XYPEX 賽柏斯修復(fù)大體積鋼筋混凝土橋臺(tái)臺(tái)帽的應(yīng)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(tái)臺(tái)帽是在橋臺(tái)承臺(tái)上進(jìn)行施工，其鋼筋設(shè)置為Ф16二級(jí)鋼筋，保護(hù)層厚度5cm；模板采用竹膠板，高度方向設(shè)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(yǎng)護(hù)7 d。

(1)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)：單幅橋臺(tái)基礎(chǔ)為4Φ1.8m，80m長鉆孔灌注樁；樁上為長20.75m×寬4m×高3m承臺(tái)；承臺(tái)上為橋臺(tái)臺(tái)帽，長20.75m×寬2.3m×高2.2m。

(2)混凝土澆筑時(shí)間：左幅臺(tái)帽3月1日澆筑；右幅臺(tái)帽3月10日澆筑。

(3)現(xiàn)象描述：拆模后發(fā)現(xiàn)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(shù)量增加至7條，右幅裂縫增加至8條。通過近3個(gè)月的觀測，截至5月30日，裂縫數(shù)量無增加，長度、寬度亦無變化。

2 裂縫原因及修復(fù)可行性分析

(1)通過現(xiàn)場觀察與分析，橋臺(tái)承臺(tái)未產(chǎn)生裂縫，并且橋臺(tái)承臺(tái)剛度極大，排除臺(tái)帽混凝土裂縫產(chǎn)生是由于基礎(chǔ)不均勻沉降造成；

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

(3)根據(jù)橋臺(tái)臺(tái)帽結(jié)構(gòu)受力分析，其基礎(chǔ)為橫斷面4m×3m剛性承臺(tái)，臺(tái)帽承受的主要荷載是來自上部結(jié)構(gòu)的豎直荷載，只是一個(gè)受壓構(gòu)件。

(4)從耐久性方面考慮，主要是鋼筋的銹蝕對(duì)結(jié)構(gòu)物的影響，經(jīng)過咨詢有關(guān)結(jié)構(gòu)專家，采用新型XYPEX水泥基滲透結(jié)晶型材料可以填充裂縫，對(duì)鋼筋起到有效防護(hù)作用，同時(shí)也能促進(jìn)混凝土的再次水化，使裂縫愈合，恢復(fù)成整體結(jié)構(gòu)，無論從結(jié)構(gòu)的受力上還是耐久性上都能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

橋臺(tái)臺(tái)冒及裂縫狀況見圖1~圖3及表1。

表1 橋臺(tái)臺(tái)帽樣本裂縫觀測數(shù)據(jù)

3 裂縫修復(fù)方案

3.1 修復(fù)材料比選

修復(fù)材料比選見表2。

該工程臺(tái)帽為隱蔽結(jié)構(gòu)，長期處于潮濕環(huán)境中，通過環(huán)氧類等有機(jī)材料修復(fù)很難達(dá)到耐久性作用。通過各種材料比選，決定用XYPEX對(duì)其進(jìn)行永久性防護(hù)。

3.2 XYPEX(賽柏斯)的工作原理

XYPEX產(chǎn)品工作原理是其特有的活性化學(xué)物質(zhì)利用混凝土本身固有的化學(xué)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(xì)管中傳輸、充盈，催化混凝土內(nèi)的微粒和未完全水化的成份再次發(fā)生水化作用，而形成不溶性的枝蔓狀結(jié)晶，并與混凝土結(jié)合成為整體，從而使任何方向來的水及其他液體被堵塞，達(dá)到永久性的防水、防潮、保護(hù)鋼筋、增強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)強(qiáng)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(tuán)→涂刷XYPEX“濃縮劑”灰漿→養(yǎng)護(hù)

(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(yǎng)護(hù)

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(tuán)(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(duì)混凝土出現(xiàn)裂縫的部位用角向打磨機(jī)進(jìn)行重點(diǎn)打磨。根據(jù)以往工程實(shí)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(zhǔn)殘存任何的懸浮物質(zhì)；通過觀測，該工程臺(tái)帽裂縫寬度為0.1mm，為了確保橋臺(tái)結(jié)構(gòu)的耐久性，對(duì)于產(chǎn)生裂縫的部位全部做開槽處理，之后再對(duì)整個(gè)橋臺(tái)臺(tái)帽表面進(jìn)行大面積涂刷，使修復(fù)材料能夠有效充盈到混凝土內(nèi)部，并能達(dá)到整個(gè)混凝土外觀色澤一致。

表2 XYPEX與傳統(tǒng)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(jié)構(gòu)得到充分的濕潤、潤透，但不宜有明水。

