水泥拋丸機(jī)混凝土橋面鋪裝拋丸處治技術(shù)

摘要：為了提高防水粘結(jié)層及瀝青鋪裝層與混凝土橋面的粘結(jié)力，使用拋丸工藝去除橋 面灰塵、浮漿等雜物以及破碎的混凝土板塊，以便暴露出混凝土表面空隙，形成具有合適粗糙 度的表面。結(jié)合滬蓉高速公路實(shí)際工程段對(duì)混凝土橋面拋丸處理施工工藝進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，確 定了拋丸工藝具體施工要點(diǎn)及控制參數(shù)等。在參考國(guó)內(nèi)外規(guī)范與指南的前提下，結(jié)合試驗(yàn)結(jié) 果與實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)，提出拋丸工藝處理后的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)分為目測(cè)標(biāo)準(zhǔn)和實(shí)際檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，并對(duì)實(shí) 測(cè)標(biāo)準(zhǔn)具體技術(shù)指標(biāo)量化，以及對(duì)拋丸工藝驗(yàn)收后的處理要求給出建議。本文由青島拋丸機(jī)生產(chǎn)廠家整理
關(guān)鍵詞：拋丸；浮漿；驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)；層間粘結(jié)力
1、前言
近年來(lái)隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，交通量也隨著相應(yīng) 增加，許多高速公路通車(chē)不久，橋面瀝青混凝土鋪裝層 就出現(xiàn)推移、坑槽等病害。分析其病害成因主要是水 泥混凝土橋面瀝青鋪裝層在垂直荷載作用下，以及車(chē) 輛在橋面緊急制動(dòng)時(shí)形成的巨大推動(dòng)力，根據(jù)摩爾庫(kù) 侖定理可知，當(dāng)產(chǎn)生的剪應(yīng)力大于層間抗剪強(qiáng)度時(shí)，瀝 青混凝土鋪裝層將會(huì)與水泥混凝土面板發(fā)生脫離，成 為滑動(dòng)界面而導(dǎo)致層問(wèn)剪應(yīng)力和拉應(yīng)力大幅度增大， 特別是在高溫及重載條件下，將迅速使瀝青鋪裝層產(chǎn) 生推移、擁包以及車(chē)轍等早期病害，縮短了橋梁的使用 壽命，并增加了橋梁的養(yǎng)護(hù)費(fèi)用。 國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)橋面鋪裝層間破壞做了許多研究， 但其研究的根本目的都是為了提高水泥混凝土面板與 瀝青鋪裝層之間的抗剪強(qiáng)度。從摩爾庫(kù)侖定理可以看 出，增加粘結(jié)力值，可以提高抗剪強(qiáng)度。而層間粘結(jié)力 的提高主要通過(guò)防水粘結(jié)層實(shí)現(xiàn)，為此中國(guó)學(xué)者做了 許多研究。文獻(xiàn)〔１〕、〔２〕對(duì)防水粘結(jié)材料的選型、外界 環(huán)境溫度和混凝土表面狀況等因素對(duì)防水層粘結(jié)性能 和抗剪性能的影響進(jìn)行分析后得出，不同的防水材料類(lèi)型、同一材料類(lèi)型不同材料組成的粘結(jié)、抗剪性能差 別都很大。另外材料的粘結(jié)、抗剪性能隨溫度變化很 大。文獻(xiàn)〔３〕對(duì)不同防水粘結(jié)材料的路用性能進(jìn)行了 研究。分析了專(zhuān)用粘結(jié)劑材料（主要成分為氯丁膠乳化 瀝青防水涂料）、高劑量ＳＢＳ改性瀝青和環(huán)氧瀝青３ 種橋面防水粘結(jié)材料的性能，分析的結(jié)論是３種材料 的抗剪切強(qiáng)度都隨溫度增加而降低。國(guó)外的一些學(xué)者 認(rèn)為應(yīng)該盡量避免添加防水粘結(jié)層，理由是此粘結(jié)層 反而會(huì)成為額外的薄弱層，限制了混凝土基面和瀝青 鋪裝層之間的嵌鎖作用。但更多的學(xué)者認(rèn)為添加粘結(jié) 層能夠明顯提高層間粘結(jié)力。
