近年來,隨著中國交通運輸事業(yè)的快速發(fā)展,橋梁作為交通運輸?shù)幕疽?對其養(yǎng)護維修工作日益增多。交通量的迅猛增加和車輛超載現(xiàn)象的日趨嚴重使得橋梁與車輛之間的矛盾日漸顯露,為了減少橋梁維修對路網(wǎng)中車輛通行能力造成的影響,采用合適的材料對橋梁的早期裂縫進行修補就顯得格外重要。低粘度環(huán)氧樹脂是一種粘度低、加工工藝性好的環(huán)保材料,由于引入不同于一般環(huán)氧樹脂的化學基團,低粘度環(huán)氧樹脂具有許多新的特性,如低結(jié)晶性、阻燃、快速固化等,給環(huán)氧樹脂的使用帶來很大便利,既可單獨使用,也可與普通雙酚A型環(huán)氧配合使用,用于涂料、復合材料、灌封、灌縫等。所以,低粘度環(huán)氧樹脂是一種很好的裂縫修補材料。

1·低粘度環(huán)氧樹脂

1.1　材料組成

在中化798糠醛-丙酮材料體系的基礎(chǔ)上,優(yōu)選親水性固化劑和親水性表面活性劑后,在有滲水情況下,即使是0.01 mm的裂縫也能滲透和固結(jié),從而達到防滲補強的目的。

丙酮、糠醛本身粘度很低且能很好地溶解環(huán)氧樹脂,形成均勻的溶液體系,在環(huán)氧樹脂堿性固化劑的作用下,丙酮、糠醛能發(fā)生反應(yīng)生成呋喃樹脂,呈互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),能與巖石和混凝土粘結(jié)牢固,且滲透性強,能灌注0.01 mm以上的裂縫,并具有低溫下固化,氣味小,毒性低,耐水、耐酸堿、耐鹽腐蝕和耐老化等性能,但漿液不能在潮濕與水下環(huán)境中固化。為了使糠醛-丙酮混合體系環(huán)氧漿液既能保持原有特性,又能應(yīng)用于潮濕與水下環(huán)境,采用一種親水性固化劑及親水性表面活性劑后,可以滿足潮濕與水下環(huán)境的裂縫修補加固。

糠醛-丙酮混合稀釋劑的環(huán)氧灌漿材料,組成配合比見表1。

1.2　固化機理

環(huán)氧樹脂漿液的固化過程屬于縮合、交聯(lián)反應(yīng)。

 

在糠醛-丙酮混合稀釋體系的環(huán)氧樹脂漿液加入親水性促進劑可提高早期強度,以聚酰胺650作固化劑不僅增加了固化物的韌性,同時還改變了漿液的親水性,顯著地提高了在有水和潮濕條件下的粘結(jié)強度。

2·潮濕面使用樹脂要求

過水橋梁工作面的相對濕度大多超過85%,且環(huán)境濕度高,為保證裂縫的處治效果,采用在樹脂漿液中加入親水性固化劑和表面活性劑的方法,來解決橋梁裂縫在潮濕與水下裂縫環(huán)境中的修補問題。為了使低粘度環(huán)氧樹脂能夠較好地粘結(jié)于橋梁潮濕面,在裂縫的修補過程中應(yīng)遵循以下幾方面要求:

(1)應(yīng)對要修補的混凝土表面進行鑿毛,且保持其潔凈、干燥、堅固、密實和平整。

(2)為了使老混凝土表面能充分被環(huán)氧樹脂基液

所浸潤,保持良好的粘結(jié)力,對其涂抹環(huán)氧樹脂基液。涂刷時,力求薄而均勻,厚度不超過1 mm,可用毛刷人工涂抹,也可用噴射,為便于涂勻,還可以在基液中加入少量丙酮(3%~5%),已涂刷基液的表面,應(yīng)注意保護,嚴防雜物,灰塵落入。

(3)涂刷基液后,間隔一定時間(30~60 min),將基液的氣泡清除后,再涂抹環(huán)氧砂漿,環(huán)氧砂漿涂層的厚度以0.5 cm為宜,如超過0.5 cm時,應(yīng)分層涂抹,每層厚度可控制為0.3~0.5 cm,每次涂抹均需用力壓緊。

(4)環(huán)氧材料養(yǎng)護時最重要的是控制溫度。夏季工作面向陽時,應(yīng)設(shè)涼棚,避免陽光直射,冬季溫度太低,應(yīng)加溫保暖,一般養(yǎng)護溫度以20℃為宜,養(yǎng)護溫差不超過5℃。養(yǎng)護時間:夏季一般2 d即可,冬季則需7 d以上,養(yǎng)護期的前3 d,不應(yīng)有水浸泡或其他沖擊。

