公路養(yǎng)護(hù)中水性環(huán)氧樹脂的應(yīng)用

李 保

（大呼高速公路建設(shè)管理處，山西 大同 037000）

公路養(yǎng)護(hù)是目前公路事業(yè)的重點(diǎn)內(nèi)容，其重要性在某種程度上甚至超過了新建項(xiàng)目。隨著科技、材料的發(fā)展，可用于公路養(yǎng)護(hù)的新材料和新技術(shù)層出不窮，比如水性環(huán)氧樹脂等，這些新材料在提高公路養(yǎng)護(hù)水平方面發(fā)揮出了重要作用。

1 水性環(huán)氧樹脂

水性環(huán)氧樹脂指的是呈液滴狀或微粒狀的環(huán)氧樹脂，在介質(zhì)中分散而形成的新型樹脂材料。對(duì)于水性環(huán)氧樹脂而言，它不僅有常規(guī)環(huán)氧樹脂的所有特點(diǎn)，而且還能在多種環(huán)境條件下自然固化，并支持與水性膠結(jié)物相互配合，具有較高的韌性及早期強(qiáng)度，這也是傳統(tǒng)的水性材料無法實(shí)現(xiàn)的。由于水性環(huán)氧樹脂不含有機(jī)溶劑，所以可避免污染，符合現(xiàn)階段環(huán)保需求；此外其分散介質(zhì)主要為水，便于操作，所用工具都可以使用清水進(jìn)行沖洗[1]。

在較高的剪切速度和溫度條件下，充分混合環(huán)氧樹脂與乳化劑，然后向混合液中適量添加蒸餾水，促使體系從原來的油包水變?yōu)樗?，從而制成穩(wěn)定性與均勻性良好的水性環(huán)氧樹脂乳液。實(shí)際應(yīng)用中，在添加了固化劑以后，乳液中的環(huán)氧樹脂將被固化，而水則被全部置換出來。

環(huán)氧量是指環(huán)氧樹脂的實(shí)際摻量，利用不同環(huán)氧量的水性環(huán)氧樹脂乳液能配制出可供各用途公路使用的養(yǎng)護(hù)材料，比如采用環(huán)氧量較高的乳液能配制出高強(qiáng)養(yǎng)護(hù)材料；環(huán)氧量中等的乳液能在混凝土的新舊結(jié)合層中使用；而環(huán)氧量較低的乳液可作為防水材料使用等。

2 公路養(yǎng)護(hù)工程中對(duì)于水性環(huán)氧樹脂的應(yīng)用

2.1 環(huán)氧砂漿的配制與使用

在普通砂漿當(dāng)中按要求添加適當(dāng)比例的水性環(huán)氧樹脂，能配制出用途各異的新型混合砂漿，當(dāng)水泥標(biāo)號(hào)為32.5時(shí)，不同材料摻量的砂漿強(qiáng)度如表1所示。

表1 不同材料摻量的砂漿強(qiáng)度 MPa

a）當(dāng)材料摻加量為水性環(huán)氧樹脂（1）∶水泥（4）∶砂（3）時(shí)，砂漿的28 d抗壓強(qiáng)度最大，可在公路表面的破損修補(bǔ)中使用。相較于常規(guī)水泥砂漿，它具有更強(qiáng)的黏結(jié)力，且防水性出色，但工藝上并沒有太大差別。

針對(duì)舊橋由于鋼筋銹蝕而使混凝土開裂的處理施工工藝為：首先，鑿除表面上的殘?jiān)槠?；其次，利用打磨機(jī)進(jìn)行打磨處理；再次，涂抹或灌注砂漿；最后，進(jìn)行修補(bǔ)、平整與特殊養(yǎng)護(hù)處理。

b）當(dāng)材料摻加量為水性環(huán)氧樹脂（1）∶水泥（4）∶砂（2）時(shí)，砂漿的28 d抗壓強(qiáng)度僅次于水性環(huán)氧樹脂（1）∶水泥（4）∶砂（3），可作為黏結(jié)層使用。某公路橋梁因坐落于出?？谖恢?，經(jīng)常受到雨水與海水的侵蝕，使一側(cè)T梁上的鋼筋產(chǎn)生嚴(yán)重銹蝕，導(dǎo)致外部混凝土開裂。在此T梁加大橫斷面的加固施工中，使用了材料摻加量為水性環(huán)氧樹脂（1）∶水泥（4）∶砂（2）的砂漿作為新舊混凝土的黏結(jié)層，發(fā)揮出了良好的黏結(jié)效果[2]。

2.2 水泥水環(huán)氧灌縫用漿的配制與使用

將水泥和水性環(huán)氧樹脂通過混合調(diào)配成一定稠度的漿液，可對(duì)路面尤其是水泥混凝土路面，以及公路橋梁表面的鋪裝層進(jìn)行表層加固，相比傳統(tǒng)加固工藝，該方法最大的特征是不需要進(jìn)行干燥處理。這種漿液有良好的親水性，而且可以在很短的時(shí)間內(nèi)形成強(qiáng)度。通過與超細(xì)水泥的合理配比，還能配制出以超細(xì)水泥為主要成分的水環(huán)氧灌縫用漿液，其細(xì)度為：粒徑在30μm以內(nèi)的顆粒含量不大于5%，粒徑在6μm以內(nèi)的顆粒含量不小于40%，比面積超過每單位重量800 m2，可在縫寬為0.3～1.0 mm的細(xì)小裂縫中使用，其力學(xué)特征如表2所示。

