超强高韧性树脂混凝土技术在桥梁加固中的应用

卢琼

（上饶市余干公路事业发展中心，江西 上饶 335100）

0 引言

桥梁工程在运行一段周期之后，就会受到外界因素以及自身因素的影响，使得整体结构性能下降。因此，要对桥梁进行加固，提高桥梁整体性能。超强高韧性树脂混凝土技术在桥梁加固工程中可以取得良好的效果，因此应对超高强韧性树脂混凝土技术的应用要点进行分析，掌握技术措施，从而为桥梁加固工程奠定良好基础。

1 工程概况

某桥梁项目连接当地的高速公路与主城区道路，和立交桥连接，主桥结构设计为132m 的下承式钢管混凝土系杆拱的形式，引桥为连续空心板和箱梁的形式，桥梁长度为3708m，总计有184 跨。该桥梁项目设计为汽车-超20 级、挂车-120。在投入运营时期内，交通通行量日益增大，长期受到重车交通的影响，同时受到地震的作用，造成结构发生损坏的问题，严重影响道路通行的安全性，因此必须进行加固处理，以达到通行安全性标准。经过现场调查分析可以确定，该桥梁存在比较严重的底板开裂、渗水泛碱、混凝土损坏、露筋、构件锈蚀等问题。

2 超强高韧性树脂混凝土在桥梁加固上的应用

2.1 超强高韧性树脂混凝土简介

超强高韧性树脂混凝土是应用时间比较长的一种环氧灌浆施工材料，对于提升承载性能有着重要的作用。目前该材料多数是被应用到结构黏结、防腐蚀、填充混凝土空洞等条件下，尤其是在桥梁桥体加固中，有着极为优越的使用效果。

2.2 特点

第一，抗拉强度性能优越，可以将桥梁上部荷载传输到梁体结构上，提升结构承载性能，降低裂纹等病害问题的发生率，增大黏结强度。

第二，高温环境下，结构强度性能优越。即使桥梁处于较高的温度环境中，也依然可以满足荷载传输的要求。

第三，黏结性较好。应用超强高韧性树脂混凝土，可以提升结构受力性能。

第四，弹性模量比较好，可以达到支撑效果的要求。

第五，流动性能好。

第六，蠕变性良好。投入运营较长的时间，依然能够保持较高的性能。

第七，耐腐蚀性能好。长期裸露在酸、碱、油、脂肪等环境中，却依然可以达到强度性能要求。

第八，早期强度高。施工后可以立即开启开放交通，中断时间较短。

第九，预包装。防止因为批量或者混合误差，同一批包装能够达到相同性能要求。

2.3 加固原理

综合分析混凝土结构的受力条件，了解受力特征，在MPC 超强高韧性树脂材料使用的过程中，主要是将拌和好的材料外包到性能不合格的结构位置上使其能够与裂缝结合，达到提升桥梁结构承载能力的要求。

3 试验方案设计

经过分析可以确定，环氧树脂混凝土材料的强度高、使用寿命长，具备较高的耐疲劳性、黏结性。目前很多大跨度的桥梁项目施工中，桥面铺装都会选择使用这种材料。但是在长期的使用中，由于环氧树脂性能往往会受到外界条件影响，导致柔性的效果下降，容易出现桥梁结构断裂等问题，给桥面铺装造成很大的影响，严重时还会出现各种安全事故。就环氧树脂改性施工来说，很多研究人员展开全面试验和分析，已经获得了一定的效果。