3·工程應(yīng)用

南寧市邕江大橋建成于1964年7月,全長394.6m,寬24.6 m。為中國較早采用閉口薄壁桿件理論設(shè)計的一座懸臂式鋼筋混凝土箱型薄壁城市橋梁。兩端跨徑為1×45 m的單懸臂梁,中跨為5×55 m,采用23m中間掛梁的雙懸臂梁。由兩組獨立的三室箱梁組成,兩組箱梁之間用簡支板支承于箱梁的懸臂上;在墩臺處設(shè)置剛接的連續(xù)橫隔梁,其余的橫隔梁均為簡支,下部結(jié)構(gòu)北岸為埋置式橋臺,南岸為U形橋臺。橋墩采用雙柱式,支承于分離式沉井基礎(chǔ)上。

3.1　潮濕面裂縫修補工藝

為了恢復結(jié)構(gòu)的整體性和強度,施工時采用壓力注入工藝使得環(huán)氧樹脂漿材能充分填充裂縫并膠結(jié)良好。為確保施工質(zhì)量,提出以下幾方面要求:1)注漿孔(嘴)與待處理裂縫是通暢的;2)注漿時,裂縫面具有排水(氣)條件;3)漿液注滿裂縫后沒有外流條件;4)裂縫面不存在阻礙粘結(jié)的物質(zhì);5)保證漿液在充填裂縫過程中呈流動狀態(tài)。

注漿修補裂縫施工工藝如下:定孔位→鉆孔→沖孔→連接管路→孔外填塞→高壓水清洗→注漿→屏閉漿→清洗管路。

3.1.1　裂縫調(diào)查

裂縫調(diào)查工作對結(jié)構(gòu)物的修復工藝具有重要的意義。因此,需現(xiàn)場核實裂縫長度、寬度、深度、走向、形成原因以及是否貫穿結(jié)構(gòu)物斷面等,并進行標注。

(1)寬度調(diào)查

對于寬度<0.15 mm的裂縫,一般采用裂縫補膠進行表面封閉;對于寬度≥0.15 mm的裂縫,則采用注漿壓力注入混凝土裂縫修補膠液封閉裂縫法。

(2)深度調(diào)查

裂縫的深度可用鑿槽、鉆孔取芯、鉆孔壓水及超聲波等方法來測定。

(3)設(shè)計資料和施工記錄調(diào)查

設(shè)計資料的調(diào)查包括結(jié)構(gòu)物施工圖、竣工圖、結(jié)構(gòu)計算書等,施工記錄調(diào)查包括結(jié)構(gòu)物所用原材料、混凝土配合比、混凝土澆筑和養(yǎng)護、地基情況、環(huán)境條件等。

3.1.2　鉆孔

對于大體積混凝土的深層裂縫,可在裂縫上鉆孔,當裂縫較深、裂縫面積大且走向不規(guī)則時,宜設(shè)置較深的騎縫注漿孔和斜鉆注漿孔,同時利用注漿孔作為排水排氣孔,使注漿時形成較多的通路,孔深以穿過裂縫20~30 cm為宜,并用阻塞器連接灌漿管灌漿。

 

3.1.3　清孔及裂縫表面處理

所有孔眼必須使用高壓空氣或高壓水吹洗干凈,鑿除突出部分,將構(gòu)件表面整平,然后用丙酮擦洗,清除裂縫周圍的油污,清洗時應(yīng)注意不要將裂縫堵塞。對于混凝土細小裂縫(寬度小于0.3 mm)應(yīng)用鋼絲刷等類似工具,先清除裂縫表面的灰塵、浮渣以及松散層等污物,然后再用毛刷蘸甲苯、酒精等有機溶液,把沿裂縫兩側(cè)20~30 mm處清洗干凈并保持干燥;當混凝土裂縫寬度大于0.3 mm時,則將裂縫鑿成“V”形,槽寬與槽深根據(jù)裂縫深度和有利于封縫的情況來確定,鑿完后用鋼絲刷及壓縮空氣將殘留的碎屑粉塵清除干凈。