(4)裂縫修復(fù)及表面涂刷

a.1XYPEX涂刷時(shí)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?jié)饪s劑漿料，1.5 h后用XYPEX濃縮劑半干料團(tuán)夯實(shí)，繼續(xù)用XYPEX濃縮劑漿料涂刷，涂刷范圍為裂縫兩側(cè)各30cm區(qū)域。

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

(5)養(yǎng)護(hù)

a.XYPEX終凝后3~4 h或根據(jù)現(xiàn)場濕度而定，采用噴霧式撒水養(yǎng)護(hù)，每天噴水養(yǎng)護(hù)3~5次，連續(xù)2~3d。

b.施工過程中48 h內(nèi)避免雨淋、霜凍、日曬、沙塵暴、污水及4℃以下的低溫環(huán)境。養(yǎng)護(hù)期間不得碰撞防水涂層。

3.4 質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與檢測要求

(1)配合比及施工操作應(yīng)符合工藝規(guī)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(yīng)修正重刷。

(3)XYPEX漿料的調(diào)制用量應(yīng)符合規(guī)定要求(1.2~1.5kg/m2),并在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)用完。

(4)XYPEX涂層在施工養(yǎng)護(hù)期間不得損壞，否則需進(jìn)行修補(bǔ)。

(5)進(jìn)場材料應(yīng)有合格證和檢驗(yàn)報(bào)告，經(jīng)現(xiàn)場復(fù)驗(yàn)合格后方能使用。

(6)XYPEX產(chǎn)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(zhì)的產(chǎn)品。

(7)根據(jù)設(shè)計(jì)單位意見，裂縫不影響結(jié)構(gòu)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(duì)原有裂縫位置進(jìn)行觀察，看是否表面還有裂縫存在，外觀檢測頻率達(dá)到100%。b.內(nèi)部滲透情況：根據(jù)《鉆芯法檢測混凝土強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程》(CECS03:2007)，對(duì)修復(fù)達(dá)到規(guī)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(dòng)力組織

現(xiàn)場安排一名技術(shù)主管負(fù)責(zé)，首先對(duì)工人進(jìn)行培訓(xùn)合格后上崗。實(shí)行定崗定責(zé)，人員不得隨意更換，嚴(yán)格按照施工工藝操作，并根據(jù)進(jìn)度要求安排作業(yè)班數(shù)。

4 修復(fù)結(jié)果

(1)實(shí)景比較：該工程從2010年6月開始實(shí)施，經(jīng)過15d修復(fù)完成(期間由于天氣原因多次中斷施工)。經(jīng)過近3個(gè)月的觀察修復(fù)后，橋臺(tái)臺(tái)帽上已無任何裂縫可以看到，臺(tái)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(shí)驗(yàn)(見表3)

表3 樣本縫處取芯實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

(3)經(jīng)濟(jì)分析

修復(fù)材料費(fèi)22500元，人工費(fèi)4 000元。

節(jié)約分析：如果鑿除兩座臺(tái)帽，其鋼筋混凝土價(jià)值127 650元，鑿除時(shí)人工、機(jī)械費(fèi)用35 000元，重復(fù)澆筑時(shí)人工費(fèi)10 000元，合計(jì)172650元；通過XYPEX修復(fù)，節(jié)省費(fèi)用146 150元。

經(jīng)濟(jì)價(jià)值分析：通過XYPEX對(duì)臺(tái)帽的修復(fù)，節(jié)約了大量的人力、物力及財(cái)力，不但降低了成本還消除了不良的社會(huì)影響，真正做到了節(jié)能減排、低碳環(huán)保的目的。

5 結(jié)論與建議

(1)2010年6月，原有裂縫通過XYPEX涂料修復(fù)已經(jīng)封閉，未發(fā)生重新開裂、剝落掉皮現(xiàn)象。修復(fù)的橋臺(tái)臺(tái)帽表面光潔，與合格的混凝土顏色、質(zhì)感形成一個(gè)整體。

(2)2010年9月，經(jīng)過取芯實(shí)驗(yàn)，證明經(jīng)過修復(fù)的橋臺(tái)臺(tái)帽混凝土抗壓、抗?jié)B能力提高，密實(shí)度提高，耐腐蝕能力提高。

(3)對(duì)取芯電鏡觀察，在最深200mm處看到有結(jié)晶生成。

從以上情況看，使用XYPEX對(duì)橋臺(tái)臺(tái)帽修復(fù)后，依靠其滲透結(jié)晶能力，使混凝土內(nèi)產(chǎn)生了結(jié)晶，封閉了整個(gè)臺(tái)帽混凝土與外界的毛細(xì)孔通道，修復(fù)了混凝土上的裂縫，提高了混凝土結(jié)構(gòu)的密實(shí)度和強(qiáng)度，同時(shí)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(hù)層對(duì)鋼筋的保護(hù)能力，使修復(fù)后的臺(tái)帽達(dá)到了設(shè)計(jì)耐久性要求。