就当前的研究和应用情况分析，为了全面提升桥梁铺装层结构的质量，在复合材料的设计环节需要加强管理和控制。倘若环氧树脂材料性能满足不了耐热性、耐久性、抗压强度以及韧性等方面的要求，则需要对材料性能进行优化以符合工程的标准要求。而环氧树脂的韧性提升后，耐热性、强度既会出现下降的情况，也会发生脆性过大的情况。一方面，在桥梁加固工程开展环节，需要做好聚氨酯互穿增韧的处理，使其韧性达到规定标准，有效提升聚氨酯改性环氧树脂的综合性能，可以更好提升结构的延展性、柔韧性、抗老化的性能，达到正常的通行需要。另一方面，按照桥梁加固的标准将必要的固化剂与添加剂放到一起进行拌和处理，因为这种材料的改造与处理方式能够在一定的范围内将材料的性能提升。需要注意的是，在操作的过程中还可以采用正交试验的方法进黏结剂配比方案与相关系数的准确性，这样就能够全面了解黏胶剂的组成与比例等相关参数，而后按照获取的试验结构调整材料的最佳比，如此才能满足桥梁加固工程的施工要求。

4 加固施工技术

4.1 梁表面处理

在梁表面处理时，需要使用人工方式进行梁体结构的凿毛处理。现场施工前将输送结构清理干净，并落实凿毛作业，从而可以提高超强高韧性树脂的黏结性能，达到工程的使用标准。当凿毛处理工序完成以后，要及时使用高压水枪将表面的杂物清理干净，确保不会有损害施工效果的因素存在。在清理后，组织质检人员对现场进行检查，不合格的应重复处理。对于结构表面存在的顽固性污渍，需要使用砂轮机打磨处理，全面清理达到施工标准才能继续施工。

4.2 构件挂钢筋网

现场施工人员进行表面清理后，再开始安装钢筋网的结构。安装钢筋网之前，应进行测量放线，确保安装位置达到精准性的要求。在安装时，从一侧到另外一侧逐一安装。为了使结构部件的连接性能合格，在间隔30～40cm 的位置就需要采用直径进行固定处理，达到结构稳固性的要求。在确定螺栓埋入度时需要按照间隔的距离进行计算，这样才能把钢筋网的连接性能提高，达到工程结构总体性的要求。

4.3 模板安装

因为梁体结构加固施工中有些部位的结构尺寸比较特殊，而且超强高韧性树脂材料的黏结性能较高，所以在现场最好选择使用木模板的形式，确保结构制作的尺寸合格，不会给工程的质量产生影响。

首先，需要明确模板结构尺寸，并做好工程稳定性的控制，减少模板安装工艺问题引起的变形情况。在模板表面需要粘贴一层厚度较大的聚酯板材料，可以保证脱模顺利进行，提高施工效率。

其次，在安装模板的环节应在梁体结构的边缘使用螺栓、铁丝进行固定，形成整体的形式。模板交接缝部位上的处理极为重要，使用聚氨酯泡沫膨胀剂填充处理，确保结构封闭性能合格，在浇筑时不会出现漏浆的问题。

4.4 复合材料浇筑

在复合材料浇筑的过程中，首先需要将材料均匀搅拌，而后用灰桶装起来放到施工区域，再应用高位漏斗将材料放入模板内。材料具备自流性，缓慢进入模板结构内，并且联合钢筋小钩的方式增强流动性，材料可以进入边角位置上。复合材料浇筑施工中，各个点位都必须有专人进行检查，提高浇筑施工效果，消除空洞、不饱满等问题，提高施工的质量水平。

4.5 固化

在超强高韧性树脂材料施工中，不需要辅助使用其他的固化材料即可达到固化的效果，且灌浆施工结束后不需要养护施工即可满足施工的要求。

4.6 脱模清洁

根据施工的要求，一般脱模在第二天进行。脱模施工后，原聚酯薄膜会黏结在超强高韧性树脂材料上表面，由于聚酯薄膜的厚度、透明性方面，可以不处理。

5 质量控制要点

高韧性树脂混凝土搅拌时，要严格控制搅拌设备，同时控制材料搅拌时间。

5.1 流动性

如果施工中存在合适的压差，那么就应选择应用最佳的模板形式。灌浆材料在自重的作用之下进入尺寸小于30mm 以内的缝隙内，而流动的距离受到缝隙、填料掺量、静压差的影响。填料的掺量可以增加流动性，进入各个边角位置上，提高结构的总体性能。

