一、前言
　　高性能輕骨料混凝土已成為當今混凝土領域的主要發展方向之一，這是因為，優質的高性能輕骨料混凝土與傳統混凝土相比強度高，且質量輕，而且耐久性好，因此在建造大跨度橋梁和超高層建筑時，結構自重會大幅度減輕，相應的材料的用量也會減少，基礎荷載也會降低。從建筑節能方面考慮，在北方地區采用高性能輕骨料混凝土作外墻，冬季取暖能耗較傳統的實心黏土磚或普通混凝土墻體節省約30%--50%，如考慮夏季降溫能耗，使用能耗將節省40%--60%。以上這些都會提高建筑工程的使用性能，降低工程總造價節省了維護費用。此外，輕質結構用混凝土還是海上采油平臺的理想建設材料，與現在的鋼鐵采油平臺相比，具有安全度高、穩定性好、使用壽命長、維修費用低、綜合造價低等優點，對開發我國的油氣資源，實現能源的可持續發展具有重要的倡議意義[1]。
　　二、輕骨料混凝土的特點
　　配制輕質結構用混凝土最有效的途徑就是采用輕骨料。輕骨料表面粗糙多孔，有一定的吸水能力，這十分有利于改善混凝土的界面黏結，提高整體的強度;其吸水能力可做為水分存處器，先吸入一部分水分，在以后的養護過程中又釋放出來，有利于水泥的充分水化。由于輕骨料混凝土具有輕質、高強等優點，它比相同強度等級的普通混凝土自重降低20%—30%。這就使結構荷載占有較大比例，并且對材料性能具有較高要求的高層建筑、大跨度橋梁、海洋工程等來說，輕骨料混凝土的這種性能具有較高的市場競爭力[2]。
　　輕骨料混凝土具有以下特點：
　　1、輕質高強:輕骨料混凝土的干表觀密度一般為760~1950kg/ ,結構輕集料混凝土的干表觀密度為1400~1950kg/ ,普通混凝土的干表觀密度一般為2000~2800kg/ ,與之相比，輕骨料混凝土可減輕20%~40%，而其強度可以達到普通混凝土用的強度等級CL15~CL50。
　　2、抗震性能好:地震力和上部結構的自重成正比，當結構采用輕骨料混凝土將降低地震力。同時，由于輕骨料混凝土的彈性模量比同等級的普通混凝土低，結構的自振周期將變長，變形能力增強，結構破壞是將消耗更多的變形能，因此，輕骨料混凝土有利于改善建筑物的抗震能力和抵抗動荷載作用的能力。
　　3、抗裂性好:和普通混凝土相比，輕骨料混凝土的熱膨脹系數和彈性模量較小，使得由于冷縮和干縮作用引起的拉應力相對較小，表現為輕骨料混凝土的抗裂性較好，這時改善結構的耐久性，延長結構的使用壽命是非常有利的，并有助于降低結構在使用期間的維修費用。
　　4、耐久性好:使用輕骨料能有效避免混凝土的堿集料反應問題，延長結構的使用壽命。
　　三、輕骨料混凝土在我國發展情況
　　我國輕骨料混凝土發展和應用相對較晚。從50年代開始研究人造輕骨料，先后研制成黏土陶粒、頁巖陶粒和燒結粉煤灰陶粒，幾經起伏目前年產量達300萬立方米。據1990年對北京、上海、黑龍江、吉林、沈陽等10個省市不完全統計的資料表明，從70年代—80年代的10年中，用于房屋建筑外墻板的輕骨料混凝土約占其總量的50%;用于建筑砌磚占砌磚的27%。
　　90年代我國輕骨料混凝土的應用發生了出乎意料的變化。它在墻體中的應用從以高層建筑外墻板為主，改變成以高層建筑框架填充墻用的小型空心砌塊位主地格局;而在承重結構中的應用不僅沒有提高，反而有所減少，出現了近十年來的全國各地新建的萬余棟高層、超高層建筑、大跨度橋梁和高速公路橋等，于是墻體材料得應用，而用于承重結構的高性能陶粒的生產與發展，并沒有受到應有的重視，輕骨料混凝土發展缺乏統一的管理和協調[3]。
