就是低环氧树脂的低聚物。环氧树脂为从液态到黏稠态、固态多类型的物质。单独使用的环氧树脂很多是没有直接使用价值的，只有和固化剂反应才能直接形成三维网状结构的不熔聚合物的形式，且会有直接的利用价值。基于此，环氧树脂固化物的性能与固化剂有着直接关系，从这个方面分析，环氧树脂主要是热固性的树脂材料，为有机物高分子聚合物的材料类型。从混凝土结构部件的情况分析，了解计算结论以及受力条件要素，使用MPC 超强高韧性树脂混凝土外包结构强度达到要求，能够有效保护结构的完整性，结构承载性能符合标准要求，对于全面提高总体的运行效果有重要帮助[2]。

2 试验方案设计

环氧树脂混凝土材料的主要优势就是强度性能高、耐久性好，抗疲劳特性以及黏结性都非常高，完全可以满足实际应用的需要，特别是在大跨度尺寸的钢梁桥面铺装中，可以达到非常好的应用效果。但是经过固化处理之后的环氧树脂胶黏剂的材料性质相差比较大，柔韧性较差且成本过高，同时容易出现环氧树脂混合料的铺装钢桥面发生开裂问题，给整个桥面铺装层的结构造成不利的影响，极大影响桥梁的正常使用。对于环氧树脂的改性方面来说，很多研究人员开始了全面的试验与分析，并展开深入的试验研究，特别是针对环氧树脂的改性方面，取得了一定的成果和价值。从目前来说，为了保证桥面铺装施工的质量合格，针对复合材料的设计工作显得非常重要，如果只是应用单纯的环氧树脂材料，则难以达到韧性、强度、耐热性方面的要求，所以还要做出必要的改进和调整，以适应当前的使用需要。

但是，在环氧树脂材料的韧性提高之后，会导致其耐热性、强度等下降，难以满足使用的要求，需要及时做出改进与调整。此次研究就是根据环氧树脂韧性差、脆性大等方面的缺陷，一方面结合具体情况进行聚氨酯互穿增韧处理，保证结构的柔韧性符合要求，发挥出聚氨酯改性环氧树脂的强度高、耐高温、收缩率比较低等特性，同时还保证其抗延展性、柔韧性以及抗老化的性能合格。另一方面，需要加入必要的添加剂以及固化剂，在保障经济性的条件下，还能够保证树脂胶粘剂的固化效果合格，这对于提高结构的抗裂性存在直接影响。通过这样的处理方式，环氧树脂混合路面结构性能提升比较明显，延长了使用寿命，还能够降低维护与管理成本。通过应用正交试验的方式确定胶粘剂的配方和比例，通常要经过如下步骤：首先选择合适的材料，其次进行材料性能的检测，明确胶粘剂的组分以及加入比例等参数，最后需要结合试验的标准和要求优化用量和比例，提高性能参数[3]。

3 加固施工技术

在超强高韧性树脂混凝土技术应用的阶段中，对需要加固的桥梁表面进行处理，并且将相关的挂钩网布设完毕，再进行混凝土浇筑施工。

3.1 梁表面处理

通过人工或者小型工器具的方式实现梁体结构的凿毛处理，在现场施工前，必须做好混凝土结构疏松结构的清理，将连接的界面进行凿毛处理，以保证MPC 超强高韧性树脂混凝土黏结性能满足要求。凿毛工作全部完成后，再使用超高压水枪把表面存在的水泥浮浆、灰尘、疏松的颗粒、油质等杂物全部清理干净，确保结构部件和新加入的超强高韧性树脂混凝土材料有效连接，使其性能得到很大提升。对于结构部件的表面存在严重污渍问题，需要使用砂轮机进行打磨处理，确保表面的质量合格，提高运行标准。

3.2 构件挂钢筋网

根据设计方案的标准要求，在结构基面处理后，就要开始安装钢筋网的结构。在安装作业开始前，需要先进行定位放线作业，并且将钢筋网片从一侧到另外一侧进行设置与安装施工。为了确保钢筋和原结构部件的连接效果合格，应该间隔30～40cm 就要布置一根膨胀螺栓或者植筋，以实现钢筋网片的固定处理。螺栓的埋设深度根据间隔距离设定，达到钢筋网片的连接性能要求，提升工程质量。

3.3 模板安装

从梁体结构的特点分析，了解加固的标准要求，发挥出超强高韧性树脂混凝土施工技术的优势，体现出该材料的黏结性特点。

模板的结构尺寸要根据现场施工要求进行下料，首先需要明确模板的质量标准要求，保证施工环节达到稳定性的标准，不能因为浇筑等环节施工导致其发生变形的问题；然后在模板表面铺贴一层加厚的聚酯板，确保脱模环节不会出现模板黏结力过强的情况，脱模施工顺利进行。模板安装作业阶段，要在梁体旁边使用螺栓以及铁丝进行固定处理，达到设计方案的要求。模板连接的部位做好缝隙的控制，使用聚氨酯泡沫膨胀剂填充处理，达到全面封闭的状态，不会发生漏浆问题[4]。

3.4 复合材料浇筑

将搅拌达到均匀性要求的复合材料使用灰桶提升到施工作业的部位上，然后应用高位漏斗把材料直接放入模板结构的内侧。通过材料自留的方式缓慢加注到模板结构内。在现场施工环节，需要人员在现场应用钢筋小钩以加速材料的流动。复合材料的浇筑环节，各个点位都要采取人工方式实施检测工作，各个结构没有发生空洞、不饱满等问题。值得注意的是，在材料浇筑阶段需要严格控制好材料浇筑量，避免材料量浇筑过大而引起的混凝土冒浆等问题影响到工程的其他性能。

