水性環(huán)氧樹脂乳液對(duì)橋面裂縫灌縫工藝的探討

羅 強(qiáng) 余順河

（信陽市平橋區(qū)公路管理局，河南 信陽 464100）

水泥混凝土是橋梁與道路工程建設(shè)中應(yīng)用最為廣泛的建筑材料之一，特別是隨著我國(guó)高等級(jí)公路建設(shè)事業(yè)的發(fā)展，水泥混凝土路面與橋梁得到了飛速的發(fā)展。雖然水泥混凝土擁有高強(qiáng)度、高穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)，但是受其設(shè)計(jì)、施工等不良因素影響以及養(yǎng)護(hù)不及時(shí)或超負(fù)荷的使用會(huì)導(dǎo)致水泥混凝土橋面出現(xiàn)各種破壞。本文提出采用水性環(huán)氧樹脂乳液對(duì)水泥混凝土橋面裂縫進(jìn)行灌縫。

1 水性高含量環(huán)氧樹脂乳液

水性高含量環(huán)氧樹脂乳液是屬于非水溶性環(huán)氧樹脂，它是在乳化劑作用下，借助高速攪拌等手段使非水溶性環(huán)氧樹脂以微粒狀態(tài)分散在水中，形成穩(wěn)定的水乳液。樹脂主要采用環(huán)氧當(dāng)量為200-250之間的雙酚A型環(huán)氧樹脂。高含量是指分散在乳液中環(huán)氧樹脂固含量大于75%。

2 對(duì)水泥混凝土橋面裂縫灌縫的必要性

裂縫的出現(xiàn)對(duì)于水泥混凝土橋面結(jié)構(gòu)是有危害的。裂縫將導(dǎo)致雨水直接下滲，在行車荷載作用下裂縫內(nèi)部形成高壓水，不斷沖刷，導(dǎo)致裂縫加劇，最終使混凝土板整體斷裂，喪失承載能力。更重要的是水分下滲會(huì)導(dǎo)致鋼筋銹蝕，直接危及橋梁結(jié)構(gòu)的安全。因此，對(duì)橋面早期裂縫進(jìn)行處理，封閉裂縫，防止水沿裂縫進(jìn)入橋面內(nèi)部，可以有效地阻止上述破壞的產(chǎn)生，實(shí)現(xiàn)橋面病害的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)，延長(zhǎng)橋梁使用壽命。因此，對(duì)橋面出現(xiàn)的裂縫及時(shí)進(jìn)行封水處理是非常有必要的。如何處理這些裂縫成為目前諸多學(xué)者和研究機(jī)構(gòu)十分關(guān)注的熱點(diǎn)問題。

3 水性環(huán)氧樹脂乳液對(duì)水泥混凝土橋面裂縫灌縫的施工

橋面水泥混凝土鋪裝層產(chǎn)生的裂縫比較復(fù)雜，有橋梁橋型或結(jié)構(gòu)的原因，也有鋪裝層混凝土自身強(qiáng)度的原因。目前鋪裝層設(shè)計(jì)厚度一般是8~15cm,層內(nèi)設(shè)有一層或雙層鋼筋網(wǎng)，層下是橋梁的剛性組合結(jié)構(gòu)層。屬于橋梁結(jié)構(gòu)組合之間引起的裂縫，是由下而上引起的，裂縫有可能貫通。屬于橋面荷載作用或鋪裝層自身結(jié)構(gòu)引起的裂縫，是由上而下發(fā)展。裂縫是下層封閉的。在裂縫處治中，必須根據(jù)這一情況調(diào)配水性環(huán)氧樹脂固化時(shí)間和固含量。

由水性環(huán)氧樹脂的滲透試驗(yàn)結(jié)果可知，只要裂縫內(nèi)是清潔的，而且裂縫寬度大于樹脂微顆粒直徑，水能滲透的地方，樹脂也能滲透。因此，采用水性環(huán)氧樹脂處治裂縫就簡(jiǎn)單多了，只要把水性樹脂不斷地往裂縫里灌填，當(dāng)析水后的樹脂填滿裂縫就能取得滿意效果。

