淺析環氧樹脂在橋梁加固中的應用

王宏偉

（陽泉公路分局平定段，山西 陽泉 045200）

1 引言

1.1 環氧樹脂概述

由于環氧樹脂具有強度高、耐老化、抗腐蝕、水密性高等特點，所以被廣泛應用在土木工程建設中，在橋梁加固中也得到了普遍的應用，現結合作者的實踐經驗，舉例子加以說明。

1.2 常見橋梁病害

很多橋梁特別是修建于20世紀六七十年代的橋梁，由于當時采用混凝土的標號相對較低、施工工藝也相對落后，所以，在抗腐蝕方面較為不足，很多大橋在經過十幾年的運營后，雨水經常侵蝕橋梁的部位，會不同程度地出現鋼筋混凝土損壞的現象，嚴重影響到橋梁的使用，為了阻止此類病害的進一步發展，延長橋梁的使用壽命，近幾年施工人員采用環氧樹脂加固法加固了多座橋梁，取得了較好的效果，消除了安全隱患。

2 橋梁加固實例二——鎖簧溝2#橋、石1#橋等橋的加固工程

2.1 鎖簧溝橋的概述

國道207線平定段是連接陽泉及昔陽的重要通道，在其K954+600～K954+963段總共有中小型橋梁11座，其中鋼筋混凝土板式橋7座，石拱橋5座，這些橋梁修建于1980年，并且都架設在鎖簧溝內的鎖簧河上，至今已運營近30年，為國家特別是陽泉及昔陽的經濟建設立下了汗馬功勞。然而這些橋自20世紀90年代以來相繼發現存在同一種病害，嚴重影響到橋梁的安全運營，必須加以徹底修復。

2.2 病害現象

這些鎖簧溝橋的主要病害有兩種：病害一，幾乎所有鎖簧溝橋的墩臺身無論是片石砌體結構的，還是混凝土結構的，在與流水經常接觸的部位，都有不同程度的腐蝕現象，最深的達30 cm。病害二，80%的鋼筋混凝土行車道板邊，相繼出現裂縫，并且愈演愈烈，直至混凝土剝離、脫落、露筋及銹蝕現象十分嚴重。這些病害已經嚴重影響到橋梁的正常使用，危及過往車輛及行人的安全。

2.3 病害產生的原因

病害一，由于發生病害的部位與流水經常接觸的部位一致，所以斷定此類病害肯定與流水有關系，經過調查發現，這些橋的上游有硫酸廠及硫脲廠，由于這些廠的非法排放致使河流中含有一些腐蝕性的酸性物質，長期與片石砌體及混凝土中的石灰石發生化學反應，將石灰石逐漸腐蝕掉，形成位置與流水一致的坑洞，為此，只要將片石及混凝土墩臺身與流水隔離就可以防治此類病害。

病害二，由于較早的行車道板混凝土標號較低，抵御自然侵蝕的能力也就低，由于受到雨雪、陽光、風及凍融等因素的侵蝕，使得溶著氧氣的水滲透進混凝土，一是與結構鋼筋相遇，致使鋼筋銹蝕體積膨脹，二是過冬時這些滲透水產生凍脹，二者共同作用將混凝土保護層破壞。處置此類病害時，只要將行車道板與地表水隔離，防止水分的侵入就能防治此類病害。

2.4 病害處置及加固方法

病害一，在銹蝕的橋墩臺身周圍用鋼筋混凝土裙套將其包裹起來，然后在其上用環氧樹脂及玻璃纖維布采用三布四漿法將其封閉，徹底阻隔河流與墩臺身的接觸，從而防止此類病害的發生。

病害二，將嚴重銹蝕的混凝土保護層鑿除，并清除干凈后，用環氧樹脂砂漿修補平整，然后同樣用環氧樹脂漿液和玻璃纖維布采用三布四漿法將邊板纏裹，并在其邊緣用環氧樹脂砂漿做一道順水帶，一則保護邊緣不受破壞，二則將水攔截在外，不讓其與混凝土接觸。

