XYPEX 賽柏斯修復大體積鋼筋混凝土橋臺臺帽的應用

王守佳，孔凡坤，萬紹平

(1.中交二公局第二工程有限公司，陜西西安 710119；2.北京城榮防水材料有限公司，北京市100011；3.江西省測繪局,江西南昌330002)

1 工程概況

該工程橋臺臺帽是在橋臺承臺上進行施工，其鋼筋設置為Ф16二級鋼筋，保護層厚度5cm；模板采用竹膠板，高度方向設置四層拉桿；混凝土澆筑采用泵送分層澆筑，插入式振搗；覆蓋灑水保濕養護7 d。

(1)設計結構：單幅橋臺基礎為4Φ1.8m，80m長鉆孔灌注樁；樁上為長20.75m×寬4m×高3m承臺；承臺上為橋臺臺帽，長20.75m×寬2.3m×高2.2m。

(2)混凝土澆筑時間：左幅臺帽3月1日澆筑；右幅臺帽3月10日澆筑。

(3)現象描述：拆模后發現左幅有3條裂縫，右幅有4條裂縫，寬度均在0.05~0.1mm之間；7 d以后左幅裂縫數量增加至7條，右幅裂縫增加至8條。通過近3個月的觀測，截至5月30日，裂縫數量無增加，長度、寬度亦無變化。

2 裂縫原因及修復可行性分析

(1)通過現場觀察與分析，橋臺承臺未產生裂縫，并且橋臺承臺剛度極大，排除臺帽混凝土裂縫產生是由于基礎不均勻沉降造成；

(2)承臺澆筑時間是：左幅1月20日澆筑、右幅1月10日澆筑，承臺、臺帽混凝土澆筑相差兩個月之多，兩者收縮變形不能同步，臺帽混凝土在收縮徐變過程中受到承臺混凝土的約束，最終導致臺帽產生豎向裂縫。

(3)根據橋臺臺帽結構受力分析，其基礎為橫斷面4m×3m剛性承臺，臺帽承受的主要荷載是來自上部結構的豎直荷載，只是一個受壓構件。

(4)從耐久性方面考慮，主要是鋼筋的銹蝕對結構物的影響，經過咨詢有關結構專家，采用新型XYPEX水泥基滲透結晶型材料可以填充裂縫，對鋼筋起到有效防護作用，同時也能促進混凝土的再次水化，使裂縫愈合，恢復成整體結構，無論從結構的受力上還是耐久性上都能達到設計要求。

橋臺臺冒及裂縫狀況見圖1~圖3及表1。

表1 橋臺臺帽樣本裂縫觀測數據

3 裂縫修復方案

3.1 修復材料比選

修復材料比選見表2。

該工程臺帽為隱蔽結構，長期處于潮濕環境中，通過環氧類等有機材料修復很難達到耐久性作用。通過各種材料比選，決定用XYPEX對其進行永久性防護。

3.2 XYPEX(賽柏斯)的工作原理

XYPEX產品工作原理是其特有的活性化學物質利用混凝土本身固有的化學特性及多孔性，以水做載體，借助滲透作用，在混凝土微孔及毛細管中傳輸、充盈，催化混凝土內的微粒和未完全水化的成份再次發生水化作用，而形成不溶性的枝蔓狀結晶，并與混凝土結合成為整體，從而使任何方向來的水及其他液體被堵塞，達到永久性的防水、防潮、保護鋼筋、增強混凝土結構強度的效果。

3.3 工藝流程及施工方法

3.3.1 工藝流程

(1)裂縫部位施工流程：開槽→清理→潤濕→涂刷XYPEX“濃縮劑”灰漿層→嵌填半干料團→涂刷XYPEX“濃縮劑”灰漿→養護

(2)大面涂刷施工流程：清理基面→潤濕→涂刷第一道XYPEX“濃縮劑”灰漿層→涂刷第二道XYPEX“增效劑”灰漿層→養護

3.3.2 施工方法

(1)施工材料配合比：XYPEX“濃縮劑”灰漿(體積比)

濃縮劑粉：清水=5∶2

XYPEX“濃縮劑”半干料團(體積比)

濃縮劑粉：清水=6∶1

(2)基層處理

檢查混凝土基面有無病害或缺陷，對混凝土出現裂縫的部位用角向打磨機進行重點打磨。根據以往工程實例，裂縫大于0.4mm的需要開U型槽20mm×30mm，用鋼絲刷或高壓水槍沖洗混凝土基面，清理處理過的混凝土基面，不準殘存任何的懸浮物質；通過觀測，該工程臺帽裂縫寬度為0.1mm，為了確保橋臺結構的耐久性，對于產生裂縫的部位全部做開槽處理，之后再對整個橋臺臺帽表面進行大面積涂刷，使修復材料能夠有效充盈到混凝土內部，并能達到整個混凝土外觀色澤一致。