　　隨著對建筑節能和建筑物功能性要求的提高，高性能輕骨料混凝土的研究和應用也得到了快速發展。據1995年不完全統計，以超輕陶瓷粒為主的各種陶粒年產量在200萬立方米以上。如今，廣州、烏魯木齊、昆明、黑龍江和京津塘地區已成為超輕陶粒盛產基地。上海生產出堆積密度為700~800 kg/ 的粉煤灰陶粒和500 kg/ 以下的超輕陶粒;湖北宜昌生產的高強陶粒，可以配制出強度等級為C30~C60或更高的輕骨料混凝土。
　　隨著宜昌、上海等地高強、高性能輕骨料的規模化生產，高強輕骨料混凝土，結構輕骨料混凝土 在我國已逐漸應用。
　　四、輕骨料混凝土存在的問題
　　輕骨料混凝土在我國已走過了近40年的研究和應用的歷程。由于技術、經濟和建設觀念等的限制，該材料沒有取得預期的市場份額。輕骨料混凝土行業存在的主要問題有：
　　1、技術水平仍處于初級階段
　　企業生產規模小，生產工藝老套，產品分級處理隨意，而且質量不穩定。基本上是沒有環保設施的簡陋生產線、污染嚴重、與國際水平差距正在拉大。
　　2、產品質量不理想
　　絕大多數的企業的人造輕骨料僅能達到普通輕骨料的質量標準，密度等級在300—900之間，顆粒均勻性差，強度不高，一般僅適用于制備非承重的混凝土制品，以輕骨料混凝土砌塊、輕質內隔墻板、保溫材料為主。嚴重制約了輕骨料在國內工程結構混凝土上的使用。
　　3、從業人員對輕骨料經濟性認識不全面
　　綜合評估輕骨料混凝土的結構工程發現，輕骨料混凝土依靠其自身的優點，會大幅度降低整體建筑物的成本。資料介紹，采用輕骨料混凝土可降低構筑物自重30%~40%，減少勞動強度約20%，減少材料運輸量30%~40%，節省鋼筋量10%左右，工程造價綜合降低10%。但是，由于人造輕骨料比普通碎石、卵石的價格高出幾倍，甚至幾十倍，通常只簡單地從混凝土單方面造價上進行核算，而不考慮整個建筑造價，結果成本較高，從而抑制了輕骨料混凝土的生產和應用。
　　五、結束語
　　輕骨料混凝土滿足利廢、節能原則,具有良好的經濟效益和社會效益,對于實現建材
　　張石高速公路S12標預制廠有1片箱梁在進行腹板正彎矩張拉時發生錨墊板拉裂現象，在檢查中發現主要原因是由于錨下砼不密實造成的。如直接采用C50混凝土作為修補材料，由于其粘結強度低，將其用于混凝土修補，容易造成界面粘結不牢、開裂而導致混凝土再度損壞等質量問題，整體強度很難達到張拉要求。通過采用環氧樹脂混凝土加固補強措施，三天后混凝土就達到強度，安全地進行了張拉壓漿，得到了很好的控制，取得了滿意的結果。
　　1 環氧樹脂混凝土主要性能、成分
　　環氧樹脂混凝土是指以環氧樹脂為主料，摻入適量的固化劑、增塑劑、稀釋劑及填料作為膠粘劑，以砂、石作為骨料，經混合、成型、固化而成的一種復合材料，是聚合物混凝土中純聚合物混凝土的一種。
　　環氧樹脂混凝土具有強度高、韌性好，抗沖擊強度大，良好的耐化學腐蝕、耐磨、耐水和抗凍性能，并且與金屬和非金屬材料粘結強度高、電絕緣性好，彌補了水泥混凝土抗拉強度低、抗拉應變小、抗裂性小、脆性大等缺點。固化后的環氧樹脂混凝土對大氣、潮濕、化學介質、細菌等都有很強的抵抗力。
　　1.1 環氧樹脂。環氧樹脂是一種含有環氧基的高分子聚合物，由環氧氯丙烷及二酚基丙烷(雙酚A)在堿的作用下縮聚而成的液體樹脂。環氧樹脂是線性結構的熱塑性聚合物，加熱呈塑性，本身不會硬化，當加入一定量硬化劑后，經室溫放置或加熱處理后，與固化劑發生交聯固化反應，變為不溶于水的堅固體型網狀結構的巨大分子高聚物，其性能亦能由熱塑性變為熱固性，固化后顯出強度高，粘結力大，收縮性小及化學穩定性好等特點。實際應用中，一般選擇常溫下是液態的樹脂，以保證混凝土拌和物施工要求的流動性，便于成型。