表2 以超細(xì)水泥為主要成分的水環(huán)氧灌縫用漿液

我國(guó)很多高等級(jí)公路的養(yǎng)護(hù)工程都利用以上新材料，尤其是部分路段上的橋梁鋪裝層。在進(jìn)行施工以前先使用高壓風(fēng)對(duì)裂縫進(jìn)行清理，然后按照1 m的間距設(shè)置若干灌漿嘴，對(duì)裂縫進(jìn)行封口以后，實(shí)施灌漿。實(shí)踐表明，通過對(duì)這種新材料的應(yīng)用，能從本質(zhì)上控制細(xì)微裂縫的蔓延與發(fā)展[3]。

2.3 水性環(huán)氧水泥混凝土的配制與使用

在對(duì)水泥混凝土進(jìn)行配制時(shí)，先減少實(shí)際用水量，然后添加水性環(huán)氧樹脂，其摻加量一般為水泥用量的30%，以此配制具有早強(qiáng)特性的水性環(huán)氧水泥混凝土。該材料可在坑槽和伸縮縫等的加固處理中使用，其具體的工藝方法和采用普通水泥混凝土進(jìn)行修補(bǔ)作業(yè)大體一致。在水泥摻量恒定的情況下，不同水性環(huán)氧樹脂摻加量的混合料強(qiáng)度如表3所示。

表3 不同水性環(huán)氧樹脂摻加量的混合料強(qiáng)度

2.4 鋼板黏結(jié)膠的配制與使用

按照1∶6的比例分別混合水性環(huán)氧樹脂材料和水泥，即能配制出可在公路及橋梁加固過程中常用的粘貼鋼板法所用的鋼板黏結(jié)膠，在標(biāo)準(zhǔn)情況下，該黏結(jié)膠的拉伸強(qiáng)度可以達(dá)到8.5 MPa[4]。

某公路大橋的雙曲拱拱肋設(shè)計(jì)采用粘貼鋼板的方法進(jìn)行加固，所用鋼板的厚度為3 mm，總加固在11 m左右。本工程按照以上比例混合、配制出了水性環(huán)氧樹脂黏結(jié)膠，將其作為黏結(jié)鋼板和混凝土表面的主要材料。在黏結(jié)加固以前，先對(duì)粘貼的混凝土表面進(jìn)行打磨處理，再按照拱肋的形狀對(duì)半成品鋼板進(jìn)行加工；在打磨好的表面均勻涂抹一層黏膠，厚度在3 mm左右；粘貼加工好的鋼板，并使用螺栓加固。以上施工完成后，還需再在表面涂上一層砂漿，以免鋼板表面銹蝕。

2.5 水泥穩(wěn)定基層配制與試驗(yàn)

對(duì)于整體性基層，其可以使用環(huán)氧量較低的水性環(huán)氧樹脂乳液進(jìn)行加固，從而形成具有良好防水性的高強(qiáng)水穩(wěn)基層。這一基層在雨水較多的地區(qū)十分適用，比如我國(guó)的珠三角地區(qū)，在基層中通過對(duì)水性環(huán)氧樹脂乳液的添加，能在保證強(qiáng)度和穩(wěn)定性的同時(shí)，增強(qiáng)耐水性，從而避免基層遇水損壞。表4是不同水性環(huán)氧樹脂乳液摻加量條件下，基層的強(qiáng)度與密度（各組試件均在標(biāo)準(zhǔn)條件下養(yǎng)生5 d，并放置在溫度為40℃的溫水中浸泡了2 d，以試驗(yàn)其耐水性）[5]。

表4 不同水性環(huán)氧樹脂乳液摻加量條件下的基層強(qiáng)度與密度

由表4可以看出，隨著水性環(huán)氧樹脂乳液實(shí)際摻加量的增大，試件無側(cè)限抗壓強(qiáng)度（7 d齡期）明顯提高，且密度也小幅增長(zhǎng)；同時(shí)，試件均經(jīng)過了溫水浸泡，但強(qiáng)度并未因此受到影響而下降或波動(dòng)，說明試件具有良好的耐水性，水性環(huán)氧樹脂乳液的摻加，無論是在提高強(qiáng)度還是增強(qiáng)耐水性上，都起到了重要作用。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，水性環(huán)氧樹脂及其乳液是現(xiàn)階段新型材料，因其環(huán)氧樹脂成分的實(shí)際含量并不很高，所以在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，其應(yīng)用范圍都局限在建筑挖墻涂刷和地坪施工等領(lǐng)域。而在試驗(yàn)工作的推動(dòng)下，通過對(duì)環(huán)氧樹脂實(shí)際含量的增加，擴(kuò)寬了水性環(huán)氧樹脂及其乳液的應(yīng)用范圍，隨即成為目前新公路養(yǎng)護(hù)材料的一種。對(duì)環(huán)氧樹脂而言，其在水性化以后的用途十分廣泛，在實(shí)際應(yīng)用過程中的強(qiáng)度特性還需要得到更深入的研發(fā)。