另一種方法就是提高層間摩擦角，即通過(guò)對(duì)橋面 水泥混凝土表面浮漿層的清除以及適當(dāng)增加表面粗糙 度來(lái)實(shí)現(xiàn)。中國(guó)ＪＴＧＦ４０—２００４｛公路瀝青路面施工 技術(shù)規(guī)范》規(guī)定：水泥混凝土橋面的瀝青鋪裝層的下臥 層必須符合平整、粗糙、整潔的要求，橋面縱橫坡符合 要求；水泥混凝土橋面板表面應(yīng)作銑刨拉毛處理，清除 浮漿，除去過(guò)高的突出部位。ＪＴＧＤ５０—２００６｛公路瀝 青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》借鑒發(fā)達(dá)國(guó)家經(jīng)驗(yàn)，規(guī)定：特大橋、重 要大橋橋面宜進(jìn)行表面噴砂處理（拋丸與噴砂屬同類(lèi) 表面處理工藝）。但上述規(guī)范均未提出混凝土橋面處 理工藝的具體實(shí)施要求以及處理后的評(píng)價(jià)技術(shù)指標(biāo)。 在國(guó)外，Ａ Ｇａｒｂａｃｚ等人對(duì)混凝土橋面噴砂以及拋丸 等４種處理做了對(duì)比試驗(yàn)研究，對(duì)其微觀結(jié)構(gòu)觀察后 發(fā)現(xiàn)經(jīng)過(guò)拋丸處理后的混凝土表面粗糙度較高，并且 對(duì)混凝土表面結(jié)構(gòu)構(gòu)造沒(méi)有造成明顯的影響；通過(guò)拉 拔試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在同一種防水粘結(jié)材料條件下，拋丸處理 后的層間抗拉強(qiáng)度較高。雖然試驗(yàn)只在一種防水材料 及鋪裝層的條件下進(jìn)行，可能對(duì)于不同的層間結(jié)構(gòu)組 合會(huì)有不同的試驗(yàn)結(jié)果，但仍具有參考價(jià)值。
中國(guó)目前用于混凝土橋面處理的工藝通常有噴砂 處理、大型銑刨機(jī)處理等。中國(guó)規(guī)范提到噴砂處理和 拋丸處理屬同類(lèi)表面處理工藝，導(dǎo)致中國(guó)許多學(xué)者及 工程技術(shù)人員將噴砂處理工藝等同于拋丸處理工藝， 雖然兩種處理工藝施工原理及設(shè)備都很相似，但適用 范圍及處理效果有所差異。噴砂處理較初用于鋼橋面 除銹，后來(lái)鋼橋面主線(xiàn)上幾乎都用拋丸除銹，只在人行 通道等次要干道可能涉及到噴砂除銹，而在混凝土橋 面全線(xiàn)都用拋丸處理。國(guó)外學(xué)者也通過(guò)試驗(yàn)對(duì)比和實(shí) 際經(jīng)驗(yàn)認(rèn)為拋丸處理要優(yōu)于噴砂處理。對(duì)于大型銑刨 機(jī)而言，銑刨寬度為０．５～２ｍ，銑刨寬度太寬導(dǎo)致邊 角難以銑刨，必須經(jīng)過(guò)人工鑿毛處理。更重要的是其 銑刨深度通常為３”－－５Ｃ１ＴＩ，這必將損傷混凝土橋面板 的結(jié)構(gòu)，而且在旖工時(shí)容易造成二次污染。 為了提高橋面瀝青混凝土及改性乳化瀝青防水粘 結(jié)層與水泥混凝土橋面之間的粘結(jié)強(qiáng)度，清理表面浮 漿及污染物，對(duì)橋面進(jìn)行拋丸處理。筆者在參考國(guó)內(nèi) 外研究基礎(chǔ)上，結(jié)合滬蓉高速公路季河大橋工程段，介 紹該工藝原理并對(duì)驗(yàn)收技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行探討。
２拋丸工藝原理
拋丸技術(shù)是指通過(guò)旋轉(zhuǎn)的葉輪把丸料（鋼丸）以 很高的速度和一定的角度拋射到需要清理的水泥混凝 土橋梁表面上，讓丸料以高速?zèng)_擊混凝土橋梁表面，達(dá) 到去除各種雜質(zhì)、增加粗糙度的目的。然后在機(jī)器內(nèi) 部通過(guò)配套吸塵器的氣流清洗，將丸料和清理下來(lái)的 雜質(zhì)分別回收，分離出來(lái)的丸料可以再次利用。同時(shí) 拋丸機(jī)配有除塵器，可做到基本無(wú)揚(yáng)塵、無(wú)污染施工， 達(dá)到提高效率、保護(hù)環(huán)境的目的。
３拋丸工藝特點(diǎn)
（１）對(duì)混凝土橋面損傷小。因拋丸工藝沒(méi)有直接 和混凝土橋面接觸，幾乎不會(huì)損傷混凝土橋面結(jié)構(gòu)。
