拋丸工藝對橋面整體化層表面浮漿的清除效果對比

周貴寶

（廣東晶通公路工程建設(shè)集團有限公司，廣東廣州510635）

近年來，橋面鋪裝層推移、坑槽等早期病害頻發(fā)，嚴重影響了其使用壽命。大量實體工程表明，橋面鋪裝層的表面處治工藝欠佳而造成的層間粘結(jié)強度不足是主要原因[1]。

溫毅剛[2]選用高黏度瀝青混凝土鋪設(shè)橋面，并對施工工藝進行了研究。王安福[3]研究了拋丸工藝對混凝土橋面粗糙度的影響，表明拋丸遍數(shù)和拋丸速度是影響拋丸工藝的主要因素，且混凝土橋面經(jīng)過拋丸之后構(gòu)造深度總體減小。易量[4]研究了層間粘結(jié)強度和橋面拋丸評價指標的關(guān)系，表明摩擦系數(shù)和層間粘結(jié)強度具有正相關(guān)性。王嘉駿[5]對拋丸處治技術(shù)進行了研究，提出了拋丸處治工藝參數(shù)及處治后的混凝土表面的驗收標準。安平[6]通過實體工程應(yīng)用表明，拋丸鑿毛工藝能高效快速地清除水泥砼鋪裝層表面的浮漿。

綜上所述，關(guān)于拋丸工藝的參數(shù)設(shè)定、處治效果及標準等方面已有較多研究，但缺乏拋丸工藝對混凝土表面情況的適用性研究。因此，本文在現(xiàn)有研究的基礎(chǔ)上，選取了3 種表層浮漿情況，并對其進行拋丸，對比分析拋丸前后橋面整體化層構(gòu)造深度的變化規(guī)律，建立了拋丸前后橋面整體化層3 種表面浮漿情況的變化模型，研究成果可以為拋丸工藝的適用性標準提供參考。

1 表面狀況分類

國際混凝土維修協(xié)會將混凝土表面的浮漿和粗糙情況分為3個等級[5]。國內(nèi)對混凝土表面的浮漿描述沒有具體的量化指標。因此，結(jié)合國內(nèi)工程經(jīng)驗和國際混凝土協(xié)會方法，將混凝土的表層浮漿情況分為3 種情況，分別定義為浮漿較多、浮漿一般以及浮漿較少，定義標準采用目測法：①浮漿較多：混凝土表面光滑，有明顯的水泥漿斑塊或漿帶，如圖1a所示；②浮漿一般：混凝土表面形成1～3 mm深度的不均勻粗糙表面，無明顯水泥漿帶或斑塊，如圖1b 所示；③浮漿較少：混凝土表面3～5 mm深度的粗糙表面，有明顯石料露出，表面無水泥漿，如圖1c所示。

圖1 表面狀況分類圖

2 試驗方案設(shè)計

主要分析拋丸次數(shù)和拋丸速率對橋面整體化層表面浮漿的清除效果。

在對比分析拋丸次數(shù)的效果時，采用拋丸機以15 m/min速度分別對浮漿較多段、浮漿一般段和浮漿較少段進行拋丸3 遍，在不同浮漿表面各選取3 處。按照《公路路基路面現(xiàn)場測試規(guī)程》（JTG 3450-2019）[7]要求，測試每次拋丸后的構(gòu)造深度值。同時保證每次拋丸后，構(gòu)造深度的測點圓心位置一致。

在對比分析拋丸速率的效果時，采用拋丸機以8、15、20、25 m/min 的拋丸速率，分別對浮漿較多段、浮漿一般段和浮漿較少段的橋面整體化層進行拋丸1 次，在不同浮漿表面各選取3處。測試要求同上。

3 試驗結(jié)果分析

3.1 不同拋丸次數(shù)的效果分析

不同拋丸次數(shù)后，不同表面浮漿狀況下構(gòu)造深度測試結(jié)果如表1和圖2所示。表1中，不同的表面特征各選3 處，如浮漿較多段，對點位1、2、3分別進行了不同拋丸次數(shù)下的構(gòu)造深度測試。

