談橋面施工中的拋丸處理技術(shù)

張海林

(山西省晉中路橋建設(shè)集團有限公司，山西晉中 030600)

近年來，我國的公路建設(shè)取得了巨大的發(fā)展，我國高速公路總里程位居全球第二，特別是中西部地區(qū)的高速公路建設(shè)，加快了中西部地區(qū)改革開放的進程。隨著我國公路建設(shè)在中西部地區(qū)的大規(guī)模開展，公路建設(shè)由平原到了山區(qū)，橋梁工程逐年增多，部分山區(qū)公路橋梁比例甚至達到了全路段的80%，這對橋面的鋪筑都提出了新的要求。在橋梁施工中，人們普遍重視橋梁接觸及主體結(jié)構(gòu)，對于橋面鋪裝往往忽視。隨著重載交通的發(fā)展，混凝土面層作為直接接觸受力的部位(見圖1)，當(dāng)車輛制動或者加速時產(chǎn)生的巨大推力將在混凝土面層與橋面的結(jié)合處產(chǎn)生巨大的剪應(yīng)力(見圖2)，尤其在重載車輛的作用下，剪應(yīng)力超過層間的抗剪應(yīng)力時，就會成為滑動界面，混凝土面層就會出現(xiàn)推移、壅包等病害。據(jù)統(tǒng)計，78%的橋面病害都與層間粘結(jié)不良有關(guān)。層間粘結(jié)不良的原因很多，橋面的鑿毛處理是影響層間粘結(jié)的主要因素之一。為了克服傳統(tǒng)的鑿毛工藝的缺陷，公路建設(shè)者引進了拋丸技術(shù)，對于解決橋面層級之間的粘結(jié)問題，取得了很好的效果。本文論述了拋丸技術(shù)相比較傳統(tǒng)的鑿毛工藝的優(yōu)勢，將其應(yīng)用于橋面施工具有廣闊的發(fā)展前景。

圖1 橋梁面層結(jié)構(gòu)

圖2 車輪在橋面運動時的應(yīng)用分布

1 拋丸技術(shù)引入橋面基層處理的背景

橋面鋪裝是路面的一個重要組成部分。鋪裝層與橋面板結(jié)合不好，則鋪裝層受力時易導(dǎo)致橋面病害。可以說，橋面鋪裝質(zhì)量是橋面早期損壞的一個重要因素，橋梁基面的處理結(jié)果直接影響著橋面鋪裝后的性能。近年來不斷出現(xiàn)的橋面早期病害，如推移、壅包及脫落等(見圖3，圖4)，大部分都與鋪裝質(zhì)量有關(guān)。橋面鋪裝層與橋面的粘結(jié)問題成為了我國公路建設(shè)者需要解決的一個重要問題。在我國的橋面施工中，基面處理的方法主要有人工鑿毛、機械鑿毛、高壓水等。這些辦法均存在施工效率低，環(huán)境污染重的缺陷，具有在混凝土表面強烈震動造成微裂紋的危險，無法做到無塵操作及對骨料無傷害。我國經(jīng)過多年的摸索和參考國外的經(jīng)驗，已經(jīng)制定了橋面施工的性能要求的相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，但對于施工工藝和方法的要求卻較少涉及，特別是對橋梁基面的表面處理環(huán)節(jié)。拋丸技術(shù)在混凝土橋梁上的應(yīng)用已經(jīng)是國外十分普遍的處理方法。拋丸工藝最早應(yīng)用于汽車鋼板打磨除銹，20世紀(jì)60年代進入交通工程建設(shè)領(lǐng)域。我國該技術(shù)應(yīng)用起步較晚，發(fā)展較快，主要應(yīng)用于橋面施工、鋼箱梁防腐施工、混凝土和瀝青路面養(yǎng)護等領(lǐng)域。將拋丸工藝從金屬、非金屬表面處理領(lǐng)域應(yīng)用于公路混凝土路面表面處理，這是混凝土技術(shù)處理的一大創(chuàng)新。

2 拋丸技術(shù)的工作原理

拋丸技術(shù)是通過機械原理，利用高速旋轉(zhuǎn)的拋丸輪將丸料高速甩出至需要處理的基面，對其進行拋打沖擊，同時配備除塵設(shè)備實現(xiàn)丸料和粉塵的分離。拋丸機工作原理:拋丸機內(nèi)高速旋轉(zhuǎn)的拋丸輪(如圖5，圖6所示)，使直徑2 mm～3 mm的鋼珠高速撞擊混凝土表面，利用鋼珠的撞擊能量使混凝土表面形成深淺不等的小淺坑，造成粗糙表面，且骨料有不小于20%拋丸面積的裸露(如圖7所示);通過連接吸塵器將拋丸過程中產(chǎn)生的廢渣和打碎的碎鋼珠吸進廢料倉，使表面清潔(如圖8所示)。為防止拋丸處理后表面重新污染，立即撒布瀝青粘結(jié)劑，以保證防水層與橋面混凝土鋪裝層緊密結(jié)合。拋丸工藝特點:1)拋丸施工過程無污染，有利于保護環(huán)境，符合綠色施工原則。2)拋丸工藝有利于提高橋面與鋪裝層的粘結(jié)，延長路面的使用壽命，經(jīng)濟和社會效益明顯。3)拋丸工藝的應(yīng)用范圍廣泛，除橋面鋪裝層外，還可用于對地道、通道、搭板等混凝土結(jié)構(gòu)表面的處理。

