环氧玻璃钢在混凝土裂缝修补加固中的应用

作者：Administrator  发布时间：2012-4-12  浏览次数：2661

 程概况
        江苏省淮海农场位于淮河下游，苏北灌溉总渠尾闸两岸，东临黄海。 自1952建场以来，大搞水利基本建设，其中有5座公路桥建于1958年10月，中跨5m ,边跨4.5m的简支钢筋混凝土T梁结构。 因施工时混凝土中掺入了一些粉煤灰，使工作质量先天不足，投入运行后公路桥大梁多处出现裂缝宽度超过允许值（0.2mm)， 最宽处已达0.48mm，给安全运行带来严重威胁。1996年底开始对公路桥大梁上大于0.3mm的裂缝采用粘贴环氧玻璃钢的技术加固。

        产生裂缝原因分析
        随着车流量日益增加，桥面荷载已大大超过原设计标准，致使桥梁结构严重受损。 原公路桥设计标准为汽车-10级，校核标准为拖车-60，T梁设计彩170级混凝土（旧级），而且每年冬春季节都有大量各种大型车辆通过。1995年9月， 笔者对这5座公路桥进行了全面调查，并以回弹仪测验了其碳化深度。通过调查发现，几乎每座公路桥大梁都有不同程度的裂缝， 混凝土碳化深度已超过钢筋保护层，凿出一个深度为56mm的碳化测试点，实际主筋保护层厚度为25mm，说明钢筋偏位较多，主筋有轻度锈蚀（浮锈）。 裂缝产生的主要原因是超过设计标准的车辆的过往，混凝土老化现象亦加快了裂缝的发展。

        修补加固措施
        为延长这5座公路桥的使用寿命，对缝宽大于0.3mm的裂缝， 选用粘贴环氧玻璃钢的措施进行修补，大梁表面及桥面板底部，用环氧厚浆涂料喷涂2遍。
        环氧玻璃钢基本特征与粘结强度
        环氧玻璃钢的基本特性
        ① 物理性能好 : 抗弯、抗拉强度可达300-400MPa， 抗压强度可达200MPa（手糊法），吸水率小，与其它复合材料比，有较高的粘合力；
        ② 强度高 : 环氧玻璃钢密度为1.6，由于抗拉强度高， 因而能以较小的单位重量获得较高的强度；
        ③ 耐久性好 :具有良好的耐化学腐蚀性和耐水性；
        ④ 施工工艺简单 ：操作方便，容易维修。

        环氧玻璃钢胶粘剂的配制及粘接强度胶粘剂主剂为无锡6101环氧树脂， 另加增韧剂、固化剂、稀释剂等，经现场试验配制，配比见表1。
        表1 环氧玻璃钢胶粘剂配方（重量比）

原材料	环氧树脂   |   主剂	二丁脂   |   增韧剂	二甲苯（或丙酮）   |   稀释剂	乙二胺   |   固化剂
配比	100	15~20	10	6~8

        环氧玻璃钢与混凝土表面的粘结强度以剪切和剥离强度表示， 按表1配方试验测出数据见表2。
        表2 环氧玻璃钢粘结强度试验

粘结材料	粘结材料	剪切试验   |   强度(MPa)	剪切试验   |   破坏情况	剥离试验   |   强度(MPa)	剥离试验   |   破坏情况
玻璃钢与水泥板	环氧胶粘剂	> 3.89	混凝土表面破坏	0.379	部分混凝土表面、部分粘结面破坏

