環(huán)境溫度對HTRCS 中環(huán)氧樹脂灌漿料力學(xué)性能的影響分析

賓武 梁洪

（四川省公路規(guī)劃勘察設(shè)計研究院有限公司）

隨著我國交通事業(yè)的高速發(fā)展，橋梁總數(shù)已超100萬座；橋梁使用時間和交通量的增加，導(dǎo)致橋梁不同部位均出現(xiàn)不同程度的病害，對行車和行人造成安全隱患，因此對橋梁進(jìn)行有效的加固以增加其使用壽命是公路行業(yè)的發(fā)展重點(diǎn)，必須高度重視。超強(qiáng)高韌性樹脂鋼絲網(wǎng)混凝土（High Toughness Resin Concerte with Steel Mesh,簡稱HTRSC）是一種以鋼筋網(wǎng)作為增韌體，環(huán)氧樹脂灌漿料作為基體組成的薄層結(jié)構(gòu)，具有粘結(jié)性強(qiáng)、抗拉強(qiáng)度高、加固快速、流動性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。環(huán)氧樹脂灌漿料工作性能的優(yōu)異直接決定HTRSC 對橋梁的加固效果。本研究對不同廠家的環(huán)氧樹脂灌漿料在不同溫度下的試驗檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析，以期為今后橋梁加固提供有益參考。

1 試驗準(zhǔn)備

環(huán)氧樹脂灌漿料信息，如表1。

表1

試驗時先將A 組分與B 組分按試驗所需數(shù)量（或分多次）稱量后混合并充分?jǐn)嚢杈鶆?，再將C 組分骨料少量多次地加入A、B 混合液中充分?jǐn)嚢杈鶆颍瑵踩敫黝惒煌嚹Ｖ?，成型過程中盡量減少材料中氣泡。不同廠家材料對應(yīng)不同檢測項目各制作5 組試件；

其中：

⑴抗壓強(qiáng)度試驗為70.7mm×70.7mm×70.7mm 立方體試件；試驗依據(jù)JTG 3420-2020 中6 要求進(jìn)行。

⑵抗壓彈性模量試驗為100mm×100mm×300mm 棱柱體試件；試驗依據(jù)GB/T 50081-2019 中7 要求進(jìn)行。

⑶劈裂抗拉強(qiáng)度試驗為150mm×150mm×150mm 立方體試件；試驗依據(jù)GB/T 50081-2019 中9 要求進(jìn)行。

⑷粘結(jié)強(qiáng)度試驗：準(zhǔn)備150mm 立方體試件從中間劈裂，將劈開后的混凝土清洗掉粉塵等附作物，放入150mm立方體鋼試模一側(cè)，采用環(huán)氧樹脂灌漿料澆入試模，試件凝固后脫模，達(dá)到規(guī)定的不同齡期后測試其劈裂強(qiáng)度，以反映環(huán)氧樹脂灌漿料與混凝土的粘結(jié)性能；試驗依據(jù)GB/T 50081-2019 中13 要求進(jìn)行。

從試件澆筑時計算齡期，養(yǎng)護(hù)7 天，在第1～6 天中養(yǎng)護(hù)溫度均為25℃，第7 天時不同廠家材料對應(yīng)不同檢測項目試件分別放入環(huán)境溫度分別為10℃、15℃、20℃、25℃、30℃的養(yǎng)護(hù)室養(yǎng)護(hù)，并在后續(xù)試驗過程中保證試驗室環(huán)境溫度均保持各養(yǎng)護(hù)溫度。

2 檢測項目結(jié)果匯總

檢測項目結(jié)果見表2。

表2

3 檢測結(jié)果和分析

⑴抗壓強(qiáng)度：依據(jù)序號1 和序號2 樣品的試驗結(jié)果，可以看出兩個廠家的環(huán)氧樹脂灌漿料隨著養(yǎng)護(hù)和試驗溫度的降低，強(qiáng)度增加，且變化趨勢明顯，接近于線性關(guān)系。

⑵抗壓彈性模量：依據(jù)序號1 和序號2 樣品的試驗結(jié)果，可以看出兩個廠家的環(huán)氧樹脂灌漿料隨著養(yǎng)護(hù)和試驗溫度的降低，強(qiáng)度增加，且變化趨勢明顯，接近于線性關(guān)系。

