環(huán)氧樹脂的混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)用
混凝土及鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)雖以經(jīng)久耐用而著稱，但其在使用過程中也常因各種因素(包括設(shè)計(jì)施工因素)而遭受不同程度的損傷，影響其使用壽命。因此近年來(lái)各國(guó)對(duì)已有混凝土及鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的評(píng)價(jià)鑒定和維修改造問題都越來(lái)越重視。各種建筑物及構(gòu)筑物經(jīng)過多年的使用多數(shù)都會(huì)有不同程度損壞，需要進(jìn)行維護(hù)和修補(bǔ)。
以環(huán)氧樹脂制成的環(huán)氧膠性能優(yōu)越，改性途徑較多，近年來(lái)發(fā)展較快。中國(guó)環(huán)氧樹脂行業(yè)協(xié)會(huì)專家說(shuō)，這多用于混凝土構(gòu)件的粘接和修補(bǔ)、橋梁工程、飛機(jī)跑道、公路修造、混凝土結(jié)構(gòu)裂縫補(bǔ)強(qiáng)加固或防滲堵漏灌漿等領(lǐng)域。
一、混凝土構(gòu)件的粘接和修補(bǔ)
1、新舊混凝土的粘接
傳統(tǒng)的新舊混凝土接槎方法是先在清洗好的槎口上澆一層稀砂漿，緊跟著澆灌新混凝土。該方法粘接度低、防水性差。為了獲得高強(qiáng)度的粘接，在混凝土槎口上涂敷環(huán)氧膠粘劑是目前較為流行的方法。
新舊混凝土的粘結(jié)難點(diǎn)是膠粘劑必須同含水率較高的新混凝土接觸。通過選用不溶于水的聚酰胺、多元芳香胺及潛性脂肪胺固化的環(huán)氧膠粘劑粘接潮濕混凝土可獲得滿意效果。此外，環(huán)氧膠粘劑如用煤焦瀝青改性并摻入適量吸水材料，如石棉纖維和氧化鈣等，則在潮濕介質(zhì)中也有很好的效果。
2、混凝土構(gòu)配件的粘接混凝土構(gòu)件粘接一般用環(huán)氧樹脂膠進(jìn)行。粘接的兩表面要盡量平整配合。通過配方的調(diào)節(jié)可以滿足冬季和夏季的不同施工要求。冬季用可摻人胺基催化劑，夏季用可摻入氨基酚附加劑。中國(guó)環(huán)氧樹脂行業(yè)協(xié)會(huì)專家表示，當(dāng)建筑物混凝土表面受到腐蝕、碳化，表面出現(xiàn)缺損或裂縫時(shí)，可用聚合物砂漿修補(bǔ)，一般選用環(huán)氧砂漿。施工時(shí)，缺損或裂縫處首先除去塵土和疏松物，在用布擦干凈，把配制好的聚合物砂漿填塞于修補(bǔ)處，按平壓實(shí)即可。
二、橋梁工程中的應(yīng)用
橋梁是忍受應(yīng)力很大的土木工程。大量的預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土用于橋梁的制造。為了防止橋基下相鄰的預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土將由于長(zhǎng)期的振動(dòng)而產(chǎn)生間隙，往往采用壓縮強(qiáng)度較高的膠粘劑進(jìn)行粘接使其成為整體。一般都是用較高初期膠粘強(qiáng)度的環(huán)氧樹脂膠施工。在橋面與橋墩的混凝土連接處產(chǎn)生裂縫時(shí)，也可以用低黏度的環(huán)氧樹脂膠進(jìn)行注入式修補(bǔ)。