5.2 适用期

适用期就是在树脂和硬化剂从搅拌开始，到灌浆材料有空隙时，依然可以保持较高的工作性能。通常来说，超强高韧性树脂材料的适用期为30～45min。在温度升高条件下加固材料性能会受到影响，因此在热反应时需要做好性能控制，科学控制搅拌时间。此外，针对一些材料性能要求没有特殊说明的，在现场施工时材料输送采取泵的方式，泵送方式的优势就是效率高、节约劳动力。泵送环节，由于材料与管壁存在摩擦作用，此时材料的温度会升高，材料性能会下降。因为机械故障或者堵塞而造成的泵送无法进行，将会给工程的质量造成严重的影响。

5.3 材料保管

将材料放置在密封性的容器内，干燥、温度合格时，存储有效期为12 个月。

5.4 现场检测试块制作

在现场制作方块，并且送入实验室进行检验。在模具内部涂抹一层薄的油脂，石块采用抹刀进行导引，从模具一侧开始浇筑施工。应用细圆棒进行振捣施工，从侧面轻轻敲击模具，将内部空气赶出；样件硬化后，在顶部标记好浇筑时间，并做好现场记录工作。

6 材料试验分析

6.1 强度变化曲线

经过试验参数分析发现，试块在48h 后达到稳定状态，强度大于100MPa。

6.2 材料弹性模量变化曲线

根据试验结论分析发现，试块抗压强度在24h 达到稳定状态，弹性模量超过19.5GPA。

6.3 根据以上试验

经过试验参数分析，试块的抗压极限压应变超过15000MPa。

6.4 四点弯曲试验

根据四点弯曲试验其强度为25.87～34.67MPa，平均值为29.51MPa。

7 桥跨结构加固前后的荷载试验对比分析结果

7.1 交通影响

因为此次试验加固施工的桥梁属于立交桥梁的形式，又需要更换桥面，所以会进行短时间的交通封闭，这就对当地的交通造成很大的影响。应用超强高韧性树脂混凝土进行桥梁加固，施工方便、操作快捷，完全可以满足使用的需要，达到城市干道桥梁的通行需要，对桥梁加固施工效果的提升有着极为重要的作用。

7.2 加固施工

因为超强高韧性树脂混凝土属于新型混合料的形式，为复合材料，其材料准备比较方便，且处于最佳配合比的条件下材料的性能优越、流动性较好，所以对灌注施工的要求并不高。因为加固材料和原材料具备较高的黏结性，所以加固后结构的总体性能更加优越，稳定性、牢固性完全可以满足工程的压强。

7.3 加固效果

经过加固后的试验检测分析，发现应用超强高韧性树脂混凝土加固后的桥梁整体刚度性能提升较为明显，在24%左右。

8 结论

以实际案例展开分析，总结超强高韧性树脂混凝土桥梁加固效果，得出如下结论：

其一，应用环氧树脂施工时，控制好温度极为重要，一般来说环境温度应在10C 以上。同时要控制好搅拌的时间，一般而言搅拌时间要≥15min，且需要对环氧树脂的性能进行检测，使其达到桥梁加固标准。

其二，在桥梁加固的过程中桥面处理环节非常关键，因为在横向碾压施工时会对该部位造成一定的影响。因此，在施工的过程中需要考虑碾压施工的损失度，在保证结构稳定性的基础上提升整体桥梁加固效果。

其三，在施工时需要在基础结构层铺设直径为2.36mm 的碎石，通过这种方式能够把混合料与钢板结构的抗剪性能力提高，避免给工程质量造成影响。同时，在树脂黏结剂与碎石量选用时施工量需要按照既定的要求选择。此外，在该环节需要关注材料性能的稳定性，要明确材料的适用性，使其能够满足桥梁加固的需求。

其四，选择不同的环氧树脂胶黏剂所产生的效果不同，因此超强高韧性树脂混凝土的性能也不同，这就需要技术人员考虑现场的实际情况，选择最佳的施工材料，并加强温度控制，以达到结构性能的要求。在荷载一致的条件下，超强高韧性树脂混凝土具备较高的抗疲劳性，可以提高工程的质量水平，满足道路交通的通行需要。