橋面鋪裝自動(dòng)覆膜工藝技術(shù)應(yīng)用及控制

翟 弢，陽(yáng)東陵

（1.浙江省交通工程管理中心，浙江 杭州 310000；2.浙江交工金筑交通建設(shè)有限公司，浙江 杭州 310000）

0 引言

傳統(tǒng)的橋面鋪裝覆膜方法長(zhǎng)期依賴于繁重的人工操作，往往難以確保覆膜質(zhì)量的一致性和持久性。自動(dòng)覆膜技術(shù)能夠?qū)?fù)雜的覆膜過(guò)程自動(dòng)化，提高工作效率，同時(shí)保證了施工質(zhì)量的穩(wěn)定性和可靠性。

1 橋面鋪裝自動(dòng)覆膜工藝技術(shù)概述

1.1 工藝流程

橋面鋪裝自動(dòng)覆膜工藝流程如圖1 所示。

1.2 技術(shù)優(yōu)勢(shì)

1.2.1 提質(zhì)

提質(zhì)在橋梁建設(shè)中是至關(guān)重要的環(huán)節(jié)，尤其是在橋面覆膜技術(shù)中。通過(guò)采納新的工藝和技術(shù)手段，裂縫得到大幅度減少，縮減了75%～85%。不僅顯著延長(zhǎng)了橋梁的使用壽命，還大大減少了后期維護(hù)的成本與難度。裂縫的大幅減少意味著橋梁表面更為平整，防水性和耐久性都得到了顯著提升。

1.2.2 增效

在橋梁建設(shè)的每一步中，增效始終是施工團(tuán)隊(duì)追求的目標(biāo)。通過(guò)新的工藝技術(shù)，我們已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了在橋面覆膜階段的顯著效率提升。具體來(lái)說(shuō)，通過(guò)剔除收面和拉毛工藝，直接為整個(gè)項(xiàng)目節(jié)省了大量的寶貴時(shí)間。這不僅減少了對(duì)人力和機(jī)械的需求，從而降低了成本，而且能夠更快地完成施工任務(wù)，讓橋梁盡早投入使用。與傳統(tǒng)方法相比，這種簡(jiǎn)化后的流程能夠提高施工效率10%～20%。這種效率的提升意味著更短的工程周期、更快的投資回報(bào)率，以及給公眾帶來(lái)的早日便利，均證明了這種技術(shù)改革的巨大價(jià)值[1]。

1.2.3 降本

在現(xiàn)代的橋梁建設(shè)中，控制成本并確保質(zhì)量是關(guān)鍵。通過(guò)創(chuàng)新的工藝技術(shù)，我們?cè)诮档凸こ坛杀痉矫嫒〉昧孙@著的進(jìn)步。首先，通過(guò)消除收面和拉毛工藝，直接減少了相關(guān)作業(yè)人員的需求，這意味著在人力資源上的直接節(jié)省。其次，更少的施工步驟也意味著缺陷的機(jī)會(huì)大大減少，因此，需要處置缺陷的人員和材料投入也得到了明顯的降低。根據(jù)估算，這種工藝改進(jìn)可以為施工節(jié)省約2 元/m2的成本。這在大型項(xiàng)目中將累積為巨大的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)仍然確保高質(zhì)量的施工成果，進(jìn)一步證明了這一工藝的實(shí)用性和效益性。

2 自動(dòng)覆膜工藝技術(shù)的應(yīng)用

2.1 基于傳感器的鋪裝厚度控制

在現(xiàn)代橋梁建設(shè)中，為確保鋪裝的質(zhì)量和壽命，精確的鋪裝厚度控制變得尤為關(guān)鍵?；趥鞲衅鞯匿佈b厚度控制技術(shù)賦予了施工者前所未有的精確度。傳感器，作為橋梁鋪裝設(shè)備的重要組成部分，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)鋪裝材料的分布和厚度，確保每一部分都得到均勻的覆蓋，消除了過(guò)厚或過(guò)薄的問(wèn)題。傳感器采集的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)處理后直接反饋給操作系統(tǒng)，調(diào)整鋪裝機(jī)的速度或輸出，以保證達(dá)到預(yù)設(shè)的厚度要求。此外，當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到偏離預(yù)設(shè)厚度的情況時(shí)，它會(huì)自動(dòng)發(fā)出警告或進(jìn)行自我調(diào)整。這不僅提高了施工速度，降低了重工的可能性，還大大減少了人為誤差的干擾。與傳統(tǒng)的人工檢測(cè)和調(diào)整相比，基于傳感器的系統(tǒng)提供了更快、更準(zhǔn)確的反饋，使工程師和操作員能夠在最初的鋪裝過(guò)程中就確保達(dá)到理想的效果?？偟膩?lái)說(shuō)，基于傳感器的鋪裝厚度控制技術(shù)為橋梁建設(shè)帶來(lái)了更高的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，確保了鋪裝的均勻性和持久性[2]。