　　本工程選用6101號(E44)環氧樹脂。其軟化點為12～20℃、環氧值(當量/100g)為0.41～0.47，為淡黃色至棕黃色粘稠透明液體。
　　1.2 固化劑。固化劑的主要作用是使熱塑性、線型環氧樹脂交聯成體型網狀巨大分子，成為不溶于水的硬化產物。本工程采用的胺類硬化劑為乙二胺(EDA)，純度大于70%，為無色透明液體。
　　1.3 增塑劑。由于單純的環氧樹脂固化后，脆性較大，抗沖擊強度、抗彎強度、耐熱性能較差，加入增塑劑可增加環氧樹脂的可塑性，改善其韌性，提高抗彎和抗沖擊強度。本工程采用的增塑劑是底分子聚酰胺203#，為棕色透明液體。
　　1.4 稀釋劑。添加稀釋劑的主要作用在于降低環氧樹脂粘度，便于膠粘劑浸潤骨料、基層表面，提高粘結力，增加體積和填料含量，同時可以控制環氧樹脂與固化劑的反應熱，延長使用時間。本工程采用的稀釋劑為二甲苯，為無色至淡黃色透明液體，易溶于乙醚、苯，不溶于水。
　　1.5 填充料。填充料的用途不僅可以減少環氧樹脂用量，降低成本，而且能使環氧樹脂膠粘劑的性能進一步改善，減少膠粘劑的熱脹系數、收縮率、放熱溫度，增加熱導率和粘結力，提高穩定性，消除固化物中的成型應力，避免發生裂縫，改善粘結性能，降低吸水性，延長使用壽命，還能調節粘度、流動性等工藝性能。本工程采用水泥、砂、石作為填充料提高強度。其中水泥采用河北邯鄲太行山P.O42.5R水泥;砂采用過篩水洗干凈的中粗砂;碎石采用水洗干凈的5～10mm和10～20mm的碎石。
　　1.6 C50環氧樹脂混凝土配合比如下：

劑稱	材料名稱	重量比
主劑	環氧樹脂E-44	100
固化劑	乙二胺（EDA）	2
增塑劑	底分子聚酰胺	70
稀釋劑	二甲苯	10
填充料	水泥	186.3
	砂	191.9
	碎石5～10mm	164
	碎石10～20mm	244.1

　　1.7 C50環氧樹脂混凝土試件抗壓強度表。項目部試驗室按此C50環氧樹脂混凝土配合比進行了試配，發現三天混凝土強度就能達到 53.15MPa，符合張拉要求，可以進行箱梁加固補強施工。
　　2 環氧樹脂混凝土加固補強施工工藝
　　采用環氧樹脂混凝土行修補加固處理時，應根據當地的氣候條件、工程特點及施工進度合理組織施工。施工流程為：剔除酥松混凝土→清理鋼筋銹蝕層→安放錨墊板、彈簧筋→補焊加固鋼筋→高壓水沖洗加固面→支設模板→澆筑樹脂混凝土→固化養護→表面抹灰、張拉壓漿。具體施工步驟如下：
　　2.1 表面處理。為確保環氧樹脂混凝土與原混凝土具有良好的粘結，一般用鋼絲刷或噴砂方法清除表面浮層污物(有油漆或油脂污染部位用丙酮洗刷)。本工程中首先采用人工鑿毛方法，鑿掉破損的混凝土，使表面露出堅硬、牢固的混凝土面，鑿毛必須徹底全面，但也不宜深度過大，以免破壞了未碳化和損破的混凝土。松散混凝土鑿出后，用砂輪切割機將四周切齊，以保證砼澆筑完后表面美觀。然后用鋼絲刷將松軟的混凝土碎渣刷干凈。如果鋼筋銹蝕外露，還應對鋼筋表面進行除銹，并涂刷鋼筋防銹劑。
　　2.2 鋼筋加固。按圖紙要求重新安放錨墊板和彈簧筋，并在錨墊板四周補焊四根φ25螺紋鋼筋加強，并加設φ10箍筋與原鋼筋進行聯接。