        施工工艺
        粘贴部位、层数、面积与宽度
对裂缝大于0.3mm以上的进行粘贴三胶二布环氧玻璃钢，粘贴宽度为20mm，搭接的长度大于50mm。         混凝土表面处理
        基体表面状态是决定粘贴使用效果的关键因素之一，表面处理好坏，粘贴效果相关很大。 环氧玻璃钢粘贴前，人工用刮铲将混凝土表面的污渍铲除，再将裂缝处松散砂浆清除，然后用粗砂纸打磨一遍以除油污、锈斑， 再用钢丝刷将混凝土表面刷糙，最后用丙酮或汽油等溶剂洗刷被粘贴面2遍，将浮灰、油脂彻底洗去。
        另外亦可采用机械喷砂对混凝土表面进行处理，该方法具有质量好，工效高等优点。但粘贴面积较小时，较少采用。
        粘贴环氧玻璃钢粘贴用人工手糊。主要采用分层间断法，少部分孔采用多层连续法。
        分层间断法
        施工工序为：涂刷打底料-刮环氧腻子-间断刷贴已裁剪好宽200mm 的环氧玻璃钢-涂刷面层料。施工质量要求：① 底料涂刷于混凝土表面上要薄而匀，避免漏涂、流挂，自然固化时间不小于6h。 ② 混凝土表面凹凸不平处，要用腻嵌压填平，自然固化时间一般为12h。③ 刷一道环氧胶粘剂， 贴一层环氧玻璃钢，边贴边用漆刷由中间向两边轻轻刮压平整，赶走气泡，不起趋纹，不留空腹点，要求环氧玻璃钢全部浸透，一般固化时间12h, 固化后对毛刺、突边、气孔进行整修。检查合格后，再按上述程序粘贴第二层环氧玻璃钢，自然固化12h后，再最后涂刷面层环氧胶粘剂一遍。
        多层连续法多层连续法施工中，涂刷打底料和刮环氧腻子与分层间断法相同。 不同的是，在第一层环氧玻璃钢粘贴完毕，检查合格后，不等固化即在同部位按同样的方法连续粘贴第二层环氧玻璃钢。 多层连续法施工能缩短时间，但质量不易掌握，所以操作要特别谨慎，小心轻刮，不要将前一层的环氧玻璃钢弄出突边，搭接处要仔细压紧。 同样湎层胶粘剂要使环氧玻璃钢全面浸透。
        通过检查、测试，两种粘贴方法均能满足质量要求。

        质量控制除了上述施工中应控制的质量要求外，尚需要做到以下几点：
        ①粘宽200mm的环氧玻璃钢要以裂缝为中心线对称贴，即在裂缝的两侧尽量做到均为100mm。
        ②环氧玻璃钢的上下搭接缝要错开，搭接不小于50mm，搭接口向下，圆角处要把环氧玻璃钢剪开。
        ③施工后的环氧玻璃钢外允质量要求达到：平整、贴实、无毛刺、无所泡、无漏胶、不突边、无皱纹、不脱胶。
        ④在施工现场做“8”字模砂浆试件和?40mm圆钢模试件，进行环氧胶粘剂的粘结抗拉试验， 并要求“8”字模砂试件的28天龄期平均粘结抗拉强度不低于3MPa和满足试件破坏情况下不在粘结面被拉坏的指标。

        施工注意事项
        ①粘贴环氧玻璃钢宜在气温20°C左右，湿度不大于80%的条件下施工，雨天不宜施工，晴天施工要防止灰尘及阳光直射。
        ②环氧胶粘剂要随配随用，少配勤用。

        结语
        结构胶粘剂力学性能
        经过对江苏省淮海农场5座公路桥结构胶粘剂的“8”字型砂浆试模和?40mm圆钢模试件的试验表明： 28d龄期粘结强度均大于砂浆混凝土本身的抗拉强度。结果见表3。
         表3 公路桥结构胶粘剂力学性能试验

试件	编号	受拉面积(cm2)	拉力(KN)	粘接强度(MPa)	砂浆拉力(KN)	砂浆抗拉强度(MPa)	破环情况
砂浆“8” 字模	1	4.86	>4.05	>8.38	2.46	50.8	100%断在砂浆断面
	2		>4.14	>8.48	2.77	5.76	100%断在砂浆断面
	3		>3.44	>7.12	1.79	3.69	100%断在砂浆断面
	4		2.88	>5.96	2.14	4.43	100%断在砂浆断面
ø40mm圆钢	7	12.56	14.94	11.89	——	——	——
	8		12.36	9.84	——	——	——
	9		17.34	13.81	——	——	——

        工程效果
        江苏省淮海农场5座公路桥大梁裂缝处理6年多来，工程运行良好。检查表明环氧玻璃钢粘贴完好，接头紧密， 没有鼓泡脱落现象。显示了环氧玻璃钢处理裂缝不仅粘接强度高，而且能有效地封闭裂缝，保证结构的整体性。