XYPEX 赛柏斯修复大体积钢筋混凝土桥台台帽的应用

王守佳，孔凡坤，万绍平

(1.中交二公局第二工程有限公司，陕西西安 710119；2.北京城荣防水材料有限公司，北京市100011；3.江西省测绘局,江西南昌330002)

1 工程概况

该工程桥台台帽是在桥台承台上进行施工，其钢筋设置为Ф16二级钢筋，保护层厚度5cm；模板采用竹胶板，高度方向设置四层拉杆；混凝土浇筑采用泵送分层浇筑，插入式振捣；覆盖洒水保湿养护7 d。

(1)设计结构：单幅桥台基础为4Φ1.8m，80m长钻孔灌注桩；桩上为长20.75m×宽4m×高3m承台；承台上为桥台台帽，长20.75m×宽2.3m×高2.2m。

(2)混凝土浇筑时间：左幅台帽3月1日浇筑；右幅台帽3月10日浇筑。

(3)现象描述：拆模后发现左幅有3条裂缝，右幅有4条裂缝，宽度均在0.05~0.1mm之间；7 d以后左幅裂缝数量增加至7条，右幅裂缝增加至8条。通过近3个月的观测，截至5月30日，裂缝数量无增加，长度、宽度亦无变化。

2 裂缝原因及修复可行性分析

(1)通过现场观察与分析，桥台承台未产生裂缝，并且桥台承台刚度极大，排除台帽混凝土裂缝产生是由于基础不均匀沉降造成；

(2)承台浇筑时间是：左幅1月20日浇筑、右幅1月10日浇筑，承台、台帽混凝土浇筑相差两个月之多，两者收缩变形不能同步，台帽混凝土在收缩徐变过程中受到承台混凝土的约束，最终导致台帽产生竖向裂缝。

(3)根据桥台台帽结构受力分析，其基础为横断面4m×3m刚性承台，台帽承受的主要荷载是来自上部结构的竖直荷载，只是一个受压构件。

(4)从耐久性方面考虑，主要是钢筋的锈蚀对结构物的影响，经过咨询有关结构专家，采用新型XYPEX水泥基渗透结晶型材料可以填充裂缝，对钢筋起到有效防护作用，同时也能促进混凝土的再次水化，使裂缝愈合，恢复成整体结构，无论从结构的受力上还是耐久性上都能达到设计要求。

桥台台冒及裂缝状况见图1~图3及表1。

表1 桥台台帽样本裂缝观测数据

3 裂缝修复方案

3.1 修复材料比选

修复材料比选见表2。

该工程台帽为隐蔽结构，长期处于潮湿环境中，通过环氧类等有机材料修复很难达到耐久性作用。通过各种材料比选，决定用XYPEX对其进行永久性防护。

3.2 XYPEX(赛柏斯)的工作原理

XYPEX产品工作原理是其特有的活性化学物质利用混凝土本身固有的化学特性及多孔性，以水做载体，借助渗透作用，在混凝土微孔及毛细管中传输、充盈，催化混凝土内的微粒和未完全水化的成份再次发生水化作用，而形成不溶性的枝蔓状结晶，并与混凝土结合成为整体，从而使任何方向来的水及其他液体被堵塞，达到永久性的防水、防潮、保护钢筋、增强混凝土结构强度的效果。

3.3 工艺流程及施工方法

3.3.1 工艺流程

(1)裂缝部位施工流程：开槽→清理→润湿→涂刷XYPEX“浓缩剂”灰浆层→嵌填半干料团→涂刷XYPEX“浓缩剂”灰浆→养护

(2)大面涂刷施工流程：清理基面→润湿→涂刷第一道XYPEX“浓缩剂”灰浆层→涂刷第二道XYPEX“增效剂”灰浆层→养护

3.3.2 施工方法

(1)施工材料配合比：XYPEX“浓缩剂”灰浆(体积比)

浓缩剂粉：清水=5∶2

XYPEX“浓缩剂”半干料团(体积比)

浓缩剂粉：清水=6∶1

(2)基层处理

检查混凝土基面有无病害或缺陷，对混凝土出现裂缝的部位用角向打磨机进行重点打磨。根据以往工程实例，裂缝大于0.4mm的需要开U型槽20mm×30mm，用钢丝刷或高压水枪冲洗混凝土基面，清理处理过的混凝土基面，不准残存任何的悬浮物质；通过观测，该工程台帽裂缝宽度为0.1mm，为了确保桥台结构的耐久性，对于产生裂缝的部位全部做开槽处理，之后再对整个桥台台帽表面进行大面积涂刷，使修复材料能够有效充盈到混凝土内部，并能达到整个混凝土外观色泽一致。

