环氧树脂砂浆在混凝土表面补强加固中的应用

2007年01月11日 22:11:38

2楼

内容:

环氧树脂砂浆在混凝土表面补强加固中的应用
张利赵丽丽
（吉林省水利水电工程局，吉林长春 136105）

【摘要】　环氧树脂砂浆是一种混凝土表面修补加固材料，具有粘结强度高、干缩变形小、抗压模量低，抗侵蚀能力强的特点，而且可显著提高护筋阻锈能力，还具有一定的补偿收缩性能，在水利工程中得到广泛应用。本文通过某个混凝土建筑物工程修补加固，介绍环氧树脂砂浆的主要性能、使用范围和施工质量控制方法，并提出施工过程中的注意事项。
【关键词】混凝土耐久性环氧树脂砂浆　混凝土表面　修补加固　施工方法　质量控制　注意事项
１、简述
　　水工混凝土建筑物除要求具有设计的强度，以保证建筑物能安全承受荷载外，还应在周围的自然环境及使用条件下，具有耐久性能。耐久性主要包括抗渗性、抗冻性、抗磨性和抗侵蚀性。现有些混凝土建筑物耐久性不良。主要表现在：①混凝土碳化和裂缝问题普遍存在；②钢筋混凝土结构受侵蚀引起的钢筋锈蚀严重；③临水混凝土表面冻融松散剥落破坏；④混凝土表面冲磨破坏、机械磨损、磨蚀破坏以及化学侵蚀；⑤碱骨料反应破坏等。这些问题严重影响混凝土建筑物寿命和外观，甚至危及混凝土建筑物的正常运行和安全。为了延长建筑物的使用寿命，能更好的为生产服务，对其耐久性不良的建筑物进行环氧树脂砂浆补强。经过运行建筑物检测，没有发现脱落和出现裂缝现象，说明环氧树脂砂浆补强是一种好的修补材料。
２、环氧树脂砂浆的主要性能及适用范围
　　环氧树脂砂浆是一种混凝土表面修补材料，是以环氧树脂为主要成分，加入一些辅助材料，制成环氧材料。
（1）环氧树脂
环氧树脂是含有环氧基的合成树脂，常用的是二酚基丙烷环氧树脂。为黄色粘性液体，具有吸水性小，耐热性好，能经受一般溶剂的侵蚀，热膨胀系数与体积收缩率小，耐震，不易老化，粘结力强等特点。
（2）辅助材料
辅助材料有硬化剂、增塑剂、稀释剂及填料等。
①硬化剂：环氧树脂为分子量不很高的线型高分子化合物，不能直接使用，加入硬化剂后，能够使其成为体形结构，具有不熔的热固性，我们采用的硬化剂是乙二胺，乙二胺为无色液体，有刺激臭味，其与环氧树脂混合后反应快，放热量大。
②增塑剂：硬化后的环氧树脂。强度虽然很高，但性质较脆，在低温条件下，抗冲击能力差，加入增塑剂能增加环氧的韧性，提高其抗弯及抗冲击性能。增塑剂采用的是邻苯二甲酸二丁脂，为淡黄色低粘度液体。其与环氧树脂混溶硬化后，由于日久可能挥发，使环氧树脂强度降低。
③稀释剂：环氧树脂混加入硬化剂后，粘度增加，不便与施工，要加入稀释剂降低环氧树脂粘度。
④填料：使用填料的的目的是为了减少树脂用量，降低成本，降低热膨胀系数及收缩率，增加导热系数及粘结力。环氧焦油砂浆填料有水泥、砂、煤焦油、石棉泥等。煤焦油具有憎水作用，再加上外加的压浆荷载，使得环氧材料与混凝土之间的水层被排挤出去。
由于环氧树脂及辅助材料的掺入，提高了砂浆的粘结、抗裂、抗渗及抗腐蚀等耐久性能。。　
３、环氧砂浆施工及质量控制
环氧砂浆进行修补加固处理时，应根据气候条件、工程特点及施工进度合理组织施工。施工流程为：旧混凝土凿毛或凿除→喷砂(或用钢刷)除锈(污)→涂刷钢筋防锈剂→用清水冲洗饱和→基面涂刷环氧基液→环氧砂浆补强→养护。
（1）基底处理
　　①凿毛。为确保环养砂浆与基底混凝土具有良好的粘结，一般用钢丝刷或喷砂方法清除表面浮层污物(有油漆或油脂污染部位用丙酮洗刷)。如基面松动严重，应采用人工凿毛方法，凿掉破损的混凝土，使基底露出坚硬、牢固的混凝土面，凿毛必须彻底全面，按照设计深度凿除，也不必要过大，以免破坏了损破的混凝土。如果钢筋锈蚀外露，还应对钢筋表面进行除锈，并涂刷钢筋防锈剂。
　　②饱和。对凿除的混凝土表面，采用高压水枪(采用饮用水)将碎屑、灰尘冲洗干净，并连续、均匀地喷洒，使表层混凝土达到饱和状态，且表面无明水。
（2）砂浆的配制
　　一般的工程环氧砂浆补强量不大，根据选用的原材料、设计技术现场可现场配制，其各组分的配比用量必须严格控制。
环氧焦油砂浆配制程序如下：