3.1 澆淋灌填法

澆淋灌填方法簡(jiǎn)單，對(duì)于寬度在0.5mm～1.2mm的裂縫最為合適。它是靠水性環(huán)氧樹脂的自重自流和滲透作用，在路面表面對(duì)裂縫澆淋灌填。主要施工工藝如下：

3.1.1 將橋面裂縫表面清掃干凈，然后用高壓風(fēng)沿著裂縫將縫隙內(nèi)的粉塵吹干凈。

3.1.2 在初次使用水性高含量環(huán)氧樹脂乳液和固化劑前，先將盛裝該兩種溶液的桶充分搖勻，使沉于桶底部的沉淀物均勻分布在整個(gè)溶液中，保證整個(gè)桶內(nèi)溶液的濃度均勻。

3.1.3 對(duì)于底部沒貫通的裂縫，第一次澆淋裂縫的配合比（重量比）為：水性環(huán)氧樹脂乳液：水性胺類胺固化劑＝1：0.15，使固化時(shí)間延長(zhǎng)，滲達(dá)縫底；其后澆淋裂縫的配比為：水性環(huán)氧樹脂乳液：水性胺類胺固化劑＝1：0.2；最末一次的比例是1：0.25~0.3。

3.1.4 第一次澆淋裂縫時(shí)如果感覺水性環(huán)氧樹脂濃度太大，滲透困難，可用飲用水調(diào)稀，將固含量75%的水性環(huán)氧樹脂調(diào)至固含量55%~65%。

3.1.5 按以上第二種配比反復(fù)澆淋裂縫，直至乳液無法滲入裂縫為止。

3.1.6 對(duì)于底部完全貫通的裂縫，第一次澆淋的配合比（重量比）為：1：0.3～0.4，澆淋少量的環(huán)氧樹脂，等水性樹脂滲達(dá)底部初凝，堵塞縫底以后，再進(jìn)行第二次澆淋。

3.1.7 待環(huán)氧樹脂完全固化后,即可開放交通。

3.2 壓力灌漿法

對(duì)于裂縫內(nèi)藏有無法排除的粉質(zhì)物或裂縫較寬時(shí),宜采用壓力灌漿法。主要施工工藝如下。

3.2.1 灌漿前的準(zhǔn)備工作與澆淋法中3.2.1、3.2.2相同，根據(jù)裂縫的寬度和深度情況，調(diào)節(jié)固化劑用量，樹脂的固含量盡可能在75%以上。

3.2.2 沿著裂縫走向每隔50cm在裂縫表面打一個(gè)灌漿孔，打孔時(shí)沖擊鉆與地面成45°角，使灌漿孔斜著插入裂縫內(nèi)，灌漿孔深度為灌漿管的長(zhǎng)度；用環(huán)氧樹脂膠水泥封填裂縫表面。

3.2.3 灌漿開始的壓力不宜過大，控制在0.01Mpa以內(nèi)，穩(wěn)定1～2 min后再逐漸加壓。在加壓過程中應(yīng)控制加壓速度，不宜過快。

3.2.4 待裂縫另一出口有水性環(huán)氧樹脂膠液滲出以后，穩(wěn)定灌漿壓力1min后停止。

3.2.5 環(huán)氧乳液初凝時(shí)可做二次壓灌。

3.2.6 環(huán)氧樹脂完全固化后,即可開放交通。

采用水性高含量環(huán)氧樹脂對(duì)裂縫的處治，方法簡(jiǎn)單，目前已在汕尾市和廣州番禺的多座橋梁上應(yīng)用，經(jīng)過一年多的軸載考驗(yàn)，灌滿的環(huán)氧樹脂沒有張裂、碎裂，效果很好。