三、飛機(jī)跑道、公路修造
飛機(jī)跑道要求耐磨，耐沖擊，一般可將環(huán)氧樹脂或適量增塑劑拌入水泥漿料中鋪制路面，這樣的跑道具有高度的耐磨、耐沖擊效果。中國(guó)環(huán)氧樹脂行業(yè)協(xié)會(huì)(www.epoxy-e.cn)專家表示，道路尤其是高速公路的耐磨要求也是相當(dāng)高的。路面上以及道路接縫處，特別是在雨天，防止汽車在急轉(zhuǎn)彎處打滑非常重要?？刹捎酶咝阅艿沫h(huán)氧樹脂膠粘劑與表面較硬的粗骨料配合制成防滑粘合層，涂敷在車輛急轉(zhuǎn)彎的顯要位置及接縫上，能有效地解決這個(gè)問題。
四、混凝土結(jié)構(gòu)的補(bǔ)強(qiáng)
1、混凝土結(jié)構(gòu)的損傷及其特征
引起鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)損壞的原因有多種，既有結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工方面的原因，又有原材料及結(jié)構(gòu)使用環(huán)境方面的原因。中國(guó)環(huán)氧樹脂行業(yè)協(xié)會(huì)專家簡(jiǎn)要?dú)w納結(jié)構(gòu)損傷原因，如果按混凝土及鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)損壞的特征加以歸納分類，則可分為以下幾種。
(1)表面損壞 因環(huán)境作用、熱化學(xué)作用及機(jī)械作用等引起的混凝土表層風(fēng)化、剝落、起鼓及集料外露等缺陷。
(2)開裂混凝土結(jié)構(gòu)因收縮及溫度應(yīng)力、堿集料反應(yīng)、火災(zāi)、地震，不均勻沉降等引起的各種裂縫。這種缺陷在混凝土結(jié)構(gòu)中是比較普遍的。
(3)斷面損傷因混凝土強(qiáng)度不足或因環(huán)境作用及疲勞應(yīng)力等引起混凝土強(qiáng)度下降，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)斷面受損。
(4)撓度增大因結(jié)構(gòu)剛度不足或混凝土徐變變形，因此結(jié)構(gòu)撓度增大。[Page]
2、混凝土結(jié)構(gòu)的修補(bǔ)方法
混凝土結(jié)構(gòu)的修補(bǔ)方法依其損傷類型來(lái)分，主要有裂縫修補(bǔ)法、表面修補(bǔ)法、斷面修補(bǔ)法及結(jié)構(gòu)的加固補(bǔ)強(qiáng)法。有時(shí)也需綜合采用上述各種修補(bǔ)法。在結(jié)構(gòu)修補(bǔ)之前一般應(yīng)先進(jìn)行調(diào)查并進(jìn)行修補(bǔ)設(shè)計(jì)，其內(nèi)容包括：
(1)根據(jù)調(diào)查結(jié)果分析混凝土結(jié)構(gòu)受損壞的原因，確定受損程度及修補(bǔ)范圍與工作量；
(2)明確修補(bǔ)目的，如防止?jié)B漏水，恢復(fù)結(jié)構(gòu)外觀質(zhì)量以及提高結(jié)構(gòu)承載力與耐久性等。
(3)根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)受損程度及修補(bǔ)目的與要求選擇合理的修補(bǔ)方法與修補(bǔ)材料；
(4)選定修補(bǔ)工具：
