公路養護中水性環氧樹脂的應用

李 保

（大呼高速公路建設管理處，山西 大同 037000）

公路養護是目前公路事業的重點內容，其重要性在某種程度上甚至超過了新建項目。隨著科技、材料的發展，可用于公路養護的新材料和新技術層出不窮，比如水性環氧樹脂等，這些新材料在提高公路養護水平方面發揮出了重要作用。

1 水性環氧樹脂

水性環氧樹脂指的是呈液滴狀或微粒狀的環氧樹脂，在介質中分散而形成的新型樹脂材料。對于水性環氧樹脂而言，它不僅有常規環氧樹脂的所有特點，而且還能在多種環境條件下自然固化，并支持與水性膠結物相互配合，具有較高的韌性及早期強度，這也是傳統的水性材料無法實現的。由于水性環氧樹脂不含有機溶劑，所以可避免污染，符合現階段環保需求；此外其分散介質主要為水，便于操作，所用工具都可以使用清水進行沖洗[1]。

在較高的剪切速度和溫度條件下，充分混合環氧樹脂與乳化劑，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為水包油，從而制成穩定性與均勻性良好的水性環氧樹脂乳液。實際應用中，在添加了固化劑以后，乳液中的環氧樹脂將被固化，而水則被全部置換出來。

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

2 公路養護工程中對于水性環氧樹脂的應用

2.1 環氧砂漿的配制與使用

在普通砂漿當中按要求添加適當比例的水性環氧樹脂，能配制出用途各異的新型混合砂漿，當水泥標號為32.5時，不同材料摻量的砂漿強度如表1所示。

表1 不同材料摻量的砂漿強度 MPa

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

針對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，鑿除表面上的殘渣碎片；其次，利用打磨機進行打磨處理；再次，涂抹或灌注砂漿；最后，進行修補、平整與特殊養護處理。

b）當材料摻加量為水性環氧樹脂（1）∶水泥（4）∶砂（2）時，砂漿的28 d抗壓強度僅次于水性環氧樹脂（1）∶水泥（4）∶砂（3），可作為黏結層使用。某公路橋梁因坐落于出海口位置，經常受到雨水與海水的侵蝕，使一側T梁上的鋼筋產生嚴重銹蝕，導致外部混凝土開裂。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氧樹脂（1）∶水泥（4）∶砂（2）的砂漿作為新舊混凝土的黏結層，發揮出了良好的黏結效果[2]。

2.2 水泥水環氧灌縫用漿的配制與使用

將水泥和水性環氧樹脂通過混合調配成一定稠度的漿液，可對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行表層加固，相比傳統加固工藝，該方法最大的特征是不需要進行干燥處理。這種漿液有良好的親水性，而且可以在很短的時間內形成強度。通過與超細水泥的合理配比，還能配制出以超細水泥為主要成分的水環氧灌縫用漿液，其細度為：粒徑在30μm以內的顆粒含量不大于5%，粒徑在6μm以內的顆粒含量不小于40%，比面積超過每單位重量800 m2，可在縫寬為0.3～1.0 mm的細小裂縫中使用，其力學特征如表2所示。

表2 以超細水泥為主要成分的水環氧灌縫用漿液

我國很多高等級公路的養護工程都利用以上新材料，尤其是部分路段上的橋梁鋪裝層。在進行施工以前先使用高壓風對裂縫進行清理，然后按照1 m的間距設置若干灌漿嘴，對裂縫進行封口以后，實施灌漿。實踐表明，通過對這種新材料的應用，能從本質上控制細微裂縫的蔓延與發展[3]。

2.3 水性環氧水泥混凝土的配制與使用

在對水泥混凝土進行配制時，先減少實際用水量，然后添加水性環氧樹脂，其摻加量一般為水泥用量的30%，以此配制具有早強特性的水性環氧水泥混凝土。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行修補作業大體一致。在水泥摻量恒定的情況下，不同水性環氧樹脂摻加量的混合料強度如表3所示。

表3 不同水性環氧樹脂摻加量的混合料強度

2.4 鋼板黏結膠的配制與使用

按照1∶6的比例分別混合水性環氧樹脂材料和水泥，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膠，在標準情況下，該黏結膠的拉伸強度可以達到8.5 MPa[4]。

某公路大橋的雙曲拱拱肋設計采用粘貼鋼板的方法進行加固，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、配制出了水性環氧樹脂黏結膠，將其作為黏結鋼板和混凝土表面的主要材料。在黏結加固以前，先對粘貼的混凝土表面進行打磨處理，再按照拱肋的形狀對半成品鋼板進行加工；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 水泥穩定基層配制與試驗

對于整體性基層，其可以使用環氧量較低的水性環氧樹脂乳液進行加固，從而形成具有良好防水性的高強水穩基層。這一基層在雨水較多的地區十分適用，比如我國的珠三角地區，在基層中通過對水性環氧樹脂乳液的添加，能在保證強度和穩定性的同時，增強耐水性，從而避免基層遇水損壞。表4是不同水性環氧樹脂乳液摻加量條件下，基層的強度與密度（各組試件均在標準條件下養生5 d，并放置在溫度為40℃的溫水中浸泡了2 d，以試驗其耐水性）[5]。

表4 不同水性環氧樹脂乳液摻加量條件下的基層強度與密度

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

3 結語

綜上所述，水性環氧樹脂及其乳液是現階段新型材料，因其環氧樹脂成分的實際含量并不很高，所以在很長一段時間內，其應用范圍都局限在建筑挖墻涂刷和地坪施工等領域。而在試驗工作的推動下，通過對環氧樹脂實際含量的增加，擴寬了水性環氧樹脂及其乳液的應用范圍，隨即成為目前新公路養護材料的一種。對環氧樹脂而言，其在水性化以后的用途十分廣泛，在實際應用過程中的強度特性還需要得到更深入的研發。