3.5 固化

超强高韧性树脂混凝土在浇筑施工之后，不需要使用其他的辅助固化方式就可以完成自固化的处理，灌浆施工完成之后也不需要进行养护即可达到工程的标准要求。

3.6 脱模清洁

结合施工工期要求，确定合适的施工计划，一般需要在脱模之后的第二天就要开始清洁处理。脱模完成之后，原聚酯薄膜会黏附在MPC 固化结构的表面，由于结构厚度和透明性的特点不需要进行处理，以保证结构的性能符合工程要求。

4 质量控制要点

在材料的搅拌环节，任何工具和设备都要做好控制，防止水分渗入内部。

4.1 流动性

压差符合要求的情况下，应用合适的模板材料，灌浆材料自重影响下会在缝隙不足30mm 的空间内流动，其流动的距离会受到缝隙、填料加入比例、流体静压差等方面因素的影响。填料加入的比例较小可以提高流动性，但是如果不能达到标准比例要求，则会给材料力学性能带来不利影响。

4.2 适用期

适用期是树脂和硬化剂从搅拌开始到灌浆材料在缝隙内流动的工作时间，一般为30～40min。如果在施工中存在一定时间的耽搁，容易造成灌浆材料的流动性能不足而无法达到工作性能标准。温度较高的情况下，容易造成材料性能降低，而反应热会促使这一过程的发生，所以搅拌时间控制在15～20min 之间。如果有选择的余地，尽量不要使用泵送环氧灌浆材料。泵送的优势就是节约劳动力，同时可以快速将材料传输到施工位置上，但是泵送时材料和管道会存在摩擦性作用，导致材料温度升高比较明显，所以适用期会缩短。机械发生故障问题或者堵塞而引发的泵送中断，其产生的危害性是巨大的。泵和管的清洁难度较高，但是有些结构必须使用泵送方式，需要加强控制，以达到施工质量标准[5]。

4.3 材料保管

干燥、室温和未开封的原始包装容器内，有效期12 个月。

4.4 现场检测试块制作

在施工现场需要制作方块，并且及时送检。模板表面涂刷一层油脂材料，试块的制作需要使用抹刀导引处理，从一侧到另外一侧开始灌注施工；使用细圆棒进行边角部位的振捣处理，然后从外侧敲击模板，以去除内部的空气；在顶部标记好浇筑时间与日期。

5 桥跨结构加固前后的荷载试验对比分析结果

5.1 交通影响

在城市立交桥进行加固施工，因为要更换桥面的结构，所以必须进行短时间内的封闭交通管理。但是城市交通不能中断，因此应用超强高韧性树脂混凝土进行加固施工，养护施工以及操作与拌和更加方便，流动性好，在城市主干道建设时应用效果良好。

5.2 加固施工

新型复合加固材料准备和制作比较方便，保证配合比的情况下流动性满足要求，密实度较高，模板与灌注环节要求也比较低，加固结构与材料的黏结效果良好，操作方便快捷，运行可靠性、稳固性高。

5.3 加固效果

加固前后经过荷载试验检测，发现应用超强高韧性树脂混凝土进行桥跨结构加固处理，刚度与强度性能合格，整体刚度提升24%左右。

6 结论

综上所述，桥梁运行时间较长的情况下，承载性能降低明显，造成维修工作量较大，而应用超强高韧性树脂混凝土进行加固施工，技术水平较高，结构强度与刚度合格，还有较高经济价值，所以未来必然会有更加广阔的应用空间。通过研究分析，得出以下结论：

其一，在常温条件之下（20～25℃），在压实工作结束的4h 之后就能够开放交通通行，所以在进行环氧树脂路面施工的过程中，加强温度控制显得非常重要，确保环境温度不能小于10℃。结合不同环境的温度条件，开放交通的时间也会有所差异。环氧树脂混合料在制作环节，搅拌时间控制在15min 以内，从搅拌完毕到摊铺施工结束，时间不能超过45min。摊铺结束后，应该保证环氧树脂的压实处理符合工程要求，满足结构性能的要求。

其二，在界面处理研究环节，横向轮碾压冲击施工结束后，对于损坏较为严重的竖向结构部分，也可能出现两者连接部位存在损坏的情况，应该及时做出修补处理，以保证结构的性能合格，接缝部分的质量达标，不会影响工程的正常运行。

其三，在底层结构需要铺设一层直径为2.36mm的小碎石，保证混合料与钢板层结构的抗剪性能符合要求，不会影响工程的质量。树脂胶粘剂的铺设量为0.8kg/m2，碎石用量为0.8kg/m2。这个环节的树脂材料可以作为混合料的胶粘剂应用，保证进口材料的强度性能达到70%，符合工程的要求，但是在层间黏合的环节所应用的胶粘剂还要深入研究。

其四，选择不同形式的环氧树脂胶粘剂材料是非常重要的，最终所制作的环氧树脂混凝土会有很大的差异性，所以根据工程的使用需要，选择符合要求的环氧树脂胶粘剂材料，在温度条件之下其动态模量变化比较明显，所以相同荷载的条件之下不会发生过大的变形，同时还有较高的抗疲劳效果，完全能够符合工程的运行要求，各项性能参数达标，没有任何质量问题和缺陷，确保桥梁工程的质量符合要求。