環氧樹脂混凝土在結構補強中的應用

◎ 廣東省第四建筑工程公司 劉遠袖

一、結構補強的前景

近年來大量使用商品混凝土，因為不少混凝土公司為節省成本，雖保證了商品混凝土的強度要求，但往往忽視了商品混凝土的和易性或者混凝土中途運輸時間過長，超過混凝土初凝時間而繼續使用，加上隨著建筑工人薪水的快速提升，不少技術不熟練的新面孔加人建筑行業中來，再者由于種種原因建設單位或者施工單位盲目追求施工進度，三種因素之一或者部分疊加使得在建工程混凝土中出現不少蜂窩、孔洞、裂縫甚至出現局部混凝土強度偏低等結構問題；隨著我國人口紅利的消失，大規模建設階段即將消逝，建筑市場規模不斷縮小，我國大量的建筑從業人員將有面臨失業風險，而前期部分老舊建筑物出現老化，急需維護，部分建筑從業人員將不得不從事老舊建筑物的維護工作，以謀求生存。這些就涉及到建筑結構補強。為此本文簡單介紹一下環氧樹脂混凝土在結構補強中的應用。

二、環氧樹脂混凝土主要成分及特點

（一）環氧樹脂混凝土主要成分

1、環氧樹脂

一種含有環氧基的高分子聚合物，由環氧氯丙烷及二酚基丙烷在堿的作用下凝聚成的液體樹脂。環氧樹脂是線性結構的熱塑性聚合物，加熱呈塑性，本身不會硬化，當加入一定劑量的硬化劑后，經室溫放置或加熱處理后，與固化劑發生關聯固化反應，變成不溶于水的堅固體型網狀結構的巨大分子高聚物，其性能隨之由熱塑性變為熱固性。固化后顯示強度高，粘結力大，收縮性小及化學穩定等特點。由于環氧樹脂在固化過程中不析出低分子物，具有很小的收縮率，所以常用來配制成無溶劑型膠粘劑，作為粘結劑的常用低分子樹脂。在實際應用中，一般選擇常溫下是液態的樹脂，以保證混凝土攪拌物施工要求的流動性，方便成型。常用的幾種環氧樹脂：6101號(E44)、634號(E42)、618 號 (E51)。

2、固化劑

硬化劑的主要功能是使熱塑性、線型環氧樹脂交聯成體型網狀巨大分子，變成不溶于水的硬化產物。工程中常應用的胺類硬化劑有T31、乙二胺(EDA)。

3、增塑劑及增韌劑

硬化后的環氧樹脂雖然強度高，但比較脆，抗沖擊力也不強，加放增塑劑或增韌劑主要是為了增加環氧樹脂的韌度，提高抗彎強度和抗沖擊性能等。

增塑劑不參與固化反應，只起到潤滑的效果，并隨時間的延長而揮發掉，將失去韌性作用，常用的有：鄰苯二甲酸二丁脂、鄰苯二甲酸二辛脂、磷酸三丁脂等。增韌劑參與固化反應，如聚酰胺、丁晴橡膠、聚硫橡膠等。

4、稀釋劑

添加稀釋劑是為了降低環氧樹脂的粘稠度，便于膠粘劑浸透骨料、基層表面，提高粘結力度，增加其體積和填料的含量，還可以控制環氧樹脂與固化劑的反應熱，延長使用生命周期。常用的稀釋劑有丙酮、甲苯、二甲苯等。

5、填充料

填充料的用途不但能減少環氧樹脂用量，還能降低使用成本，而且能改善環氧樹脂膠粘劑的性能，從而減少膠粘劑的熱脹系數、收縮率、放熱溫度，增加熱導率和粘結力，從而提高其穩定性，消除固化物中的成型應力，避免發生裂縫，改善粘結性能，降低吸水性，延長使用壽命。常用的中性或弱堿性填充料有砂、碎石、鋁粉、石墨粉等。