2.2 環(huán)境參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控與反饋

環(huán)境因素在橋梁鋪裝工程中起著至關(guān)重要的作用，直接影響材料的性能和施工質(zhì)量。隨著技術(shù)的進(jìn)步，實(shí)時(shí)監(jiān)控和反饋環(huán)境參數(shù)已成為現(xiàn)代橋梁建設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)操作。通過(guò)各種傳感器和設(shè)備，如溫度、濕度、風(fēng)速和其他相關(guān)環(huán)境參數(shù)傳感器，施工現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境條件被實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。這些參數(shù)對(duì)于某些鋪裝材料的固化、附著和性能至關(guān)重要。例如，某些覆膜材料在特定的溫度和濕度條件下可能需要更長(zhǎng)時(shí)間來(lái)固化，或可能不會(huì)得到理想的附著效果。實(shí)時(shí)監(jiān)控這些環(huán)境參數(shù)可以確保施工團(tuán)隊(duì)在任何給定的條件下都能做出及時(shí)的決策和調(diào)整。如果環(huán)境條件突然改變，例如突然的降雨或溫度變化，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)或手動(dòng)警告操作員，并建議進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，如暫停施工或改變使用的材料。簡(jiǎn)言之，環(huán)境參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控與反饋為橋梁鋪裝提供了一個(gè)動(dòng)態(tài)的、自適應(yīng)的施工環(huán)境，確保了無(wú)論在何種環(huán)境下，都能實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量、穩(wěn)定的工程成果。

2.3 與智能施工系統(tǒng)的整合

隨著數(shù)字化和自動(dòng)化技術(shù)的進(jìn)步，智能施工系統(tǒng)正在逐漸成為建筑行業(yè)的新標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)考慮到橋梁鋪裝，與這些系統(tǒng)的整合顯得尤為重要。傳統(tǒng)的鋪裝流程需要大量的人工監(jiān)控和調(diào)整，而智能施工系統(tǒng)則提供了一種高效、準(zhǔn)確和自動(dòng)的方法來(lái)管理整個(gè)工程。通過(guò)整合，橋梁鋪裝可以實(shí)時(shí)收集大量的數(shù)據(jù)，包括但不限于鋪裝厚度、環(huán)境參數(shù)和設(shè)備狀態(tài)。這些數(shù)據(jù)通過(guò)先進(jìn)的算法進(jìn)行處理和分析，提供給工程師和操作員即時(shí)的決策支持。此外，這種整合還允許系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)整施工參數(shù)，確保在整個(gè)鋪裝過(guò)程中始終保持最優(yōu)狀態(tài)。但這不僅僅是對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)反饋的響應(yīng)。數(shù)據(jù)的收集和分析也為后期的維護(hù)、審查和優(yōu)化提供了寶貴的信息，使得每一個(gè)項(xiàng)目都成為下一個(gè)項(xiàng)目的學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)[3]。

3 覆膜工藝技術(shù)的控制策略

3.1 平整度控制

在橋梁鋪裝工程中，平整度是衡量工程質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)。保證橋面的平整度不僅關(guān)乎到施工的質(zhì)量，更直接影響到道路使用者的舒適度和橋梁的使用壽命。為此，采取了多種有效的方法和技術(shù)手段來(lái)確保平整度的標(biāo)準(zhǔn)。澆筑前的拉線調(diào)平滾軸步驟是為了確保滾軸在澆筑過(guò)程中保持其形狀和結(jié)構(gòu)完整性。任何輕微的變形或下?lián)隙伎赡軐?dǎo)致鋪裝后的橋面出現(xiàn)不規(guī)則或凹凸不平的情況。因此，通過(guò)精確的拉線技術(shù)，可以對(duì)滾軸進(jìn)行微調(diào)，使其恢復(fù)到理想的工作狀態(tài)，確保滾軸在澆筑過(guò)程中能夠均勻地壓實(shí)混凝土。橋面材料，特別是混凝土，在固化過(guò)程中，可能會(huì)在滾軸上留下殘留物或包漿。這些不僅可能導(dǎo)致滾軸的早期磨損，還可能在下一次澆筑中影響滾軸的平整性和工作效率。及時(shí)清洗滾軸，確保其表面平滑，對(duì)于維護(hù)滾軸的性能和延長(zhǎng)其使用壽命至關(guān)重要。當(dāng)混凝土達(dá)到初凝狀態(tài)后，應(yīng)立即覆蓋土工布。這一步是為了保護(hù)剛剛澆筑的橋面，防止由于環(huán)境因素（風(fēng)吹、雨淋或日曬）導(dǎo)致的表面裂縫或不均勻固化。土工布不僅為混凝土提供了一層保護(hù)屏障，還可以調(diào)節(jié)橋面的溫度和濕度，確保混凝土能夠在最佳條件下固化。

