超強高韌性樹脂混凝土技術在橋梁加固中的應用

盧瓊

（上饒市余干公路事業發展中心，江西 上饒 335100）

0 引言

橋梁工程在運行一段周期之后，就會受到外界因素以及自身因素的影響，使得整體結構性能下降。因此，要對橋梁進行加固，提高橋梁整體性能。超強高韌性樹脂混凝土技術在橋梁加固工程中可以取得良好的效果，因此應對超高強韌性樹脂混凝土技術的應用要點進行分析，掌握技術措施，從而為橋梁加固工程奠定良好基礎。

1 工程概況

某橋梁項目連接當地的高速公路與主城區道路，和立交橋連接，主橋結構設計為132m 的下承式鋼管混凝土系桿拱的形式，引橋為連續空心板和箱梁的形式，橋梁長度為3708m，總計有184 跨。該橋梁項目設計為汽車-超20 級、掛車-120。在投入運營時期內，交通通行量日益增大，長期受到重車交通的影響，同時受到地震的作用，造成結構發生損壞的問題，嚴重影響道路通行的安全性，因此必須進行加固處理，以達到通行安全性標準。經過現場調查分析可以確定，該橋梁存在比較嚴重的底板開裂、滲水泛堿、混凝土損壞、露筋、構件銹蝕等問題。

2 超強高韌性樹脂混凝土在橋梁加固上的應用

2.1 超強高韌性樹脂混凝土簡介

超強高韌性樹脂混凝土是應用時間比較長的一種環氧灌漿施工材料，對于提升承載性能有著重要的作用。目前該材料多數是被應用到結構黏結、防腐蝕、填充混凝土空洞等條件下，尤其是在橋梁橋體加固中，有著極為優越的使用效果。

2.2 特點

第一，抗拉強度性能優越，可以將橋梁上部荷載傳輸到梁體結構上，提升結構承載性能，降低裂紋等病害問題的發生率，增大黏結強度。

第二，高溫環境下，結構強度性能優越。即使橋梁處于較高的溫度環境中，也依然可以滿足荷載傳輸的要求。

第三，黏結性較好。應用超強高韌性樹脂混凝土，可以提升結構受力性能。

第四，彈性模量比較好，可以達到支撐效果的要求。

第五，流動性能好。

第六，蠕變性良好。投入運營較長的時間，依然能夠保持較高的性能。

第七，耐腐蝕性能好。長期裸露在酸、堿、油、脂肪等環境中，卻依然可以達到強度性能要求。

第八，早期強度高。施工后可以立即開啟開放交通，中斷時間較短。

第九，預包裝。防止因為批量或者混合誤差，同一批包裝能夠達到相同性能要求。

2.3 加固原理

綜合分析混凝土結構的受力條件，了解受力特征，在MPC 超強高韌性樹脂材料使用的過程中，主要是將拌和好的材料外包到性能不合格的結構位置上使其能夠與裂縫結合，達到提升橋梁結構承載能力的要求。

3 試驗方案設計

經過分析可以確定，環氧樹脂混凝土材料的強度高、使用壽命長，具備較高的耐疲勞性、黏結性。目前很多大跨度的橋梁項目施工中，橋面鋪裝都會選擇使用這種材料。但是在長期的使用中，由于環氧樹脂性能往往會受到外界條件影響，導致柔性的效果下降，容易出現橋梁結構斷裂等問題，給橋面鋪裝造成很大的影響，嚴重時還會出現各種安全事故。就環氧樹脂改性施工來說，很多研究人員展開全面試驗和分析，已經獲得了一定的效果。

就當前的研究和應用情況分析，為了全面提升橋梁鋪裝層結構的質量，在復合材料的設計環節需要加強管理和控制。倘若環氧樹脂材料性能滿足不了耐熱性、耐久性、抗壓強度以及韌性等方面的要求，則需要對材料性能進行優化以符合工程的標準要求。而環氧樹脂的韌性提升后，耐熱性、強度既會出現下降的情況，也會發生脆性過大的情況。一方面，在橋梁加固工程開展環節，需要做好聚氨酯互穿增韌的處理，使其韌性達到規定標準，有效提升聚氨酯改性環氧樹脂的綜合性能，可以更好提升結構的延展性、柔韌性、抗老化的性能，達到正常的通行需要。另一方面，按照橋梁加固的標準將必要的固化劑與添加劑放到一起進行拌和處理，因為這種材料的改造與處理方式能夠在一定的范圍內將材料的性能提升。需要注意的是，在操作的過程中還可以采用正交試驗的方法進黏結劑配比方案與相關系數的準確性，這樣就能夠全面了解黏膠劑的組成與比例等相關參數，而后按照獲取的試驗結構調整材料的最佳比，如此才能滿足橋梁加固工程的施工要求。

