高强度环氧粘结剂在梳齿板伸缩缝快速维修技术的应用

陈政伟 杨建东 都正家

（上海浦江桥隧运营管理有限公司，上海201114）

1 工程背景

为满足桥面变形的要求，通常在两梁端之间、梁端与桥台之间或桥梁的铰接位置设置伸缩缝。伸缩缝主要有对接式伸缩缝、钢制支承式伸缩缝、模数支承式伸缩缝以及板式伸缩缝等[1]。其中，梳齿板式伸缩缝（图1）也称为四防伸缩缝，具有防水、防尘、防滑和防噪等优点，是目前桥梁结构经常采用的伸缩缝形式。

图1 梳齿板伸缩缝

伸缩缝对施工精度要求高，而伸缩缝设计和施工环节的质量管理往往容易受到忽视，并且由于长期暴露在大气环境中，受到多种环境因素的影响，伸缩缝成为了桥梁结构中最易遭受破坏而又较难以修复的部位[2]。伸缩缝损坏会恶化行车状况，并降低桥梁使用寿命。JTGD60《公路桥涵设计通用规范》[3]规定伸缩缝的设计使用年限为15 年，目前公路、城市桥梁中大量的伸缩缝已超过使用年限。随着交通流量日益增加，伸缩缝破坏程度也在逐步增加，严重影响行车安全与舒适性。

以上海市某高架快速路为例，该路段开通后逐渐出现了桥梁梳齿板伸缩缝损坏情况,主要原因有：

（1）预埋螺栓长度过短,使螺母没有足够的旋合长度，致使螺栓所能承受的拉力达不到设计要求。

（2）植筋的结构胶强度不够。

（3）施工不规范，梳齿板未按图纸施工，导致受力状态改变，引起变形损坏。

传统的维修方法为：将伸缩缝两侧白带混凝土拆除——清理干净，重新绑扎钢筋——安装型钢伸缩缝或预埋螺栓——浇筑白带混凝土——安装梳齿板。由于梳齿板伸缩缝结构复杂，该方式拆除工作量大，施工时间较长，并且由于车流量巨大，全路段采用全封闭施工严重影响交通，然而目前全行业尚未有比较成熟的能够在不影响交通的情况下局部快速修复梳齿板伸缩缝的方法。本文利用高强度环氧粘结剂优越的物理和力学性能，根据基层混凝土白带基本完好的情况，提出了一种梳齿板快速修复方法，解决了梳齿板伸缩缝快速维修的困难。在梳齿板伸缩缝病害原因分析的基础上，开展胶体的基本力学性能试验，以及修复模型抗拔强度、拉伸抗剪强度、疲劳性能和耐候性能的测试，结合试验结果及工艺实践，验证该方法的合理性和可靠性。

2 材料和试验

2.1 材料

EP50 高强度环氧粘结剂是一种无溶剂、双组分、100%完全融合的环氧砂浆，用于钢、混凝土、砖、木等基面间的粘结和密封，符合《混凝土结构加固设计规范》（GB 50367-2013）[4]中A 级胶标准，具有极其耐潮、极高强度、高模量、几乎无固化收缩率、无明显挥发物等特点。EP50 是梳齿板和混凝土白带之间的重要界面粘结剂，在常温下可以快速固化并达到固结强度，对于维修方案具有非常重要的指导意义，因此需要通过实验研究开展性能测试研究。

2.2 EP50 基本性能试验

本修复方案的核心是使用EP50 粘接梳齿板和混凝土白带，因此需要按照《树脂浇铸体性能试验方法》（GB/T 2567-2008）[5]中混凝土为基材的加固要求进行EP50 试样的拉伸试验、弯曲试验以及压缩试验（图2），研究材料的基本性能，按照《工程结构加固材料安全性鉴定技术规范》（GB 50728-2011）[6]中表4.2.2-1 判定基本性能是否符合要求。本文所用是的胶体为高强度环氧粘结剂EP50 SBA，由环氧树脂（A）和砂浆（B）两种组分混合搅拌制成，本文中采用的AB 两组分质量比为1：12.89。相关的试验结果列于表1。

图2 EP50 基本性能试验

表1 EP50 基本性能试验结果汇总

根据表1 试验结果，试件的拉伸强度、压缩强度和弯曲强度分别为32.8MPa、68.4MPa 和46MPa，伸长率为1.25%，均满足规范要求，拉伸弹性模量、压缩弹性模量和弯曲弹性模量分别为7560MPa、3228MPa 和6081MPa，均大于规范值3200MPa，满足规范要求。

