环氧树脂混凝土冬季施工修补技术
                                          于普1苏强1李征2
（1．山东黄河工程集团有限公司山东济南250013；2．滨州黄河河务局邹平局山东滨州256200）
    【摘要】以环氧树脂为原料配制成的环氧树脂混凝土性能优越、用途广泛，近年来发展较快，尤其是在桥梁修补工程中的应用越来越重 要。本文主要以冬季箱梁修补为例，详细阐述了环氧树脂混凝土的配比设计、应用方法与施工流程，提出了冬季环氧树脂混凝土施工的解决方 案。适用于有较高强度要求施工部位的补强工程。
    【关键词】环氧树脂混凝土；修补技术；冬季施工
    1．引言
    环氧树脂是一种无定形粘稠液体，没有明显的熔点，受热变软，逐 渐熔化而发粘。在树脂内加入适宜适量的固化剂时，能配制出在常温 下正常固化的环氧树脂砂浆和环氧树脂混凝土，固化后具有可使用的 物理力学性能。这种混凝土具有良好的振动和易性、强度高、粘结力 强、耐腐蚀、防水等性能。根据环氧树脂混凝土的这种特性，其广泛用 于混凝土构件的粘接和修补、桥梁工程、飞机跑道、公路修造、混凝土 结构裂缝补强加固或防渗堵漏等领域。
    2．冬季施工特点
    冬季气温低对环氧树脂混凝土补强极为不利，因为环氧树脂适宜 的温度为5～35℃，当温度低于7℃时环氧树脂混凝土的流动性变差、 固化时间变长，导致施工不便；低温下原混凝土面脆化导致与环氧树 脂混凝土的粘合力下降，结合不密实。因此需要采取合理的措施，克服 冬季施工的不利因素。
    3．应用范例
    某桥梁为悬挂现浇箱梁，跨径为100m，业主在冬季质量检查过程 中对其中几个箱梁节段采用取芯方法评定其强度，取芯部位处于箱梁 腹板上，由于取芯处剪应力荷载分布集中，两侧挠度较大，又处于冬季 气温低的环境下结构物容易发生断裂或变形，需要对空洞及时进行修 复补强，故制定了环氧树脂混凝土补强方案。
    3.1环氧树脂混凝土配合比设计
    3.1.1设计原则
    （1）箱梁混凝土设计标号为C50，因此，环氧树脂混凝土强度按不 低于C50配制。
    （2）各种材料的选择要满足冬季施工的有关技术要求。
    （3）拌和料的工作性，包括和易性、粘结力、固化时间等能够满足 施工的要求。
    （4）模拟现场情况，确定合理的养护条件。
    （5）48h养护强度达到不低于设计标号，不影响其他工序施工。
    3.1.2材料选择
    （1）填料
    ①水泥：采用P.O42.5水泥以保证后期强度。
    ②砂：选用级配良好中砂，使用前进行水洗烘干。
    ③碎石：使用5～20mm连续级配碎石，质量符合桥梁规范施工要 求。
    （2）配方剂和主剂
    ①配方剂主要由增韧剂（邻苯二甲酸二丁脂）、稀释剂（丙酮）、固 化剂（乙二胺）组成；
    ②主剂考虑当地冬季平均气温在-2～5℃，相对湿度≥70%，故采 用改性环氧树脂（环氧丙烯酸树脂QVR-1000WK），加速固化时间提 高低温性能。
    3.1.3确定配合比
    （1）选择冬季使用的环氧树脂胶黏剂主剂、固化剂以及增韧剂掺 量可参考下表确定：
        
    （2）综合现场因素和固化时间要求确定配合比：
    改性环氧树脂：邻苯二甲酸二丁脂：丙酮：乙二胺：水泥：砂：碎石= 1：0.33：0.17：0.07：1.95：3.8：5.25
    3.1.4作性检验
    分别在室外环境温度和室温为15±2℃环境下进行人工拌和，对其 工作性能进行比较。测得室外为1℃时，拌和料不均匀，流动性差，胶凝 时间为40～50min；室温为15±2℃时，拌和料不分层、不剥离，粘结牢 固，流动性好，胶凝时间为30～40min。可见在温度为15℃±2℃的作业 环境下进行施工效果比较理想，拌合物各性能指标均能满足施工要 求。
    3.1.5养护及强度测定
    成型四组试件，分别两组放置在温度为15±2℃；相对湿度≥70% 和温度为15±2℃；相对湿度≤50%环境中养护4h和24h后进行强度 比对，结果如下：
       
    从上表中可以看出试件在不同养护环境中初期混凝土物性差别 较大，考虑到不影响下一步施工工序的进行，现场采用温度为15℃± 2℃；相对湿度≤50%的环境进行养护。
    3.1.6确定环氧砂浆配合比
    孔洞封面采用环氧砂浆，考虑快硬的要求，其配合比调配如下： 改性环氧树脂：邻苯二甲酸二丁脂：丙酮：乙二胺：水泥：砂=1： 0.08：0.2：0.1：2：4
    测得养护条件为15±2℃；相对湿度≤50%的环境下表面干燥时间 为2～3h；24h强度可达61.0MPa，满足施工要求。
    3.2现场施工方法