表2 XYPEX与传统防水材料性能比较表

(3)基面湿润，用水充分湿润处理过的待施工的施工基面，保持混凝土结构得到充分的湿润、润透，但不宜有明水。

(4)裂缝修复及表面涂刷

a.1XYPEX涂刷时要用专用半硬的尼龙刷，要注意来回用力，确保凹凸处满涂，并保证厚薄均匀，不能有过厚的沉积。

b.裂缝部位先开槽，后湿润、再涂刷赛柏斯浓缩剂浆料，1.5 h后用XYPEX浓缩剂半干料团夯实，继续用XYPEX浓缩剂浆料涂刷，涂刷范围为裂缝两侧各30cm区域。

c.要求涂刷2道，即在第1层涂料达到初步固化(约1~2h)后，进行第2道涂料涂刷。

(5)养护

a.XYPEX终凝后3~4 h或根据现场湿度而定，采用喷雾式撒水养护，每天喷水养护3~5次，连续2~3d。

b.施工过程中48 h内避免雨淋、霜冻、日晒、沙尘暴、污水及4℃以下的低温环境。养护期间不得碰撞防水涂层。

3.4 质量标准与检测要求

(1)配合比及施工操作应符合工艺规定要求。

(2)XYPEX涂层厚薄均匀，不允许露涂和漏底，不符合要求的应修正重刷。

(3)XYPEX浆料的调制用量应符合规定要求(1.2~1.5kg/m2),并在规定的时间内用完。

(4)XYPEX涂层在施工养护期间不得损坏，否则需进行修补。

(5)进场材料应有合格证和检验报告，经现场复验合格后方能使用。

(6)XYPEX产品必须密封存放在干燥场所，且不能受冻。通常情况下存放期为1a，不得使用过期变质的产品。

(7)根据设计单位意见，裂缝不影响结构受力，所以检测只从耐久性方面考虑。a.表面封闭情况：采用刻度放大镜对原有裂缝位置进行观察，看是否表面还有裂缝存在，外观检测频率达到100%。b.内部渗透情况：根据《钻芯法检测混凝土强度技术规程》(CECS03:2007)，对修复达到规定龄期的裂缝，通过钻芯取样来判断裂缝的愈合程度与填充深度。检测频率不小于10%，并不少于两条裂缝。

3.5 劳动力组织

现场安排一名技术主管负责，首先对工人进行培训合格后上岗。实行定岗定责，人员不得随意更换，严格按照施工工艺操作，并根据进度要求安排作业班数。

4 修复结果

(1)实景比较：该工程从2010年6月开始实施，经过15d修复完成(期间由于天气原因多次中断施工)。经过近3个月的观察修复后，桥台台帽上已无任何裂缝可以看到，台帽整体颜色与原混凝土一致，表面光洁度与原混凝土一致。

(2)样本缝处取芯实验(见表3)

表3 样本缝处取芯实验数据

(3)经济分析

修复材料费22500元，人工费4 000元。

节约分析：如果凿除两座台帽，其钢筋混凝土价值127 650元，凿除时人工、机械费用35 000元，重复浇筑时人工费10 000元，合计172650元；通过XYPEX修复，节省费用146 150元。

经济价值分析：通过XYPEX对台帽的修复，节约了大量的人力、物力及财力，不但降低了成本还消除了不良的社会影响，真正做到了节能减排、低碳环保的目的。

5 结论与建议

(1)2010年6月，原有裂缝通过XYPEX涂料修复已经封闭，未发生重新开裂、剥落掉皮现象。修复的桥台台帽表面光洁，与合格的混凝土颜色、质感形成一个整体。

(2)2010年9月，经过取芯实验，证明经过修复的桥台台帽混凝土抗压、抗渗能力提高，密实度提高，耐腐蚀能力提高。

(3)对取芯电镜观察，在最深200mm处看到有结晶生成。

从以上情况看，使用XYPEX对桥台台帽修复后，依靠其渗透结晶能力，使混凝土内产生了结晶，封闭了整个台帽混凝土与外界的毛细孔通道，修复了混凝土上的裂缝，提高了混凝土结构的密实度和强度，同时也使混凝土本身的抗腐蚀能力得以提高，增加了混凝土保护层对钢筋的保护能力，使修复后的台帽达到了设计耐久性要求。