⑶劈裂強(qiáng)度：依據(jù)序號1 和序號2 樣品的試驗結(jié)果，可以看出兩個廠家的環(huán)氧樹脂灌漿料隨著養(yǎng)護(hù)和試驗溫度的降低，強(qiáng)度增加，且變化趨勢明顯，接近于線性關(guān)系。

⑷粘結(jié)強(qiáng)度：依據(jù)序號1 和序號2 樣品的試驗結(jié)果，可以看出兩個廠家的環(huán)氧樹脂材料隨著養(yǎng)護(hù)和試驗溫度的變化，粘結(jié)強(qiáng)度基本一致。經(jīng)觀察分析試驗殘樣后，發(fā)現(xiàn)其劈裂斷開面均位于混凝土側(cè)內(nèi)部；在統(tǒng)計試驗準(zhǔn)備階段對150mm 混凝土立方體試件劈裂試驗后的強(qiáng)度值發(fā)現(xiàn)，其粘結(jié)強(qiáng)度和試驗準(zhǔn)備階段混凝土的劈裂強(qiáng)度基本一致；而環(huán)氧樹脂其本身的劈裂強(qiáng)度遠(yuǎn)高于混凝土劈裂強(qiáng)度，粘結(jié)強(qiáng)度試驗破壞的是原混凝土本體。需要指出的是：規(guī)范要求準(zhǔn)備階段的混凝土為同原橋梁相近的原材料和配合制作混凝土試件，如該混凝土劈裂強(qiáng)度低于設(shè)計要求，粘結(jié)試驗結(jié)果也就低于設(shè)計要求。因此可以得出溫度對環(huán)氧樹脂材料與混凝土結(jié)合后的粘結(jié)強(qiáng)度基本無影響，其強(qiáng)度取決于原混凝土材料的劈裂強(qiáng)度或環(huán)氧樹脂灌漿材料的劈裂強(qiáng)度。

⑸以上結(jié)果可以得出環(huán)氧樹脂灌漿料抗壓強(qiáng)度、抗壓彈性模量、劈裂強(qiáng)度隨溫度的降低有顯著的增強(qiáng)現(xiàn)象。環(huán)氧樹脂灌漿料的膠凝材料由環(huán)氧樹脂和固化劑共同組成，該組合材料溫度敏感性強(qiáng)，其強(qiáng)度的增加與溫度的增加在一定范圍成反比關(guān)系。因此要準(zhǔn)確地找出該種材料的各種力學(xué)強(qiáng)度，必須確定其對應(yīng)試驗溫度。

4 結(jié)語

根據(jù)工程經(jīng)驗，環(huán)氧樹脂灌漿料施工溫度一般在0～40℃，最好控制在10～30℃；室內(nèi)試驗規(guī)范要求溫度控制在20～25℃，該溫度可以較好體現(xiàn)環(huán)氧樹脂類材料的工作性能和力學(xué)性能，在試驗過程發(fā)現(xiàn)材料的流動度隨溫度的降低亦有減小的趨勢。[3]在橋梁實際運(yùn)營過程中，外界的環(huán)境溫度隨季節(jié)的變化而變化，特別是冬季和夏季可以相差幾十度，夏季高溫環(huán)境是對環(huán)氧樹脂灌漿料力學(xué)性能的嚴(yán)酷考驗。

筆者建議：

⑴設(shè)計單位在對橋梁加固設(shè)計中采用環(huán)氧樹脂灌漿料時，應(yīng)充分考慮該橋所處環(huán)境的最高溫度，生產(chǎn)廠家提供的材料在該工況下各種工作性能和力學(xué)指標(biāo)應(yīng)滿足要求；

⑵施工單位在現(xiàn)場施工時，宜選擇氣溫相對較高季節(jié)或一天中的高溫時段，以增強(qiáng)材料的流動度，保證其工作性；

⑶室內(nèi)材料試驗中，產(chǎn)品在滿足試驗規(guī)范要求溫度下各參數(shù)合格的同時，還應(yīng)考慮設(shè)計要求工況下的材料工作和力學(xué)性能依然穩(wěn)定；

⑷因本次研究環(huán)境條件和材料有限，只能在一定溫度變化范圍內(nèi)作比較，尚不能完全得出該類材料隨溫度的變化其工作性能和力學(xué)性能變化的確切關(guān)系，需進(jìn)一步研究。