2.5 加固方法的要點

要點一在于密封性。徹底隔絕構造物與外界特別是各類水的接觸，使得構造物不再受水的侵蝕是關鍵。阻隔得越徹底，效果越好。

要點二在于耐久性。修補上的環氧樹脂砂漿以及粘貼的三布四漿與原有混凝土的黏結牢固不牢固是關鍵，這樣就要求在上環氧樹脂之前要對腐蝕的鋼筋進行除銹，徹底鑿除松動或損壞的混凝土，清除混凝土表面，并用丙酮等稀釋劑加以浸潤，而后再對環氧樹脂修補。黏結的越牢固，效果越好。

另外，環氧樹脂砂漿中砂的溫度，對環氧樹脂砂漿的凝固速度起到很大的影響，所以，要特別注意砂的溫度。

3 橋梁加固實例一——衛東大橋加固工程

3.1 衛東大橋概述

衛東大橋位于307國道山西省平定縣境內南川河上，橋梁全長139m，為6～20m鋼筋混凝土雙曲拱橋，橋面寬度為：凈7m+2×0.75 m；設計荷載：汽 -13（15），掛 -50（80）；設計洪水頻率為1/100。

3.2 病害現象

該橋修建于1968年，投入運營后，基本保持良好狀態，但自20世紀80年代開始，橋梁兩側邊肋相繼出現裂縫，并且愈演愈烈，1996年經過組織有關技術人員實地勘察，發現80%的邊肋都不同程度地出現裂縫，最嚴重的一道已發展為3 m長、3 mm寬，有的甚至將保護層混凝土剝離、脫落，嚴重影響到橋梁的使用壽命和安全運營，存在很大安全隱患。

3.3 病害產生的原因

通過對邊梁的仔細研究和全天性觀測，發現邊梁損壞的原因。由于橋梁人行道部分為預制安裝挑梁形式，所以雨水順著人行道縫隙及邊緣流下，經側墻到邊肋，沿邊肋到起拱線，再經墩臺流入基礎，這樣就使得邊肋經常受雨水的侵蝕。加之20世紀六七十年代橋梁設計采用的鋼筋混凝土標號普遍不高，以及當時施工技術的限制，使得混凝土的抗水和抗腐蝕能力嚴重不足，溶著氧氣的水滲透進混凝土后與結構鋼筋相遇，致使鋼筋銹蝕、膨脹，損壞混凝土保護層，產生此類病害。

3.4 病害處置及加固方法

病害處置的關鍵是將邊肋與空氣隔絕，阻止水分與邊肋混凝土接觸，徹底阻止鋼筋的銹蝕。為此工作人員采取將嚴重銹蝕的混凝土保護層鑿除，用環氧樹脂砂漿修補，將一般銹蝕的混凝土保護層裂縫用環氧樹脂漿液灌縫，隔絕其與外界的通道，然后用環氧樹脂漿液和玻璃纖維布采用三布四漿法將邊肋纏裹，并在其外側用環氧樹脂砂漿做一道水帶，一則可以起到將側墻下來的水攔截，在不經過邊肋的前提下引到起拱線部位，二則可以起到保護加固三布四漿邊緣的作用。通過1994年采用此種加固方法，十幾年的運行到現在還良好。

3.5 加固方法的要點

要點一在于隔絕與外界的聯系，使得邊梁不再受雨水的侵蝕或增加邊梁對雨水的抗抵能力，這樣就要求在用環氧樹脂漿液灌縫和三布四漿纏裹邊梁時要注意灌漿的飽和和刷漿的均勻上下工夫。

要點二在于修補上的環氧樹脂的原因與混凝土的黏結牢固問題。這樣就要求在上環氧樹脂之前要對腐蝕的鋼筋進行除銹，徹底鑿除松動或損壞的混凝土，并用環氧樹脂漿液均勻徹底地涂刷一遍，在其完全凝固結束前，將環氧樹脂砂漿抹上，若砂漿較厚，可等上一層凝固一下后再上第二遍砂漿。

另外，環氧樹脂砂漿中砂的溫度，對環氧樹脂砂漿的凝固速度起到很大的影響，所以，要特別注意砂的溫度。

4 環氧樹脂常用修補法

環氧樹脂在橋梁中常用的有3種方法：“灌縫法”、“三布四漿法”及砂漿（或混凝土）修補法。為更好地應用，現將“三布四漿法”的施工方法及步驟作一簡單介紹:

4.1 施工準備

（1）環氧樹脂：選用E-44環氧樹脂。

（2）選用固化劑：根據環保需要，選用環氧樹脂專用固化劑T31。

（3）選用稀釋劑：為降低環氧樹脂的黏度，必須用乙醇或丙酮稀釋。

（4）玻璃絲布：采用密度為10×10的中堿玻璃纖維布作加強層。

4.2 配合比準備

初配：根據表1及本工程施工的條件，進行試配及試驗。

表1 配合比

試配：根據試驗結果確定最終環氧樹脂配比。

施工時注意事項：①每次的配制量應在30 min內用完，中途不得補加任何原料。②環氧樹脂的施工環境溫度以-15～30℃為宜。③施工后的樹脂在不低于-15℃的環境中固化2～4晝夜。

4.3 施工方法

4.3.1 施工條件

已有條件：檢查準備施工的建筑物或已有的基層是否滿足施工條件。

環境條件：防腐材料施工要在干燥的天氣；不要將防腐材料及其附料暴露于持續溫度40℃的條件下。

4.3.2 清理基層

基層必須平整、堅固、密實，強度符合設計要求，不得有起砂、脫殼、裂縫、蜂窩麻面等現象。對于不平整的基層要進行處理，處理過的基層表面應平整、干燥，在深度為20 mm的厚度層內，含水率不應大于6%；施工前要對基層表面采用手工或動力工具打磨的方法清理，表面應無水泥渣及疏松的附著物，保持潔凈狀態。

4.3.3 施工工藝

4.3.3.1 施工環境

施工環境溫度宜為-15～30℃，相對濕度不宜大于80%。施工環境溫度低于10℃時，應采取加熱升溫措施。防腐蝕施工前，應根據施工環境溫度、濕度、原材料及工作特點，通過試驗選定適宜的施工配合比和施工操作方法后，方可進行大面積施工。防腐蝕工程施工現場應防風塵。在施工及養護期間，應采取防水、防火、防曝曬等措施；進行防腐工程施工時，不得與其他工種進行交叉施工。

4.3.3.2 施工順序

涂丙酮→涂樹脂膠→鋪貼第一層玻璃絲布→固化、修整→涂樹脂膠→鋪貼第二層玻璃絲布→固化、修整→涂樹脂膠→鋪貼第三次玻璃絲布→固化、修整→固化。

4.3.3.3 鋪貼玻璃絲布

本工程采用連續手糊法施工。底層涂料涂完后連續鋪貼玻璃絲布至設計層數；玻璃布必須浸泡在配好的環氧樹脂料中至完全浸透，拿出來要去掉過多的環氧樹脂料，使之存量在20%～25%；先均勻涂刷一層環氧樹脂漿液，隨即粘貼纖維增強材料，必須貼實，趕凈氣泡，其上再涂一層漿液，漿液應飽滿；鋪完一層后，應檢查質量，當有毛刺、脫層和氣泡等缺陷時，應進行修補；粘貼纖維布時，同層纖維增強材料的搭接寬度不應小于100 mm；貼布原則大致是：先平面，后大面；先上后下，先里后外，先頂后墻；增強層鋪貼完成后，修整表面,并應固化24 h。

4.3.3.4 質量檢查

（1）外觀檢查：氣泡，表面允許最大氣泡直徑為5 mm，每平方米直徑不大于5 mm的氣泡少于3個；表面應平整；涂層與基層的結合應牢固，無分層脫層、纖維裸露、環氧樹脂結塊、異物夾雜、色澤明顯不均等現象。

（2）固化度的檢查：手觸襯里表面無黏感；用手或硬幣敲擊制品發出的聲音應清脆。

4.3.4 安全生產保證措施

參加防腐蝕工程的施工操作和管理人員，施工前必須進行安全技術教育，制訂安全操作規程；易燃、易爆和有毒材料不得堆放在施工現場，應存放在專用庫房內，并設專人管理。施工現場和庫房，必須設置消防器材；進行防腐蝕施工時，操作人員必須穿戴防護用品，并按規定佩戴防毒面具；施工現場應有通風排氣設備，特別是管道等排風不暢的部位施工時要采取有效的通風措施。

5 結論

從20世紀90年代開始很多橋陸續采用此類方法進行了修補加固，經過十幾年的觀測，效果基本不錯，達到了設計意圖和加固效果，值得加以推廣。