4 加固施工技術

4.1 梁表面處理

在梁表面處理時，需要使用人工方式進行梁體結構的鑿毛處理。現場施工前將輸送結構清理干凈，并落實鑿毛作業，從而可以提高超強高韌性樹脂的黏結性能，達到工程的使用標準。當鑿毛處理工序完成以后，要及時使用高壓水槍將表面的雜物清理干凈，確保不會有損害施工效果的因素存在。在清理后，組織質檢人員對現場進行檢查，不合格的應重復處理。對于結構表面存在的頑固性污漬，需要使用砂輪機打磨處理，全面清理達到施工標準才能繼續施工。

4.2 構件掛鋼筋網

現場施工人員進行表面清理后，再開始安裝鋼筋網的結構。安裝鋼筋網之前，應進行測量放線，確保安裝位置達到精準性的要求。在安裝時，從一側到另外一側逐一安裝。為了使結構部件的連接性能合格，在間隔30～40cm 的位置就需要采用直徑進行固定處理，達到結構穩固性的要求。在確定螺栓埋入度時需要按照間隔的距離進行計算，這樣才能把鋼筋網的連接性能提高，達到工程結構總體性的要求。

4.3 模板安裝

因為梁體結構加固施工中有些部位的結構尺寸比較特殊，而且超強高韌性樹脂材料的黏結性能較高，所以在現場最好選擇使用木模板的形式，確保結構制作的尺寸合格，不會給工程的質量產生影響。

首先，需要明確模板結構尺寸，并做好工程穩定性的控制，減少模板安裝工藝問題引起的變形情況。在模板表面需要粘貼一層厚度較大的聚酯板材料，可以保證脫模順利進行，提高施工效率。

其次，在安裝模板的環節應在梁體結構的邊緣使用螺栓、鐵絲進行固定，形成整體的形式。模板交接縫部位上的處理極為重要，使用聚氨酯泡沫膨脹劑填充處理，確保結構封閉性能合格，在澆筑時不會出現漏漿的問題。

4.4 復合材料澆筑

在復合材料澆筑的過程中，首先需要將材料均勻攪拌，而后用灰桶裝起來放到施工區域，再應用高位漏斗將材料放入模板內。材料具備自流性，緩慢進入模板結構內，并且聯合鋼筋小鉤的方式增強流動性，材料可以進入邊角位置上。復合材料澆筑施工中，各個點位都必須有專人進行檢查，提高澆筑施工效果，消除空洞、不飽滿等問題，提高施工的質量水平。

4.5 固化

在超強高韌性樹脂材料施工中，不需要輔助使用其他的固化材料即可達到固化的效果，且灌漿施工結束后不需要養護施工即可滿足施工的要求。

4.6 脫模清潔

根據施工的要求，一般脫模在第二天進行。脫模施工后，原聚酯薄膜會黏結在超強高韌性樹脂材料上表面，由于聚酯薄膜的厚度、透明性方面，可以不處理。

5 質量控制要點

高韌性樹脂混凝土攪拌時，要嚴格控制攪拌設備，同時控制材料攪拌時間。

5.1 流動性

如果施工中存在合適的壓差，那么就應選擇應用最佳的模板形式。灌漿材料在自重的作用之下進入尺寸小于30mm 以內的縫隙內，而流動的距離受到縫隙、填料摻量、靜壓差的影響。填料的摻量可以增加流動性，進入各個邊角位置上，提高結構的總體性能。