圖3 橋面壅包病害

圖4 橋面推移病害

圖5“迪砂”路面拋丸機

圖6拋丸機核心部件——拋丸輪

圖7 拋丸機工作原理（一）

圖8 拋丸機工作原理（二）

3 拋丸技術(shù)與鑿毛(銑刨)工藝的比較

不同的基面處理工藝會影響基面同罩面材料、涂裝材料、防水材料的粘結(jié)效果，嚴(yán)重制約材料本身性能的發(fā)揮，從而對工程質(zhì)量造成嚴(yán)重傷害。目前國內(nèi)使用比較多的表面處理方式包括:人工攢漿、鋼絲刷、鑿毛等，這些都無法做到無塵操作、100%創(chuàng)面、對骨料無傷害，同時施工效率低下?；炷谅访娼?jīng)過傳統(tǒng)的鑿毛(銑刨)后的路面易產(chǎn)生微裂紋，骨料松動以及刨面百分比低，處理后的平面不均勻，浮漿難以全面清理等問題，且施工中易造成環(huán)境污染(見圖9)。使用拋丸處理后的路面，表面粗糙均勻;不會破壞原基面結(jié)構(gòu)和平整度，并且可以完全去除浮漿和起砂，100%“創(chuàng)面”，露骨;同時不會造成骨料的松動和微裂紋，增強防水材料在表面的附著力并提供一定的滲透效果(見圖10)?？梢钥闯觯褂脪佂韫に?，能夠大幅度提高施工效率，降低工程成本，實現(xiàn)了綠色施工的理念。

4 拋丸技術(shù)應(yīng)用存在的問題及對策

拋丸技術(shù)相比較于傳統(tǒng)的鑿毛(銑刨)工藝等，其具有極大的技術(shù)優(yōu)勢，但由于拋丸技術(shù)在中國公路橋梁施工領(lǐng)域尚未普及，尚處于市場適應(yīng)期等，導(dǎo)致拋丸技術(shù)在我國的大規(guī)模推廣還存在一些問題:1)在施工中形成的混凝土裂縫等缺陷，在傳統(tǒng)的鑿毛工藝處理后無法發(fā)現(xiàn)甚至被壓蓋，而拋丸技術(shù)則會將浮漿等雜物清理后暴露出來，通過對可能影響路面質(zhì)量的缺陷，可以采取針對性辦法(如灌漿、壓注)解決，清除潛在的質(zhì)量隱患。對暴露出來的混凝土裂縫等隱患的修復(fù)發(fā)放還需要進一步深入研究。從另一個方面說，拋丸技術(shù)暴露混凝土缺陷的特點可促使混凝土質(zhì)量達到新的水平。2)拋丸技術(shù)在我國屬于起步發(fā)展階段，我國目前對拋丸處理后的構(gòu)造深度、摩擦系數(shù)及露骨率等尚無指標(biāo)規(guī)范。3)拋丸技術(shù)對施工節(jié)點銜接要求較高。拋丸處理后混凝土表面外露時間不宜過長，否則，易造成二次污染，影響橋面鋪裝層間的粘結(jié)，造成層間剪應(yīng)力增大，增加路面推移及壅包的風(fēng)險。4)使用拋丸技術(shù)進行基面處理，費用偏高是影響拋丸技術(shù)推廣的關(guān)鍵因素。由于拋丸技術(shù)在我國處于起步階段，價格尚無定額參考，公路橋梁拋丸費用居高不下，各地價格差額較大。可通過政策扶持，鼓勵使用拋丸技術(shù);組織專業(yè)化拋丸處理公司，實現(xiàn)規(guī)模化處理;通過公開競標(biāo)選擇合理報價等多項舉措來降低拋丸處理費用。

圖9 鑿毛（銑刨）工藝基面處理效果

圖10 拋丸技術(shù)基面處理效果

5 結(jié)語

拋丸技術(shù)清除了橋面基層影響層間粘結(jié)的浮漿，使其表面粗糙均勻，一方面大大增強了層間的粘結(jié)面積，另一方面加強了路面與骨料的鑲嵌效果，使橋面層間抗剪強度得到根本性提高，大大降低了面層推移等病害，對于解決傳統(tǒng)工藝下的橋面病害，延長路面使用質(zhì)量具有重要意義。雖然拋丸技術(shù)在推廣過程中還存在著費用高等一些問題，但隨著我國科技的投入，應(yīng)用范圍的擴大及市場的逐步發(fā)展，其費用必然降低，伴隨著其他問題的解決，拋丸技術(shù)在我國必定具有廣闊的應(yīng)用前景。

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