膠結材料含量對環氧樹脂砂漿修補混凝土成效之影響

(1)

鋪面工程第七卷第三期民國九十八年九月 Pavement Engineering, Vol.7,No.3, p53–p60

53

膠結材料含量對環氧樹脂砂漿修補混凝土成效之影響

沈永年

1

林玉鈞

2

李昌憲

2

陳郁仁

2 1_{國立高雄應用科技大學土木工程系副教授} 2_{國立高雄應用科技大學土木工程系研究生}

摘

要

本研究主要以水泥與爐石取代環氧樹脂之環氧樹脂砂漿後，進而以環氧樹脂砂漿修補混凝土，以水泥及爐石重量取代環氧樹脂用量0%、10%、20%、30%及 40%，進而探討取代過後之修補成效。實驗項目為環氧樹脂砂漿修補缺陷混凝土試體試驗，探討以水泥與爐石取代環氧樹脂後，施做環氧樹脂砂漿進行混凝土修補之成效，進而施做一般混凝土與有缺陷之混凝土，進行修補後評估比較其工程性質，試驗項目包含斜剪試驗，與探討缺陷混凝土抗彎試驗，於修補面受壓側與受拉側之影響。研究結果顯示，以水泥取代環氧樹脂於斜剪試驗中，並沒有高於未取代的環氧樹脂砂漿，而爐石取代環氧樹脂用量20%及 30%，其斜剪強度比未取代環氧樹脂高。關鍵字：環氧樹脂砂漿、修補、混凝土

一、前

言

台灣地處於地震帶，時常會發生大小不等的地震，從以前到現在也發生過幾次大地震，因此在結構物的安全與修復問題則被加以重視，由於材料科學的精進，採用修復補強技術來確保結構物安全及維持其正常運作功能者到處可見，就經濟性而言，採用結構修復補強的方式比拆除重建更具效益。工程上對於混凝土修補材料，主要多以環氧樹脂或壓克力材料為基材，對於細微裂縫，可以直接灌注方式填入裂縫，來達到修補的目的，但對於較寬大的裂縫，或是混凝土發生剝落時，則使用以一定量的骨材與基材混合成砂漿，來達到修補與經濟的目的【1-3】。本研究首先選用環氧樹脂做為基材，然後進行施作環氧樹脂砂漿，主要目的以其他膠結料，如水泥、爐石等，取代環氧樹脂砂漿中的樹脂用量施作有缺陷的混凝土試體，以上述之材料進行修補，以模擬實際混凝土修補之情形，進而評估以水泥或爐石等取代環氧樹脂的環氧樹脂砂漿之成效。

二、試驗計畫

2.1 試驗材料本研究所使用的環氧樹脂材料、水泥及爐石分述如下： (1) 水泥：採用台灣水泥公司所生產之第一型卜特蘭水泥，經檢驗後其品質符合 CNS 61 規範要求，比重為3.16。 (2) 爐石：本研究採用中聯資源所產之爐石，比重為 2.8。 (3) 環氧樹脂：本研究採用時慶實業股份有限公司所產之環氧樹脂，主劑與硬化劑調配比例為2：1。主劑與硬化劑的比重各為 0.98 與 0.97，與依據 ASTM C881 環氧樹脂分類，為

(2)

鋪面工程第七卷第三期民國九十八年九月 Pavement Engineering, Vol.7,No.3, p53–p60

54 第IV 類、第二級、C 型。而依據 CNS 10141 建築灌注補修用環氧樹脂，為高黏度型、一般用，如圖1 與圖 2 所示。 (4) 細骨材：本研究環氧樹脂砂漿所使用的細骨材，其使用通過 No.16 號，停留 No.30 號上之粒徑的河砂，進行拌合前均進行沖洗與烘乾，方可使用，如圖3 所示。 (5) 粗細骨材：本研究採用高屏溪所產之骨材，材料經篩分清洗後置放於儲存場內，粗骨材比重為2.62，細骨材比重為 2.60。 2.2 試驗變數與配比本研究其環氧樹脂砂漿試驗配比為環氧樹脂:細骨材=1:4(重量比)，而細骨材粒徑則使用通過 No.16 停留 No.30 號篩，實驗變數為水泥與爐石取代環氧樹脂用量 10%、20%、30%與 40%。混凝土配比設計是依據 ACI 配比設計法設計之，養護齡期為 28 天，待養護齡期到達時，進行環氧樹脂砂漿進行修補，以探討修補後之成效。每種配比分別製作六個 10cm×10cm×38cm 有缺陷的矩形試體，與三個直徑 10cm×高 20cm 之圓柱試體，以飽和石灰水養護28 天後進行環氧樹脂砂漿修補，修補完後再放置於室溫之下 14 天，讓環氧樹脂砂漿能夠硬化發展強度，然後再進行修補面為受壓側與受拉側之抗彎試驗，及斜剪試驗。 2.3 試驗方法 (1) 斜剪試驗本研究依據ASTM C882-99【4】之規定，製作尺寸∮100mm×200mm 之混凝土試體，進行混凝土斜剪強度試驗。當混凝土養護至28 天後，隨即取出試體，進行混凝土 45°之切割，底層黏結界面以砂輪機進行處理，使黏結界面粗糙，有助於上、下底層混凝土之黏結，示意圖如圖4 所示，並以本研究各配比之環氧樹脂砂漿進行黏著，比較不同配比之黏結效果，可做為樹脂砂漿修補大塊混凝土剝落時，其黏著成效之評估。其剪應力之計算如下公式(2-1)所示。 θ σ τ_θ _χsin2 2 1 = (2-1) 式中： τθ：指定破壞面45°之剪應力 kgf/cm2(MPa) σχ：最大荷重應力 kgf/cm2 (MPa) θ：指定破壞面之角度 (2) 抗彎試驗本研究混凝土缺陷試體製作尺寸方面，參考文獻【5】中，混凝土修補的概要圖，進而製作100mm×100mm×380mm 之矩形試體，於灌漿的同時利用保麗龍製造長 15 公分，寬 10 公分，厚度為3 公分的立方體區塊，如圖 5 所示。拆模後，再將此區塊內的保利龍拿開，呈現凹字型的混凝土缺陷試體，並以砂輪機進行表面處理，使要修補的黏結界面粗糙，方能使修補成效提高。待孔洞試體以飽和石灰水養護28 天後，進行環氧樹脂砂漿填補孔洞，並依照環樹脂砂漿之各配比進行修補，以便評估不同配比是否影響修補之成效，待環氧樹脂砂漿修補完成後，放置於室溫中14 天，然後再將修補後之抗彎試體，分為受壓側與受拉側進行試驗，如圖5 中的(a)、(b)所示。