　　2.3 表面沖洗飽和。對鑿除的混凝土表面，采用高壓水槍(采用飲用水)將碎屑、灰塵沖洗干凈，并連續、均勻地噴灑，使表層混凝土達到飽和狀態，且表面無明水。待表面干燥后立模加固。
　　2.4 環氧樹脂混凝土的配制。根據選用的原材料、設計技術及施工和易性要求事先進行試拌。現場可用砂漿攪拌機拌和或人工拌和，其各組分的配比用量必須嚴格控制。
　　首先稱取定量的環氧樹脂，按膠料配合比加入稀釋劑二甲苯與環氧樹脂均勻拌和，待溫度降至常溫后，加入適量的底分子聚酰胺進行攪拌，攪拌均勻后再加入固化劑乙二胺充分攪拌攪拌均勻，制成環氧樹脂漿液。同時按配比稱取適量符合要求的砂和碎石拌勻，再加入水泥攪拌。若人工拌和，宜在鐵皮板上或大鐵盆里進行，以防止拌和漿液流失。然后進行混凝土澆筑，澆筑時要用直徑25圓鋼充分振搗密實。施工中作試塊2組以便進行強度檢測，控制張拉時間。
　　2.5 固化養護。混凝土澆筑完4個半小時即可拆除模板，模板拆除完畢后立即用碘鎢燈烘烤12小時，使平均溫度達到80℃～100℃以保證環氧樹脂混凝土順利固化達到強度要求。養護期間避免人為損壞和水淋。3天后進行試塊施壓，強度平均達到53MPa，滿足要求可受力使用。張拉順利完成沒有出現任何異常情況，隨后又進行壓漿施工。
　　3 施工注意事項
　　3.1 應用于工程中的所有材料應有合格證，無產品合格證或檢驗不合格不得應用于工程中。我們在初次試配時就因為購買的環氧樹脂不是正規廠家生產的，結果幾次都沒有試配成功。
　　3.2 環氧樹脂施工，其配合比是關鍵。施工配合比必須進行試配，其稠度、粘度以便于施工為宜，環氧樹脂應盡量選用同一批號，以使完成后形成的混凝土色澤均勻。
　　3.3 配合時，要用計量工具準確計量，特別是固化劑的用量，如用量過多，硬化速度過快，以至無法滿足施工操作時間的要求，同時混凝土表面容易開裂;用量過少，硬化反應將不完全，凝結時間太長，即使養護時間很長，仍然不能固化，強度很難上到標號。所以乙二胺用量應通過計算準確控制，它是保證環氧樹脂混凝土質量的關鍵。
　　3.4 配制好的環氧樹脂混凝土自加入固化劑起計時，必須要在40分鐘內用完，以防環氧固結。
　　3.5 環氧樹脂工程嚴禁在雨天進行施工。施工時環氧樹脂本身的溫度不得低于 5 ℃ ，空氣相對濕度不大于 80 %。
　　4 結論
　　通過這次加固補強施工，可以看到，與普通水泥混凝土相比，環氧樹脂混凝土是一種具有極好耐久性和良好力學性能的多功能材料。其抗拉、抗壓、抗彎強度均高于普通水泥混凝土，抗沖耐磨性能、抗凍性、抗滲性、耐水性、耐化學腐蝕性能良好，適用于比較惡劣的環境，有廣闊的應用前景。采用環氧樹脂混凝土進行修補加固處理時，應根據當地的氣候條件、工程特點及施工進度合理組織施工。
　　參 考 文 獻
　　〔1〕公路橋涵施工技術規范.人民交通出版社
　　〔2〕劉吉士，張俊義，陳亞軍.橋梁施工百問.人民交通出版社
　　工業的建筑節能和墻體改革的目標具有積極的推動作用。但目前輕骨料混凝土的質量和產量還遠遠不能滿足建筑業高速發展的需要，并且存在許多問題。提高輕骨料混凝土的質量，大力推廣應用輕骨料混凝土，仍是擺在所有技術人員面前的一項重要任務。
　　參考文獻：
　　1.營建知訊 第120期PP.88.
　　2.陳豪吉，“以臺灣地區生產的輕骨料探討輕骨料混凝土的配比、制作及強度性質 “,博士論文，中興大學土木工程系，1998。
　　3.曹家民，混凝土碳化對鋼筋銹蝕的影響及防護措施探討，華僑大學報，1994，1，58-62。