表2 XYPEX與傳統防水材料性能比較表

(3)基面濕潤，用水充分濕潤處理過的待施工的施工基面，保持混凝土結構得到充分的濕潤、潤透，但不宜有明水。

(4)裂縫修復及表面涂刷

a.1XYPEX涂刷時要用專用半硬的尼龍刷，要注意來回用力，確保凹凸處滿涂，并保證厚薄均勻，不能有過厚的沉積。

b.裂縫部位先開槽，后濕潤、再涂刷賽柏斯濃縮劑漿料，1.5 h后用XYPEX濃縮劑半干料團夯實，繼續用XYPEX濃縮劑漿料涂刷，涂刷范圍為裂縫兩側各30cm區域。

c.要求涂刷2道，即在第1層涂料達到初步固化(約1~2h)后，進行第2道涂料涂刷。

(5)養護

a.XYPEX終凝后3~4 h或根據現場濕度而定，采用噴霧式撒水養護，每天噴水養護3~5次，連續2~3d。

b.施工過程中48 h內避免雨淋、霜凍、日曬、沙塵暴、污水及4℃以下的低溫環境。養護期間不得碰撞防水涂層。

3.4 質量標準與檢測要求

(1)配合比及施工操作應符合工藝規定要求。

(2)XYPEX涂層厚薄均勻，不允許露涂和漏底，不符合要求的應修正重刷。

(3)XYPEX漿料的調制用量應符合規定要求(1.2~1.5kg/m2),并在規定的時間內用完。

(4)XYPEX涂層在施工養護期間不得損壞，否則需進行修補。

(5)進場材料應有合格證和檢驗報告，經現場復驗合格后方能使用。

(6)XYPEX產品必須密封存放在干燥場所，且不能受凍。通常情況下存放期為1a，不得使用過期變質的產品。

(7)根據設計單位意見，裂縫不影響結構受力，所以檢測只從耐久性方面考慮。a.表面封閉情況：采用刻度放大鏡對原有裂縫位置進行觀察，看是否表面還有裂縫存在，外觀檢測頻率達到100%。b.內部滲透情況：根據《鉆芯法檢測混凝土強度技術規程》(CECS03:2007)，對修復達到規定齡期的裂縫，通過鉆芯取樣來判斷裂縫的愈合程度與填充深度。檢測頻率不小于10%，并不少于兩條裂縫。

3.5 勞動力組織

現場安排一名技術主管負責，首先對工人進行培訓合格后上崗。實行定崗定責，人員不得隨意更換，嚴格按照施工工藝操作，并根據進度要求安排作業班數。

4 修復結果

(1)實景比較：該工程從2010年6月開始實施，經過15d修復完成(期間由于天氣原因多次中斷施工)。經過近3個月的觀察修復后，橋臺臺帽上已無任何裂縫可以看到，臺帽整體顏色與原混凝土一致，表面光潔度與原混凝土一致。

(2)樣本縫處取芯實驗(見表3)

表3 樣本縫處取芯實驗數據

(3)經濟分析

修復材料費22500元，人工費4 000元。

節約分析：如果鑿除兩座臺帽，其鋼筋混凝土價值127 650元，鑿除時人工、機械費用35 000元，重復澆筑時人工費10 000元，合計172650元；通過XYPEX修復，節省費用146 150元。

經濟價值分析：通過XYPEX對臺帽的修復，節約了大量的人力、物力及財力，不但降低了成本還消除了不良的社會影響，真正做到了節能減排、低碳環保的目的。

5 結論與建議

(1)2010年6月，原有裂縫通過XYPEX涂料修復已經封閉，未發生重新開裂、剝落掉皮現象。修復的橋臺臺帽表面光潔，與合格的混凝土顏色、質感形成一個整體。

(2)2010年9月，經過取芯實驗，證明經過修復的橋臺臺帽混凝土抗壓、抗滲能力提高，密實度提高，耐腐蝕能力提高。

(3)對取芯電鏡觀察，在最深200mm處看到有結晶生成。

從以上情況看，使用XYPEX對橋臺臺帽修復后，依靠其滲透結晶能力，使混凝土內產生了結晶，封閉了整個臺帽混凝土與外界的毛細孔通道，修復了混凝土上的裂縫，提高了混凝土結構的密實度和強度，同時也使混凝土本身的抗腐蝕能力得以提高，增加了混凝土保護層對鋼筋的保護能力，使修復后的臺帽達到了設計耐久性要求。