    现场施工方案分为五个步骤：施工条件控制→混凝土基面处理→ 环氧树脂混凝土的拌制和调整→实施修补→养护。施工中最主要的环 节是要严格控制施工温度和时间，以及各种试剂称量的准确性。
    3.2.1施工条件控制
    （1）施工当天测得现场气温为2℃，相对湿度74%；箱梁内温度为 3℃，相对湿度70%。采用箱梁两端遮盖蓬布挡风保温，箱梁内用电热 板加热的方法可使箱梁内部温度达到12℃～15℃，满足施工环境要求。
    （2）准备必要的计量器具，包括电子秤（精度±1g）、量筒、烧杯等以 及修补时使用的工具。
    （3）安装并固定施工用脚手架。
    （4）各工序的施工质量，由工长负责监督。每一道工序完成确认自 检合格后，提请技术员检查，认可后方能进行下道工序。
    （5）需要的各种材料施工前一天准备齐全。不同物品的摆放符合 安全管理规定。
    3.2.2混凝土基面处理
    （1）将切断的钢筋进行续接处理，搭接长度及焊接质量须符合规 范要求。
    （2）将混凝土构件表面松散部分清除干净并达到密实部位，并将 原混凝土与环氧树脂混凝土接合面进行凿毛处理。
    （3）在构件表面处理后，用压缩机将表面灰尘和杂物清理掉，表面 不留浮土、油污并保持干燥。
    3.2.3拌制环氧树脂混凝土
    （1）计算各种所需材料用量，并有一定的富裕。
    （2）将碎石和砂提前进行烘干并冷却至室温，把称量好的水泥、碎 石、砂预先进行干拌。
    （3）把环氧树脂倒在锅中用火炉均匀加热并不断搅动，使其变成 流体状，并避免局部过度加热变质失效，在室温下冷却，用温度计测量 环氧树脂冷却至50℃左右。
    （4）将加热好的环氧树脂倒入搅拌容器中，添加增韧剂，搅拌均 匀。
    （5）加入丙酮，搅拌均匀。
    （6）最后加入固化剂，搅拌均匀。考虑到冬季混凝土主体的温度比 作业场所要低时，可以适当提高固化剂掺量，缩短固化时间。
    （7）所有胶凝材料搅拌均匀后，待溶液温度达到20℃左右时，把溶 液均匀的倒在事先拌好的干料上立刻翻拌，使其均匀，翻拌时间不小 于2分钟。
    （8）一次拌和量应以在可使用时间内用完为准；制作过程留取试 件，测定强度。
    （9）由于环氧树脂散热降温后固化很快，所以在混凝土配制过程 中一定要尽量缩短拌和时间，保证混凝土的工作性。
    3.2.4修补施工过程
    （1）在混凝土毛面上涂敷环氧胶粘剂，增加结构面与环氧树脂混 凝土的粘合力。
    （2）将配制好的环氧树脂混凝土用抹刀填充孔洞，边填边压并用 金属棒插捣，尤其是与原混凝土结合面的地方要反复挤压保证结合密 实。填料至距离洞口1cm处，为防止环氧树脂混凝土凝固化前因自重 下坠流淌，采用挡板封堵。填充混凝土的过程应控制在20～30分钟，因 为胶凝化时间一超过就会发生急剧的固化，不能再进行使用，所以使 用时间设定比胶凝化时间短10分钟。
    （3）为了便于收面与修饰，采用环氧砂浆进行表面的修补处理。改 性环氧树脂由于空气中的氧化作用表面固化受抑制，有发粘的感觉， 所以加入适量的蜡剂以提高表面的固化性。环氧砂浆按配比进行拌和，然后均匀的涂于孔洞外层及外表面破损区域，涂抹后反复挤压，修 补平整，完成后立即盖上挡板养护。
    （4）施工三个小时后外表面已经指触干燥，拆下挡板，刮去表面多 余的砂浆，表面仍然存在的不平糙纹再用砂纸磨平。
    3.2.5养护
    前期的养护条件对混凝土强度的增长影响十分明显，在保证节块 内部持续加温的同时，配合采用毛毡覆盖修补面保温，能够取得良好 效果。
    3.3质量检测
    修补面平整、光滑，无开裂现象，与原混凝土结合良好；养生2天 后用回弹仪对修补部位进行强度检测，平均强度可达60.0MPa，满足 要求。
    4．安全及环保措施
    4.1环氧树脂、邻苯二甲酸二丁脂、乙二胺以及丙酮均属于易燃有 毒物品，在施工现场安装有一台排气扇确保现场通风状况良好。
    4.2施工操作人员必须佩带胶皮手套，必要时佩戴口罩、眼罩等防 护用品。
    4.3施工过程中的废弃物全部统一回收并妥善处理，避免对周围 环境造成危害。
    5．总结
    各工序的施工时间和温度的控制是影响环氧树脂混凝土冬用性 能的两大重要因素。在冬季不利因素的施工条件下，通过采取有效措 施能够加速环氧树脂混凝土的固化时间、增加粘合力、提高前期强度 以满足施工期限短，有较高强度要求的施工部位的补强作业，保证工 程质量。
【参考文献】
［1］李桂林．环氧树脂与环氧涂料[M]．北京：化学工业出版社，2003．
［2］秦海兰．朱方之,吴剑．环氧树脂混凝土的研究现状和工程应用[J]．焦作工学院 学报(自然科学版)，2003;（6）．
［3］张志亚．杨燊林．低温（冬用）快速固化改性环氧树脂在桥梁修复补强的应用 及施工工法．中国环氧网络杂志，2009． ［责任编辑：王静］