（二）環氧樹脂混凝土的特點

環氧樹脂混凝土具有強度大、韌性好、抗沖擊力強的特點。耐化學腐蝕、耐磨、耐水和抗凍性能良好。此外，與金屬和非金屬材料粘結度高、電絕緣性好的特點，彌補了水泥混凝土抗拉強度低、抗拉應變小、抗裂性難、脆性大的缺點。固化后的環氧樹脂混凝土對大氣、潮濕、化學物質、細菌等都有很強的抵抗力，因此，適宜于在較為惡劣的環境中。因成本高（目前大約1萬到3萬元/立方米），大量使用受到制約。

三、 環氧樹脂混凝土在梁孔洞補強中的應用

（一）施工工藝流程

梁的卸載與支撐——混凝土結構面處理——配制環氧膠漿——配制環氧混凝土——在原砼面涂環氧膠漿——用環氧混凝土填塞梁孔洞、蜂窩、麻面——檢測——驗收。

（二）主要施工方法

1、梁的卸載與支撐

盡量移除梁上的物體，必要時梁底用鋼管或型鋼支撐牢固。

2、混凝土結構面處理

用人工或電動鏟將原混凝土結構面的破碎混凝土及不符合設計要求的混凝土層鑿除，露出原砼面，并用毛刷、風筒等除去表面粉塵或者水分。

3、配制環氧膠漿

按配合比分別用容器稱出（按一次應用量）配制環氧膠漿。然后放在一起攪拌，直到膠干稀均勻，色調一致為止，攪拌好的環氧膠漿一定要固化前用完，已經固化的結構膠不得再應用到施工中。

4、配制環氧混凝土

將已配制好的環氧膠漿按配合比加入水泥、砂（無泥無雜質干砂）、石子，然后放在一起攪拌，直到均勻，色調一致為止，攪拌好的環氧混凝土一定要固化前用完，已經固化的環氧混凝土不得再應用到施工中。

5、在原砼面涂環氧膠漿

原砼面經將表面粉塵除去后，方可在原砼面刷一層(厚1mm)環氧膠漿。

6、用環氧混凝土填塞梁孔洞、蜂窩、麻面

原砼面經涂刷一層環氧膠漿后，即將已配制好的環氧混凝土填塞梁孔洞、蜂窩，填塞過程用竹竿或鋼筋插實，直至塞滿孔洞、蜂窩為止。麻面用環氧砂漿（環氧膠漿按配合比加入水泥、砂）批蕩。在施工過程中任意抽取一批環氧樹脂混凝土按要求做試壓件若干組，并做好施工記錄。在施工工程中應該注意模板不宜直接與環氧樹脂混凝土接觸，宜用表面光滑的塑料薄膜使環氧樹脂混凝土與模板隔離，否則由于環氧樹脂混凝土的超強粘聚性使模板剝離時留下很多木屑極難清理。梁孔洞頂面容易因環氧樹脂混凝土不夠飽滿而出現縫隙，為解決這一問題可在梁的頂或者側面隔30～50cm鉆一小孔灌同配比環氧膠漿。

7、按要求做檢測或試驗，一般相關檢測或試驗有混凝土試件試壓、超聲波檢測、靜載試驗等。

8、檢測或試驗合格后組織驗收。

（三）環氧樹脂混凝土配比

環氧混凝土：環氧混凝土為高強度材料，按不同配合比可配制強度等級為C60～C80環氧混凝土；

表1 環氧膠漿(混凝土、砂漿)配合比

四、 柱節點梁底節點處混凝土酥松處理方法

（一）施工工藝流程

柱部位梁端的卸載與支撐——按柱子分4次混凝土結構面處理——配制環氧膠漿——配制環氧混凝土——在原砼面涂環氧膠漿——分4次用環氧混凝土填塞、修補——檢測——驗收。

（二）主要施工方法

柱節點梁底節點處混凝土酥松處理主要施工方法與梁孔洞處理方法大同小異。主要不同之處有兩點：

1、柱部位梁端的卸載與支撐

由于需要補強的薄弱構建是柱子，豎向受力較大，必要時卸載點部位下連續2到3層的梁板均應設立桿，防止梁板強度不足而破壞。

2、混凝土表面處理應該按不同立面分4次打鑿處理，每次打鑿深度為對應柱厚度的1/3左右，不宜過多，并應該通過計算驗證，防止倒塌。每次打鑿深處理完后均按配制環氧膠漿——配制環氧混凝土——原砼面涂環氧膠漿——用環氧混凝土填塞、修補——混凝土表面處理的順序循環進行直至第4次完成方可進入檢測階段。