2.3 修复模型试验

为了验证EP50 胶体实际的粘接性能，参考《胶粘剂 拉伸剪切强度的测定（刚性材料对刚性材料）》（GB/T 7124-2008）[7]和《工程结构加固材料安全性鉴定技术规范》（GB 50728-2011）[6]，分别制作相应修复模型并进行一系列试验（图3），已判定试验结果是否符合规范《工程结构加固材料安全性鉴定技术规范》（GB 50728-2011）[6]中表4.2.2-1 和表4.2.2-4 的要求。

首先进行EP50 胶体拉伸剪切试验，获得修复模型的拉剪强度；以EP50 为粘接材料，混凝土为基材，制作抗拔修复模型进行抗拔试验，研究均匀拉应力作用下修复模型发生内聚、粘附或混合破坏的正拉粘接强度；对修复模型进行拉剪疲劳试验，研究其抗剪疲劳性能；通过光氧老化试验，测定加速老化处理后的钢对钢拉伸剪切试件的拉伸剪切强度，研究结构胶粘剂的耐候性能。修复模型各项试验结果列于表2 至表5。

图3 修复模型性能试验

表2 修复模型拉剪试验结果

表3 修复模型抗拔试验结果

表4 修复模型拉伸抗剪疲劳试验结果

表5 修复模型光氧老化抗剪试验结果

由表2 可知，修复模型的拉剪强度为15.6MPa，满足规范要求。由表3 可知，修复模型的抗拔强度为4.50MPa，并且试件的破坏形式均为内聚破坏，满足规范要求。由表4 可知，在保证频率为5Hz，应力比为5:1.5，最大应力为4.0MPa 的条件下，修复模型在循环加载200 万次后，未发生破坏，满足规范要求。由表5可知，试件在经历720 小时光氧老化之后，拉剪强度为13.9MPa，强度降低率为11%，满足规范要求。

综上，本文完成了EP50 胶体的基本材性试验和修复模型试验，结果表明，按照A、B 两种组分质量比1:12.89 配比制作的胶体和修复模型，其各项性能均能满足规范《工程结构加固材料安全性鉴定技术规范》（GB 50728-2011）[6]中关于混凝土为基材的加固要求，可以满足现场实际使用的需求。

3 现场验证

3.1 施工总体流程

按照快速更换修复的原则，结合材料特点以及现场的实际情况，制定梳齿板现场快速修复流程如下：进场前检查——进场后准备——旧梳齿板拆除——处理基面——灌注G100 密封胶——涂刷环氧胶粘剂——养护——现场清理——交工验收。具体梳齿板维修施工组织方案如下（现场修复如图4 所示）。

3.1.1 封闭对应车道，拆除松脱的梳齿板以及梳齿板下的1.6 止水橡胶带，将混凝土凿毛1cm-2cm，并采用空压机将碎屑吹净；

3.1.2 将梳齿板表面打磨除锈并处理干净，采用EP10 及焊接方式连结不锈钢板；

3.1.3 在梁缝处灌注G100 自流平密封胶；

3.1.4 在混凝土两侧设置通长防水胶条；

3.1.5 在混凝土基面上先涂刷EP10，再涂刷EP50；

3.1.6 粘合梳齿板，调整板面水平；

3.1.7 固定螺杆、螺帽；

3.1.8 环氧胶养护3 小时后开放交通。

由于该修复方案全过程在原有结构上修复，可以充分利用原结构安装的梳齿钢板，仅需对已丢失或严重变形无法重新使用的梳齿钢板进行加工，并且能够保证混凝土结构完好，避免了巨大的拆除工作量，减少了施工工序，大大降低了维修费用，节省了工期，降低了对城市交通的影响，并且及时消除了车辆通行的安全隐患。

3.2 施工周期计划

通过工期排布，本修复方法可以保证施工时间缩短在8 小时以内：

22:00-00:00 拆除松脱梳齿板；00:00-00:30 基面处理；00:30-01:00 灌注G100 密封胶；01:00-02:30 涂刷EP10 和EP50，并安装梳齿板；02:30 -06:00 胶体养护；06:00 开放交通。保证8 小时完工（图5）。

伸缩缝对行车的平稳性及安全性起着至关重要的作用，为保证伸缩装置的可靠性和耐久性，应当严格按照施工工艺进行施工，保证施工质量。根据后续观察，梳齿板修复后至今粘贴牢固，未出现松动的情况。

图4 现场修复示意图

4 结论

本文开展了一系列的材料性能和修复结构试验研究，结果表明，EP50 胶体在配比1：12.89 的条件下，能够保证试件达到规范要求，可以应用于实际工艺。快速修复施工方法为实现快速便捷修复梳齿板伸缩缝提供了途径，本文通过现场工艺试验验证了该方法的合理性和可靠性，为该方法的推广积累了相关技术经验。

图5 施工周期计划