3.1.4　粘貼注漿嘴及裂縫表面封閉

(1)裂縫經(jīng)表面處理后,鑿成了“V”形槽的裂縫宜粘貼注漿嘴,經(jīng)過鉆孔的裂縫則埋設(shè)注漿管。埋設(shè)上述設(shè)備時,應(yīng)先用甲苯擦干凈,注漿嘴底盤的鐵銹必須除凈,并用丙酮擦洗干凈,然后將專用膠泥均勻地抹在底盤周圍,厚度1~2 mm,與孔眼對準粘貼在裂縫上,灌漿嘴(管)埋設(shè)的間距根據(jù)縫長及裂縫的寬窄以3.5~4.0 cm為宜,一般縫寬可稀,窄縫宜密,每一道裂縫至少須各有一個進漿孔和排氣孔。注漿孔眼必須對中,保證導流暢通,灌漿嘴(管)應(yīng)粘貼牢靠,四周封閉抹成魚脊狀。

(2)裂縫表面封閉:為使混凝土縫隙完全充滿漿液,并保證在壓力作用下漿液不外滲,必須對已處理過的裂縫表面(除孔眼及嘴子外)用裂縫修補膠沿裂縫走向從上至下均勻涂刷兩遍進行封閉(寬度6~8 cm),形成封閉帶,以便修補膠漿液壓力注入結(jié)構(gòu)物內(nèi)部裂縫。

3.1.5　壓氣試驗

封閉帶固化后,應(yīng)壓縮氣體(0.2~0.4 MPa)進行壓氣試驗,以檢查封閉帶是否封嚴,如發(fā)現(xiàn)封閉帶上有漏氣現(xiàn)象,對漏氣部位應(yīng)再次封閉。

3.1.6　注漿操作

(1)灌注裂縫采用空氣泵壓注法,壓漿罐與注漿嘴用聚氯乙烯高壓透明管相連接,且連接嚴密不漏氣。

(2)在注漿過程中應(yīng)注意控制壓力,裂縫寬度較大,進漿通暢時,壓力宜控制為0.2 MPa,裂縫進漿不暢,宜控制為0.4 MPa。

(3)對于水平裂縫,宜由低瑞逐漸壓向高端;對于豎向裂縫由下向上逐漸壓注。從一端開始壓漿后,另一端的注漿嘴必須在排出裂縫內(nèi)的氣體后噴出漿液與壓入的漿液濃度相同時,方停止壓漿,在保持壓力下封堵注漿嘴。

貫通縫如果單面注漿后另一面未見出漿,可在另一面壓灌一次。

3.1.7　質(zhì)量檢查及裂縫表面處理

灌注完畢,待裂縫內(nèi)的漿液不流動以后,將灌漿嘴拆下,并用封閉裂縫用的灌漿液把灌漿嘴處封好,再在裂縫表面涂一層聚合物水泥漿,確保封閉嚴實。灌漿結(jié)束后,應(yīng)檢查補強效果和質(zhì)量,確保工程質(zhì)量。

3.2　裂縫修補結(jié)果分析

施工時在裂縫表面進行鉆孔,作為注漿導向孔。腹板及頂、底板裂縫;沿裂縫走向鉆孔,孔深5 cm,孔徑8 mm,孔距35 cm。

通過壓水試驗對該橋梁的裂縫修補效果進行檢查,發(fā)現(xiàn)孔壓水透水率平均值小于3 Lu,滿足規(guī)范要求。對裂縫修補后使用3年的橋梁檢查結(jié)果看,使用性能良好,達到了預(yù)期的效果。

4　結(jié)語

       （1）選用的低粘度糠醛-丙酮混合體系環(huán)氧樹脂,能灌注0.01 mm以上的裂縫,并能在低溫下固化,氣味小,毒性低,耐水、耐酸、耐堿、耐鹽腐蝕、耐老化性能優(yōu)異。

(2)基于糠醛-丙酮混合稀釋體系的環(huán)氧樹脂漿液,優(yōu)選了聚酰胺650固化劑用量,研究了高濕度和有水環(huán)境下糠醛-丙酮混合體系環(huán)氧樹脂的技術(shù)性能,滿足潮濕和有水條件下裂縫修補的技術(shù)要求。

(3)優(yōu)化了潮濕面裂縫灌漿施工工藝,確定了相關(guān)灌漿參數(shù)(如配合比、孔深、孔距、灌漿壓力等)。

(4)在廣西南寧邕江大橋的潮濕面裂縫修補加固工程中進行了工點應(yīng)用,質(zhì)量檢查孔壓水透水率小于3 Lu,滿足規(guī)范要求,通過使用3年后的橋梁檢查,說明低粘度環(huán)氧樹脂在橋梁潮濕面裂縫的修補中具有較好效果。