4 水性環(huán)氧樹脂增強(qiáng)混凝土力學(xué)性能機(jī)理分析

4.1 水性環(huán)氧樹脂是把環(huán)氧樹脂以微粒或液滴的形式分散在以水為連續(xù)相的分散介質(zhì)中而配得的穩(wěn)定樹脂材料，它對(duì)混凝土的改性是由在膠凝材料相中的水泥水化和水性環(huán)氧樹脂成膜的進(jìn)程來控制的。由于水性胺類固化劑能在短時(shí)間內(nèi)（2h）將水性環(huán)氧樹脂內(nèi)的環(huán)氧樹脂與水份分離，因此水性環(huán)氧樹脂乳液中環(huán)氧樹脂顆料聚結(jié)成膜的進(jìn)程先于水泥水化的進(jìn)程，最終由于水泥水化和水性環(huán)氧樹脂成膜形成了一個(gè)復(fù)合的膠鏈的膠凝材料相，另外還原出來的環(huán)氧樹脂是一種具有高強(qiáng)度、高粘結(jié)力、高彈性模量的高分子聚合物，因此能夠提高混凝土的各項(xiàng)力學(xué)性能，特別是混凝土早期的強(qiáng)度。

4.2 混凝土中摻入水性環(huán)氧樹脂后，由于水性環(huán)氧樹脂有較強(qiáng)的粘結(jié)力，使得漿體可以均勻地包裹在骨料的表面，混凝土成型后，表面光滑，試件形成均勻、緊密的空隙結(jié)構(gòu)。這主要是因?yàn)椋孩偎原h(huán)氧樹脂的摻入，使得水泥漿體的稠度增加，粘性增強(qiáng)，水泥漿體、水性環(huán)氧樹脂與骨料之間形成較高粘結(jié)力的膜，對(duì)骨料的包裹更加密實(shí)；②水性環(huán)氧樹脂的摻入具有一定的引氣和減水作用，可以提高漿體的流動(dòng)性，可以使試件在成型時(shí)混凝土內(nèi)部不會(huì)產(chǎn)生落漿的現(xiàn)象，提高了混凝土的抗?jié)B性能。

4.3 水性環(huán)氧樹脂能阻止混凝土塑性期裂縫的產(chǎn)生，水性環(huán)氧樹脂乳液中環(huán)氧樹脂被還原出來后，這種粘結(jié)力很強(qiáng)的聚合物能迅速填補(bǔ)混凝土表面蒸發(fā)水分所留下的微裂縫，另外水性環(huán)氧樹脂乳液是均勻地分散在混凝土中，隨著水性環(huán)氧樹脂乳液中的環(huán)氧樹脂被逐漸還原出來，它能夠填補(bǔ)混凝土內(nèi)部粗、細(xì)集料之間由于攪拌不均勻而造成的孔隙和裂縫，并且它還能夠加強(qiáng)混凝土內(nèi)部的粘結(jié)力，使得整個(gè)混凝土內(nèi)部形成一個(gè)密實(shí)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，這在一定程度上阻止了粗、細(xì)骨料的沉降，同時(shí)也降低了混凝土表面的析水現(xiàn)象。

5 結(jié)論

水性環(huán)氧樹脂摻入混凝土后存在一個(gè)水性環(huán)氧樹脂最佳摻量的問題，并不是摻量越大越好，因?yàn)閺慕?jīng)濟(jì)方面上來說，水性環(huán)氧樹脂摻量越多，成本也越高，這在工程上的廣泛應(yīng)用是不可取的；從施工角度上說，水性環(huán)氧樹脂摻量越多，還原出來的環(huán)氧樹脂量也越多，整個(gè)混凝土的粘性也越大，施工操作也越困難。綜上所述，本文對(duì)水性環(huán)氧樹脂乳液對(duì)橋面裂縫灌縫進(jìn)行闡述，希望能給予同行在今后的施工能夠起到借鑒。

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