环氧树脂在60～65℃拌匀、降温至50℃
煤焦油拌匀降温至30℃
二丁脂拌匀
乙二胺环氧基液拌匀环氧
填料焦油砂浆　　
（3）施工
以矩形输水洞伸缩缝进行环氧焦油砂浆补强为例，说明其施工工艺。
　　浇筑环氧焦油砂浆之前，在工作基面上涂刷环氧基液，涂刷时应均匀，不得有漏涂、流淌；待基液用手摸感到似粘非粘时，应立即浇筑砂浆；应分层施工时，层与层之间应间隔４ｈ。
含有橡皮止水时，应将橡皮锉毛，或放入比重为1.84的浓硫酸中浸泡1～2分钟，以提高橡皮与砂浆的粘结力。橡皮取出后要冲洗干净晾干。
输水洞伸缩缝环氧焦油砂浆补强分为三个部位进行施工，即底平面、侧立面和顶平面。下面分别说明其施工方法：
①施工断面示意图旧混凝土
石棉绳
环氧焦油砂浆
橡皮止水
原伸缩缝
②底平面环氧焦油砂浆施工方法
将拌合好的环氧焦油砂浆直接浇筑在施工部位，按照第一层设计厚度滩平，对准原混凝土伸缩缝镶入石棉绳，使得环氧焦油砂浆断开，铺上橡皮，再加模板压紧，待环氧焦油砂浆固化后，浇筑第二层，第二层浇筑时，也先准确放置石棉绳，断开环氧焦油砂浆，再浇筑。
③侧立面环氧焦油砂浆施工方法
侧立面环氧焦油砂浆施工主要是立模法，分两次立模浇筑，第一层含橡皮止水和石棉绳立一次，第二层立一次。模板制作成U形，防止环氧焦油砂浆顺模板边缘流淌；模板表面贴一层聚氯乙烯薄膜，防止模板与环氧材料粘结。
立模时先将与底面相连的石棉绳及橡皮止水抻直，位置放准确，靠紧大面模板。模板固定好后，利用空隙灌筑环氧焦油砂浆，人工捣固或在模板外侧振击，使之密实。立第二层模板时，采用平面模板，直接在原墙壁上固定，灌筑。灌筑时，固定好外侧石棉绳位置。每次模板支立高度，以施工方便和保证质量为宜。
④顶平面环氧焦油砂浆施工方法
施工方法也是采用立模法。分两次立模浇筑，第一层含橡皮止水和石棉绳立一次，第二层封顶立一次。在顶面的橡皮止水和石棉绳与侧面的橡皮止水和石棉绳搭接，橡皮止水与橡皮止水利用胶粘接，粘接位置在侧面上部，粘接长度要符合设计要求。
立第一层模板时，将模板平放稳定，先将橡皮止水平铺于模板上，橡皮止水要长出模板两端，长出部分为搭接粘贴长度。在模板、橡皮止水上铺筑环氧焦油砂浆，再在环氧焦油砂浆、橡皮止水中间镶入石棉绳，橡皮止水粘接处涂抹上胶，准备粘接。环氧焦油砂浆数量应稍多于施工部位需要量。完毕，人工抬起，进行环氧焦油砂浆封顶，支撑、固定模板，多余环氧焦油砂浆溢出，同时橡皮止水搭界接处进行粘接。
第一层固化后，拆除模板，凿掉溢出的不合格的环氧焦油砂浆，准备第二层环氧焦油砂浆浇筑。
方法是将模板平放稳定，在模板上铺筑环氧焦油砂浆，再在环氧焦油砂浆镶入石棉绳，环氧焦油砂浆数量应符合施工部位需要量。完毕，人工抬起，进行环氧焦油砂浆封顶，支撑、固定模板。
（4）养护
环氧焦油砂浆浇筑完成固化拆除模板后应及时养护，避免砂浆产生干缩裂缝。养护温度不低于15～25℃，养护时间不少于14天。
（5）施工质量控制
　　①为保证环氧焦油砂浆的施工质量，必须建立、健全质量保证体系。施工人员应严格按操作程序，对各道工序进行检查验收。
　　②环氧焦油砂浆砂浆层外观平整，层面与基底结合牢靠。
　　③在施工过程中按设计要求进行现场抽样检验，必要时可现场进行钻孔取芯试验，以检查其效果。
４、施工注意事项
（1）清理基面，凿除破损、松动的混凝土，喷砂(或用钢刷)除锈和油污，使外露钢筋表面无锈蚀，且混凝土表面粗糙。
　（2）浇筑环氧焦油砂浆前２小时，用水冲洗待修补部位，使混凝土表面处于饱和状态，但表面不能有明水。
　（3）环氧材料要随配随用。
　（4）配料要选用易于散热的器皿。
（5）环氧焦油砂浆要及时养护
（6）环氧焦油砂浆施工时要注意人身安全。
５、结语
环氧砂浆是一种质量可靠、可以提高混凝土的耐久性，延长建筑物的使用寿命，可以防止混凝土病害的继续扩大，对新建混凝土工程采取预防性措施。砂浆具有粘结强度高，干缩变形小，抗压模量低，抗侵蚀能力强的特点，而且可显著提高护筋阻锈能力，还具有一定的补偿收缩性能。采用砂浆进行修补加固处理时，应根据当地的气候条件、工程特点及施工进度合理组织施工。