(5)設(shè)計(jì)或選用修補(bǔ)加固工程用的腳手架；
(6)選定必要的安全設(shè)施；
(7)確定施工工期及施工人員數(shù)量；
(8)完成工程概預(yù)算。
3、混凝土裂縫修補(bǔ)方法
裂縫是混凝土結(jié)構(gòu)最常見的缺陷，依其產(chǎn)生的原因可分為以下幾種類型。選擇裂縫修補(bǔ)方法時(shí)應(yīng)考慮裂縫的類型及尺寸。
(1)表面密封法。此法適于修補(bǔ)不再發(fā)展的寬度小于0.2mm的細(xì)裂縫?？梢罁?jù)結(jié)構(gòu)的使用要求選擇適宜的表面涂敷材料。這種表面涂敷材料必須具有密封性、不透水性和耐堿性、耐候性，其收縮膨脹性應(yīng)該與被修補(bǔ)的混凝土相近。常選用低黏度的環(huán)氧樹脂液涂敷或用玻璃纖維布增強(qiáng)。如果裂縫有可能發(fā)展或?qū)Y(jié)構(gòu)有一定防水要求時(shí)可選用焦油環(huán)氧樹脂(主要是應(yīng)用其彈性達(dá)到可伸縮目的)。中國(guó)環(huán)氧樹脂行業(yè)協(xié)會(huì)專家指出說(shuō)，當(dāng)裂縫間距較小分布比較集中時(shí)，則應(yīng)大面涂敷修補(bǔ)；當(dāng)裂縫滲水或漏水，不能用環(huán)氧樹脂涂敷材料時(shí)，還可考慮用快速硬化水泥漿或其他水硬性粘結(jié)料。在進(jìn)行表面密封修補(bǔ)前應(yīng)用鋼絲刷將混凝土表面打毛，并用水清洗干凈?；炷帘砻娴臍饪讘?yīng)該用環(huán)氧樹脂膠泥予以找平。表面密封法施工簡(jiǎn)單，即可涂敷，也可噴涂，但該法受氣候影響較大。
(2)充填法此法多用來(lái)修補(bǔ)水平面上的較寬裂縫(δ>0.3mm)。根據(jù)裂縫的情況可以直接向縫內(nèi)灌入不同黏度的環(huán)氧樹脂膠泥。如裂縫寬度較小，使用低黏度環(huán)氧樹脂膠泥；裂縫寬度較大時(shí)，則宜使用砂、粉填料較多的環(huán)氧樹脂膠泥。寬度小于0.3mm的裂縫則應(yīng)開成V形或U形的槽口，然后清除掉浮灰。必要時(shí)先涂刷一層界面處理劑或低黏度環(huán)氧樹脂液，以增加環(huán)氧樹脂膠泥與混凝土的粘結(jié)力。此法適于修補(bǔ)樓板、橋面板及混凝土路面等。如用該法修補(bǔ)墻板、頂板時(shí)則應(yīng)增大環(huán)氧樹脂膠泥的黏度。這種方法也比較簡(jiǎn)單，不需專門施工機(jī)具。
(3)注漿法此法是用于修補(bǔ)較深的裂縫。根據(jù)注漿時(shí)壓力與速度可分為高壓快速注漿法和低壓慢速注漿法。前者適于以電動(dòng)泵注漿，此時(shí)注漿壓力可達(dá)2MPa；后者適于以手動(dòng)泵注漿，其壓力為0.4MPa。依注漿時(shí)是否設(shè)注漿管又分為有管注漿法及無(wú)管注漿法。多數(shù)情況都使用有管注漿法。
采用有管注漿法時(shí)，在裂縫修補(bǔ)之前首先要沿裂縫以10～30cm的間距設(shè)置注漿管，然后將裂縫的其他部位用膠粘帶予以密封，以防漏漿。注漿管有帶墊圈的與無(wú)墊圈的，前者用于不開V形槽的裂縫注漿，后者則適用于開V形槽的寬裂縫注漿。
五、應(yīng)用舉例
環(huán)氧樹脂作為灌漿材料，初見于20世紀(jì)50年代末期。由于它具有防水、防潮、耐腐蝕、耐寒、耐熱、抗沖擊和振動(dòng)等優(yōu)良性能，應(yīng)用范圍從混凝土裂縫的補(bǔ)強(qiáng)發(fā)展到固結(jié)巖體裂縫和油井固砂。尤其對(duì)于在潮濕或水下修補(bǔ)建筑物(如鐵路隧道、公路隧道、涵洞及地下建筑物、構(gòu)筑物等)的破損和滲漏部位，對(duì)恢復(fù)建筑物混凝土的整體性，延長(zhǎng)使用壽命和保證安全運(yùn)行有一定效果。