圖2 拋丸后構(gòu)造深度值

不同拋丸次數(shù)后，橋面整體化層表面的構(gòu)造深度變化值如圖3～5所示。

表1 不同拋丸次數(shù)下構(gòu)造深度值

圖3 拋丸1次后構(gòu)造深度變化值

圖4 拋丸2次后構(gòu)造深度變化值

圖5 拋丸3次后構(gòu)造深度變化值

根據(jù)圖3 可知，拋丸1 次后，不同的浮漿狀況，構(gòu)造深度變化規(guī)律表現(xiàn)不同。浮漿較多處拋丸1次后，構(gòu)造深度變大；浮漿一般處，構(gòu)造深度減?。桓{較少處，構(gòu)造深度未發(fā)現(xiàn)明顯變化規(guī)律。

如圖4 所示，拋丸2 次后，浮漿較多處的構(gòu)造深度相對于未拋丸時仍然是提升作用，但是第2 次拋丸相比于第1 次拋丸，構(gòu)造深度反而稍有下降。浮漿一般處，拋丸2 次后，構(gòu)造深度相對于未拋丸而言，構(gòu)造深度仍然是降低的，但是2次拋丸相比于1 次拋丸，構(gòu)造深度稍有增加。浮漿較少處，2 次拋丸相較于未拋丸和拋丸1 次，構(gòu)造深度均是增加的。

如圖5 所示，拋丸3 次后，除個別點外，構(gòu)造深度相較于未拋丸時，構(gòu)造深度均增加。浮漿較多處，3次拋丸相較于2次和1次拋丸，構(gòu)造深度提升效果不明顯。浮漿一般處，3 次拋丸相對于2 次和1 次拋丸，構(gòu)造深度提高0.1 mm。浮漿較少處，3次拋丸后，構(gòu)造深度提升0.1 mm。

可見3 次拋丸后，對不同的浮漿情況，拋丸均能提高其構(gòu)造深度。從上述分析可知，不同表層浮漿狀況，拋丸工藝對其影響不同。對拋丸3次過程中不同表面浮漿的構(gòu)造深度變化均值進行分析，結(jié)果如圖6 所示。圖6 中，編號i-j 意為拋丸i次相對于拋丸j次的構(gòu)造深度變化情況。

圖6 拋丸3次過程中不同表面浮漿構(gòu)造深度變化均值

根據(jù)圖6 可知：不同的混凝土表面拋丸效果不同。拋丸1 次和拋丸2 次相對于未拋丸而言，浮漿一般和較多時，構(gòu)造深度變化較大；拋丸第3 次時，浮漿較少處，構(gòu)造深度變化最大。浮漿較少處，隨著拋丸次數(shù)的增加，構(gòu)造深度逐漸增大；浮漿一般處，隨著拋丸次數(shù)的增加，構(gòu)造深度先減小后增加，且拋丸3 次后構(gòu)造深度才出現(xiàn)增加；浮漿較多處，拋丸1 次后，構(gòu)造深度增加，其后隨著拋丸次數(shù)的增加，構(gòu)造深度無明顯變化。無論何種表面浮漿情況，構(gòu)造的深度增加值為0.15 mm 左右，拋丸工藝難以對混凝土表面造成較大影響，而浮漿是混凝土表面的附著物。因此，通過增加拋丸次數(shù)來清除浮漿，效果極其有限，不能作為常規(guī)的處治構(gòu)造不佳或前期施工不良的補救措施。

3.2 不同拋丸速率的效果分析

以8、15、20、25 m/min 的拋丸速率，對不同表面浮漿狀況的橋面整體化層進行拋丸1 次，測試其構(gòu)造深度變化值，結(jié)果如表2和圖7所示。

圖7 不同拋丸速率下構(gòu)造深度變化

表2 不同拋丸速率下構(gòu)造深度變化

根據(jù)表2 和圖7 可知：隨著速率的增加，構(gòu)造深度變化值呈現(xiàn)出減小趨勢，即拋丸速率越小，拋丸對橋面整體化層的粗糙程度影響越大。不同的表面狀況，拋丸后的構(gòu)造深度變化規(guī)律表現(xiàn)不同。不同拋丸速率下，浮漿較多和浮漿較少處，構(gòu)造深度增加。浮漿一般處，構(gòu)造深度減小。以8 m/min 的速度進行拋丸，浮漿較多處構(gòu)造深度的增加值最大僅為0.083 mm，因此，采用降低拋丸速率來清除橋面整體化層的表層浮漿效果有限。