五、 補強工程質量控制措施

（一）保證質量組織措施

1、貫徹質量目標責任制：建立以項目技術負責人責任的質量責任保證體系，使工程質量始終處于有效的監督和控制狀態；

2、執行“三檢制”：堅持“自檢、交接檢、專檢”三檢制，隱蔽工程必須經監理檢驗合格后，方可組織下道工序施工。

（二）保證質量的材料管理措施

1、嚴格材料質量檢查驗收制：材料進場應有合格證和質檢報告，需經甲方和監理檢驗確實，不合格、不符合設計或規范要求的材料不適用于工程；

2、對進場材料進行四驗：“驗品種、驗規格、驗質量、驗數量”，按不同規格、型號分類堆放，以免混用、錯用；

3、現場配制的材料應嚴格計量、準確配比、充分攪拌。

（三）保證質量的技術措施

1、切實作好技術交流：開工前施工負責人組織對現場操作人員進行設計圖紙、工藝規程、質量目標、檢驗制度等技術交底，做到施工人員人人了解；

2、嚴格質量檢驗：按照驗收規范進行驗收、上道工序不合格，決不進行下道工序施工，將質量缺陷消滅在施工過程中。

六、保證安全生產和文明施工措施

（一）安全組織措施

1、樹立嚴密的安全制度：確保安全施工，以此作為項目經理的主要考核目標；

2、實行安全生產目標控制管理：在布置施工任務的同時布置安全生產指標和要求，考核工作成績的同時也考核安全指標的完成情況；

3、進行安全教育：對所有進場的職工，必須進行安全生產的消防意識的教育工作，堅持特種作業持證上崗的制度；

4、項目設兼職安全員：賦予他們安全一票否決權嚴格制止違章指揮和違章作業，加強對安全生產檢查和考評工作，凡發現安全隱患，必須及時整改；

5、認真編制安全生產措施：在各分項工程施工前，班組長必須進行書面的安全技術交底，做到交底內容明確，針對性和實用性要強，操作人員必須按交底要求和安全操作規程進行施工。

（二）安全技術措施

1、凡是進場的施工人員必須戴好安全帽，現場內嚴禁穿拖鞋、高跟鞋、硬地鞋，更不能赤腳上工地，作業前嚴禁喝酒；

2、高空作業要系好安全帶，大霧、刮風、下雨時不準高空作業；

3、不準在施工現場打鬧，不準從高空擲物，非有關人員不準進入危險區域內；

4、未經施工負責人批準，不準任意拆除架設設施等安全裝置；

5、施工用電不準私搭亂接，必須由甲方或經得甲方同意后派專人負責，嚴格遵守供電規則和操作規程；

6、易燃易爆物品應離開火源，且不能長時間在太陽下暴曬。

（三）文明施工的技術組織措施

1、遵守施工措施；

（1）控制施工噪聲，盡量做到施工不擾民；

（2）危險施工區域派專人值班，并懸掛警示牌。若晚間施工應掛警示燈；

（3）人人要講究施工場地衛生，禁止隨地大小便。

2、場地整齊措施

（1）現場要做到文明、整潔，垃圾、雜物應及時清掃并倒指定地點，不得隨地亂倒亂扔；

（2）施工時所用的腳手架、工具、機械和管線及其它材料應按管理人員所指定的區域、位置擺放整齊，不得亂擺放，影響車輛出入與人員通行，現場動用火源應先征得甲方同意，并配備滅火器材。

3、工完料清措施

根據施工現場實際情況，劃分文明施工責任區，落實責任人，做到文明施工有人管，有人抓。操作工人每日下班前，都必須將自身操作環境進行清理，做到工完場清。