（２）施工方便、效率高。可以通過(guò)控制丸料的顆 粒形狀和大小、拋丸機(jī)的行走速度、拋射流量三大關(guān)鍵 參數(shù)，獲得不同的混凝土表面處理效果，既干凈又整 潔。滬蓉高速公路混凝土橋面處理項(xiàng)目拋丸工藝投入 拋丸機(jī)４臺(tái)，施工作業(yè)人員２５入，每天可完成拋丸施 工６０００”－８０００ｍ２。
（３）拋丸技術(shù)既能夠較大程度地去除混凝土基面 雜質(zhì)和浮漿，增加表面微觀構(gòu)造深度，又能滿(mǎn)足中國(guó)規(guī) 范提出的定性要求。
４拋丸工藝施工要點(diǎn)
在借鑒國(guó)外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及指南的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上， 以武荊高速公路混凝土橋面處理實(shí)際項(xiàng)目為依托，總 結(jié)出如下拋丸工藝施工要點(diǎn)。
（１）水泥混凝土表面拋丸處理施工前應(yīng)做好相應(yīng) 的準(zhǔn)備工作，拋丸處理主要采用清渣機(jī)、拋丸機(jī)（自帶 吸塵裝置）等施工機(jī)械。在拋丸施工前，應(yīng)保持混凝土 表面干凈，清除鋼筋頭等，用清渣機(jī)或人工仔細(xì)打磨或 鑿除凸起包塊、浮漿及雜物，切割或鑿除尖銳突出物并 認(rèn)真清掃干凈。防止上述物質(zhì)在拋丸施工過(guò)程中污染 萬(wàn)方數(shù)據(jù) １７２ 中外公路 第３１卷 丸料，以提高瀝青混凝土鋪裝層與水泥混凝土表面的 粘結(jié)力。
（２）為了獲得不同的表面處理效果，一般行走速 度采用１．８ｍ／ｒａｉｎ，拋丸寬度１８～２２ｃｍ。根據(jù)初次 拋丸處理具體情況，通過(guò)及時(shí)調(diào)整丸料的大小和形狀 （因?yàn)橥枇咸笕菀讚p傷橋面板，丸料太小難以去除表 面浮漿）、拋丸設(shè)備的行走速度、丸料的流量大小３個(gè) 關(guān)鍵參數(shù)來(lái)控制處理效果，確保處理后的混凝土表面 具有理想的粗糙度。
（３）拋丸機(jī)噴丸清除路面的浮漿和松散的混凝 土，使路面清潔度及粗糙度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)；拋丸機(jī)噴丸過(guò)程 中，應(yīng)該勻速行走，以保證處理的界面能夠符合要求。 拋丸施工后橋面應(yīng)做到骨料外露，有較好的粗糙度。
（４）拋丸機(jī)單次行走工作距離是有限制的。一般 是沿著橋面縱向往復(fù)進(jìn)行，且縱向噴砂長(zhǎng)度不宜超過(guò) ３０ｍ。在拋丸機(jī)起步階段，操作手應(yīng)先按拋丸機(jī)的行 走開(kāi)關(guān)，讓拋丸機(jī)先處于行走狀態(tài)下，再打開(kāi)放丸閥 門(mén)，防止在起步位置噴丸時(shí)形成凹坑。
（５）在噴丸過(guò)程中，所有的拋丸機(jī)操作手，應(yīng)該嚴(yán) 格按照規(guī)定的行走速度控制拋丸機(jī)。在拋丸機(jī)行走過(guò) 程中，應(yīng)該按照護(hù)欄的線(xiàn)形行走，盡量保持拋丸機(jī)是直 線(xiàn)行走，更好地保證拋丸機(jī)的工作效率和噴丸質(zhì)量，拋 丸機(jī)單次拋丸幅寬為０．４５ｍ。拋丸作業(yè)不得在雨天 和雨后混凝土表面未完全干燥時(shí)進(jìn)行。
（６）拋丸施工前，混凝土橋面板局部區(qū)域發(fā)生損 壞，必須先用材料進(jìn)行修復(fù)。經(jīng)過(guò)拋丸施工處理的混 凝土表面應(yīng)采用防雨布等措施進(jìn)行臨時(shí)保護(hù)，避免二 次污染，防止雨水滲入影響防水層施工質(zhì)量。
５拋丸處理驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)探討
國(guó)際混凝土維修協(xié)會(huì)（ＩＣＲＩ）的指導(dǎo)方針將混凝 土表面處理（ＣＳＰ）分為５、６、７三個(gè)等*，其粗糙度依 次增加。隨后由于混凝土橋面層間粘結(jié)極易破壞，該 協(xié)會(huì)又推薦處理后的混凝土表面較好滿(mǎn)足６、７等*，３ 種處理樣本等*如圖１所示。 中國(guó)規(guī)范雖然提到過(guò)拋丸處理混凝土橋面，但沒(méi) 有具體的量化指標(biāo)，這必將給具體施工造成困難。為 了解決這一難題，參考國(guó)內(nèi)相關(guān)技術(shù)規(guī)范以及工程經(jīng) 驗(yàn)，較終確定了武荊高速公路混凝土橋面鋪裝拋丸處 理質(zhì)量驗(yàn)收實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)，此標(biāo)準(zhǔn)分為２個(gè)階段，即目測(cè)階 段與實(shí)測(cè)階段。