4 模型分析

根據(jù)上述分析可知，不同的浮漿表面，拋丸工藝效果不同，分析其原因，建立如下模型，如表3所示。

表3 不同拋丸工藝條件下橋面整體化層表面狀況變化模型

對于浮漿較多段，未拋丸時表面形成浮漿層，因此構(gòu)造深度通常較低。15、20、25 m/min拋丸1 次后，表面浮漿層形成一定的粗糙度，構(gòu)造深度增加，拋丸對浮漿凸出部分清除效果較好，而對石料凸起部分磨損效果有限。隨著拋丸次數(shù)的增加，表層浮漿凸起部分不斷被磨損形成新的粗糙表面，浮漿較多處拋丸1 次后表面的狀況變化較小，構(gòu)造深度變化不大。因此，對于浮漿較多處，拋丸能夠增加混凝土表面的構(gòu)造深度，但不能有效清除表層浮漿。

對于浮漿一般表面，未拋丸時表面雖然浮漿較多，但經(jīng)過拉毛處理后，表面仍然具有粗糙紋理，其變化過程如表3 所示。經(jīng)過15、20、25 m/min 拋丸1 次后，其表面粗糙處反而被拋丸拋平，因此構(gòu)造深度反而減小。經(jīng)過15 m/min拋丸2次或8 m/min拋丸1次后，表面凸起部分被磨損，構(gòu)造深度進一步減小，但是減小幅度變小。經(jīng)過3 次拋丸后，表面石頭將露出，而拋丸時，石頭磨損較少，混凝土砂漿磨損較多，從而造成構(gòu)造深度較2 次拋丸后增加。因此，對于浮漿一般處，通過增加拋丸次數(shù)或降低拋丸速率，能夠清楚表層浮漿。

對于表面浮漿較少時，表面狀況將變化如表3 所示，拋丸時對石頭的磨損較少，而砂漿的磨損較多，隨著拋丸次數(shù)的增加，表面浮漿較少處構(gòu)造深度逐漸增加，經(jīng)歷15、20、25 m/min拋丸1 次后，增加拋丸次數(shù)或降低拋丸速率，構(gòu)造深度的變化較小，因此認為混凝土表面浮漿基本被清楚干凈，以15、20、25 m/min 拋丸1 次后即可將浮漿基本清楚。

5 結(jié)論

利用構(gòu)造深度試驗，對比分析了表面浮漿較多、一般和較少3 種情況下，拋丸次數(shù)和拋丸速率的效果，并建立了分析模型，得到結(jié)論如下：①浮漿較少處，隨著拋丸次數(shù)的增加，構(gòu)造深度逐漸增大；浮漿一般處，隨著拋丸次數(shù)的增加，構(gòu)造深度先減小后增加，且拋丸3 次后構(gòu)造深度才出現(xiàn)增加；浮漿較多處，拋丸1 次后，構(gòu)造深度增加，其后，隨著拋丸次數(shù)的增加，構(gòu)造深度無明顯變化。②拋丸速率越小，拋丸工藝對橋面整體化層的粗糙程度影響越大。拋丸對混凝土表面構(gòu)造的深度的影響值≤0.15 mm，不能顯著提升混凝土表面的粗糙程度。③浮漿較多處，拋丸能夠增加混凝土表面的構(gòu)造深度，但增加拋丸次數(shù)和降低拋丸速率不能有效清除表層浮漿；浮漿一般處，以15 m/min 拋丸2 次或8 m/min 拋丸1次，能夠清除表層浮漿；浮漿較少處，拋丸機速率≤25 m/min拋丸1次后即可將浮漿基本清除。