環(huán)氧樹脂膠粘劑在建筑工業(yè)中，能夠有效地解決新、舊水泥砂漿層及新、舊混凝土層之間界面粘接問題，以及粘結(jié)層表面水、濕度、堿性物質(zhì)等的影響。中國(guó)環(huán)氧樹脂行業(yè)協(xié)會(huì)專門列舉幾個(gè)工程應(yīng)用實(shí)例，以期能拓展環(huán)氧樹脂在建筑領(lǐng)域的應(yīng)用。[Page]
實(shí)例1：1996年中國(guó)科學(xué)院廣州化學(xué)研究所采用彈性環(huán)氧化學(xué)灌漿材料對(duì)珠海某大橋的橋墩承臺(tái)進(jìn)行裂縫灌漿補(bǔ)強(qiáng)。承臺(tái)裂縫最寬約為16mm，最細(xì)為0.01mm，呈龜裂狀，總長(zhǎng)約250m。施工中根據(jù)進(jìn)漿速度調(diào)節(jié)配方，分別用三種彈性環(huán)氧樹脂漿液進(jìn)行灌注，在灌漿過程中可見一些極細(xì)的裂縫亦有漿珠冒出。灌漿結(jié)束后三天，用Ф150合金鉆頭鉆取混凝土裂縫芯樣觀察和檢查漿材充填情況，發(fā)現(xiàn)裂縫充填完整，粘結(jié)牢固，混凝土之間的局部間隙也被漿材擠滿包裹，裂縫內(nèi)環(huán)氧漿脈連續(xù)性較好。經(jīng)測(cè)試，現(xiàn)場(chǎng)粘結(jié)的水泥砂漿八字模的粘結(jié)強(qiáng)度超過4.0MPa，均為非粘結(jié)面破壞。
實(shí)例2：廣州市某大廈三層地下室停車場(chǎng)，混凝土壁厚40～50cm，因在高溫季節(jié)施工，澆注混凝土溫升較高，產(chǎn)生應(yīng)力裂縫近300多條，大多數(shù)縫寬0.2mm以下，采用環(huán)氧樹脂漿液進(jìn)行鑿槽封縫注漿處理，施工期間經(jīng)過1996年初的大寒潮，有部位出現(xiàn)新裂縫，但是補(bǔ)過的縫沒有發(fā)現(xiàn)重新開裂現(xiàn)象。
實(shí)例3：廣州市某大廈，設(shè)計(jì)采用箱形基礎(chǔ)，地板厚2m，分兩層澆注，在第二層鋼筋已扎好時(shí)發(fā)現(xiàn)第一層有開裂的縫。直接用針筒將環(huán)氧樹脂漿液注入縫內(nèi)。讓其自然滲透，直至縫面有漿液冒出為止。一星期后開挖檢查，發(fā)現(xiàn)漿液能滲透到基礎(chǔ)底部。
實(shí)例4：中鐵二局四處對(duì)內(nèi)昆鐵路線橫江1號(hào)大橋、橫江2號(hào)大橋橋墩裂縫的修補(bǔ)。內(nèi)昆鐵路線橫江1號(hào)大橋(DKl44+333)1號(hào)墩橫向裂縫在距承臺(tái)面2.0m處，呈水平走向，長(zhǎng)度6.01m，最大寬度0.3mm，裂縫深度198～291mm；采用環(huán)氧樹脂漿液灌漿進(jìn)行修補(bǔ)。而橫江2號(hào)大橋(D1K165+278)5號(hào)墩豎向裂縫，呈豎直走向。長(zhǎng)度9.0m，最大寬度0.2mm，裂縫深度23～31mm；由于裂縫較淺，不作灌漿，而采用環(huán)氧樹脂砂漿進(jìn)行修補(bǔ)。
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