圖１處理樣本等*５（左）．６（中）．７（右）
５．１目測(cè)標(biāo)準(zhǔn)
（１）混凝土表面無(wú)浮漿、無(wú)起砂層，邊角處理效果 適當(dāng)，搭接處無(wú)錯(cuò)臺(tái)、無(wú)漿帶、達(dá)到１００％創(chuàng)面。
（２）混凝土表面無(wú)明顯尖銳凸起、水泥漿斑塊等 突出物。
（３）混凝土表面形成１～３ｍｍ深度的不均勻粗 糙表面。
（４）混凝土表面潔凈，無(wú)浮塵，無(wú)油漬。
５．２實(shí)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)
實(shí)測(cè)主要包括構(gòu)造深度、摩擦系數(shù)及露骨率的 測(cè)定。 由于該項(xiàng)目橋面板使用的是普通硅酸鹽混凝土， 故在此沒(méi)有考慮ｐＨ值大小的測(cè)定，具體的驗(yàn)收技術(shù) 指標(biāo)及試驗(yàn)方法由武荊高速公路項(xiàng)目指揮部和技術(shù)服 務(wù)組根據(jù)試拋試驗(yàn)段后確定，具體見(jiàn)表１。
６拋丸工藝驗(yàn)收后的處理要求
（１）不滿(mǎn)足目測(cè)標(biāo)準(zhǔn)的，針對(duì)目測(cè)標(biāo)準(zhǔn)采取相應(yīng) 處理措施使之符合基本要求。
（２）實(shí)測(cè)項(xiàng)目檢測(cè)結(jié)果達(dá)不到要求值時(shí)，應(yīng)對(duì)測(cè) 點(diǎn)所代表的區(qū)域重新進(jìn)行拋丸處理。
（３）因?yàn)槠胀ɑ炷翗蛎姘宀豢杀苊鈺?huì)因?yàn)闇囟?梯度和水分的散失產(chǎn)生拉應(yīng)力，橋面板內(nèi)部薄弱的地 方將產(chǎn)生初始微裂紋，經(jīng)過(guò)拋丸處理后，部分混凝土表 面加速暴露出寬度和長(zhǎng)度不等的裂縫及裂紋，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng) 觀測(cè)發(fā)現(xiàn)嚴(yán)重的混凝土橋面裂縫寬度高達(dá)２ｍｍ，并 且在整個(gè)橋面布滿(mǎn)不同規(guī)則的網(wǎng)裂和龜裂裂縫。為確 保橋面不透水，延長(zhǎng)橋梁的使用壽命，必須用環(huán)氧樹(shù)脂 封閉后才能開(kāi)始下道工序的施工。
表1、拋丸工藝驗(yàn)收技術(shù)指標(biāo)

７結(jié)論
（１）根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)橋面情況，進(jìn)行試拋試驗(yàn)，較終確定拋丸機(jī)以２ｍ／ｍｉｎ的速度勻速行走，經(jīng)過(guò)目測(cè)，混凝 土表面浮漿、起砂層基本去除，并在表面形成大面積平 整、微觀淺表粗糙非均勻的“橘皮”構(gòu)造；試驗(yàn)檢測(cè)構(gòu)造 深度為０．６～ｏ．８ｆｉｌｍ，露骨率為６０％”－７５％，摩擦系 數(shù)為４８～５７，參考ＩＣＲＣ指南，相當(dāng)于其ＣＳＰ（表面處 理）７*標(biāo)準(zhǔn)，能夠滿(mǎn)足施工要求。
（２）拋丸技術(shù)不僅用于橋面鋪裝前的預(yù)處理，同 時(shí)也適用于隧道路面鋪裝、連續(xù)配筋混凝土路面以及 互通匝道等實(shí)際工程，用途越來(lái)越廣且逐漸在現(xiàn)場(chǎng)施 工應(yīng)用的過(guò)程中被認(rèn)可。
（３）雖然拋丸技術(shù)用途逐漸得到推廣，但不同橋 面狀況拋丸處理程度及驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)不一樣，下一步急需 制定相關(guān)規(guī)范及施工指南，以便更好地指導(dǎo)實(shí)際施工。
參考文獻(xiàn)：
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