5.2 適用期

適用期就是在樹脂和硬化劑從攪拌開始，到灌漿材料有空隙時，依然可以保持較高的工作性能。通常來說，超強高韌性樹脂材料的適用期為30～45min。在溫度升高條件下加固材料性能會受到影響，因此在熱反應時需要做好性能控制，科學控制攪拌時間。此外，針對一些材料性能要求沒有特殊說明的，在現場施工時材料輸送采取泵的方式，泵送方式的優勢就是效率高、節約勞動力。泵送環節，由于材料與管壁存在摩擦作用，此時材料的溫度會升高，材料性能會下降。因為機械故障或者堵塞而造成的泵送無法進行，將會給工程的質量造成嚴重的影響。

5.3 材料保管

將材料放置在密封性的容器內，干燥、溫度合格時，存儲有效期為12 個月。

5.4 現場檢測試塊制作

在現場制作方塊，并且送入實驗室進行檢驗。在模具內部涂抹一層薄的油脂，石塊采用抹刀進行導引，從模具一側開始澆筑施工。應用細圓棒進行振搗施工，從側面輕輕敲擊模具，將內部空氣趕出；樣件硬化后，在頂部標記好澆筑時間，并做好現場記錄工作。

6 材料試驗分析

6.1 強度變化曲線

經過試驗參數分析發現，試塊在48h 后達到穩定狀態，強度大于100MPa。

6.2 材料彈性模量變化曲線

根據試驗結論分析發現，試塊抗壓強度在24h 達到穩定狀態，彈性模量超過19.5GPA。

6.3 根據以上試驗

經過試驗參數分析，試塊的抗壓極限壓應變超過15000MPa。

6.4 四點彎曲試驗

根據四點彎曲試驗其強度為25.87～34.67MPa，平均值為29.51MPa。

7 橋跨結構加固前后的荷載試驗對比分析結果

7.1 交通影響

因為此次試驗加固施工的橋梁屬于立交橋梁的形式，又需要更換橋面，所以會進行短時間的交通封閉，這就對當地的交通造成很大的影響。應用超強高韌性樹脂混凝土進行橋梁加固，施工方便、操作快捷，完全可以滿足使用的需要，達到城市干道橋梁的通行需要，對橋梁加固施工效果的提升有著極為重要的作用。

7.2 加固施工

因為超強高韌性樹脂混凝土屬于新型混合料的形式，為復合材料，其材料準備比較方便，且處于最佳配合比的條件下材料的性能優越、流動性較好，所以對灌注施工的要求并不高。因為加固材料和原材料具備較高的黏結性，所以加固后結構的總體性能更加優越，穩定性、牢固性完全可以滿足工程的壓強。

7.3 加固效果

經過加固后的試驗檢測分析，發現應用超強高韌性樹脂混凝土加固后的橋梁整體剛度性能提升較為明顯，在24%左右。

8 結論

以實際案例展開分析，總結超強高韌性樹脂混凝土橋梁加固效果，得出如下結論：

其一，應用環氧樹脂施工時，控制好溫度極為重要，一般來說環境溫度應在10C 以上。同時要控制好攪拌的時間，一般而言攪拌時間要≥15min，且需要對環氧樹脂的性能進行檢測，使其達到橋梁加固標準。

其二，在橋梁加固的過程中橋面處理環節非常關鍵，因為在橫向碾壓施工時會對該部位造成一定的影響。因此，在施工的過程中需要考慮碾壓施工的損失度，在保證結構穩定性的基礎上提升整體橋梁加固效果。

其三，在施工時需要在基礎結構層鋪設直徑為2.36mm 的碎石，通過這種方式能夠把混合料與鋼板結構的抗剪性能力提高，避免給工程質量造成影響。同時，在樹脂黏結劑與碎石量選用時施工量需要按照既定的要求選擇。此外，在該環節需要關注材料性能的穩定性，要明確材料的適用性，使其能夠滿足橋梁加固的需求。

其四，選擇不同的環氧樹脂膠黏劑所產生的效果不同，因此超強高韌性樹脂混凝土的性能也不同，這就需要技術人員考慮現場的實際情況，選擇最佳的施工材料，并加強溫度控制，以達到結構性能的要求。在荷載一致的條件下，超強高韌性樹脂混凝土具備較高的抗疲勞性，可以提高工程的質量水平，滿足道路交通的通行需要。