3.2 收縮抑制

3.2.1 塑性階段的收縮抑制

混凝土在其硬化過(guò)程中，特別是在初始塑性階段，常常會(huì)出現(xiàn)塑性收縮現(xiàn)象。這種收縮主要是由于水的迅速蒸發(fā)和混凝土塑性流動(dòng)所致，尤其在高溫、低濕度或風(fēng)速較大的環(huán)境下更為明顯。塑性收縮若不加以控制，很容易導(dǎo)致表面開(kāi)裂，從而影響到混凝土結(jié)構(gòu)的整體性能和耐久性。為了抑制塑性收縮，工程師和技術(shù)人員采取了一系列的措施。選擇合適的混凝土配合比對(duì)于減少塑性收縮至關(guān)重要。通過(guò)加入合適的外加劑，如收縮減少劑或塑化劑，可以顯著降低混凝土的水泥用量，從而減少由于過(guò)多的水分蒸發(fā)所引起的收縮。澆筑后的表面處理也是一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。盡可能快地進(jìn)行覆蓋，使用濕潤(rùn)的麻袋、塑料薄膜或噴灑化學(xué)養(yǎng)護(hù)劑，可以有效地減少水的蒸發(fā)，從而降低塑性收縮的風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，保持混凝土的溫度和濕度在合適的范圍內(nèi)，例如通過(guò)遮陽(yáng)或噴霧，也是一個(gè)重要的策略。適當(dāng)?shù)臐仓に囈矊?duì)抑制塑性收縮起到關(guān)鍵作用。例如，使用滑模澆筑技術(shù)，可以減少混凝土與空氣接觸的時(shí)間，從而降低水分蒸發(fā)的速度[4]。

3.2.2 硬化階段的收縮抑制

混凝土作為一種廣泛使用的建筑材料，其收縮行為始終是工程技術(shù)人員關(guān)心的重點(diǎn)。收縮會(huì)導(dǎo)致混凝土中的裂縫形成，從而降低其耐久性和結(jié)構(gòu)完整性。下面將詳細(xì)論述混凝土中的3 種主要收縮：化學(xué)收縮、自收縮和干收縮。

（1）化學(xué)收縮?；瘜W(xué)收縮又稱為水合收縮，是混凝土固化過(guò)程中因水泥與水反應(yīng)而產(chǎn)生的一種收縮。當(dāng)水泥與水混合并開(kāi)始水合時(shí)，產(chǎn)生的固態(tài)水合物的體積小于原始的水泥和水的總體積。這種體積的減少導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生微小的收縮。雖然這種收縮相對(duì)較小，但在特定的條件下，如高強(qiáng)度混凝土中，可能會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)完整性產(chǎn)生影響。

（2）自收縮。自收縮是指在不考慮外部干燥和外部負(fù)荷的情況下，由于混凝土內(nèi)部的水分重新分布所導(dǎo)致的收縮。隨著混凝土的固化和硬化，部分孔隙中的水會(huì)向孔隙較大的地方遷移，從而導(dǎo)致體積的微小變化。這種收縮主要與水泥種類、摻合物和混凝土的配合比有關(guān)。

（3）干收縮。干收縮是混凝土最常見(jiàn)的收縮形式，主要由于水分從混凝土表面蒸發(fā)所導(dǎo)致。隨著蒸發(fā)的進(jìn)行，混凝土內(nèi)部的水分會(huì)向表面遷移，以補(bǔ)充表面失去的水分。這導(dǎo)致混凝土體積的持續(xù)減少。干收縮受多種因素影響，包括混凝土的配合比、外部環(huán)境條件（溫度、濕度和風(fēng)速）、混凝土的養(yǎng)護(hù)條件以及混凝土的尺寸和形狀。為了抑制干收縮，通常需要采取有效的養(yǎng)護(hù)措施，如濕潤(rùn)覆蓋、使用化學(xué)養(yǎng)護(hù)劑或控制混凝土的配合比。

3.3 浮漿厚度控制

3.3.1 混凝土配合比控制

混凝土的配合比是確定其工程性質(zhì)和長(zhǎng)期性能的關(guān)鍵要素。通過(guò)精確的配合比設(shè)計(jì)，可以確保混凝土滿足特定應(yīng)用需求的強(qiáng)度、工作性、耐久性等性質(zhì)。坍落度在160～200mm 的設(shè)計(jì)范圍指示了混凝土的良好流動(dòng)性。這樣的流動(dòng)性有助于混凝土在澆筑時(shí)充分填充模板，減少空隙和蜂窩，從而確保施工質(zhì)量。這種坍落度一般適用于高性能混凝土和自密實(shí)混凝土。建議使用52.5 的水泥是因?yàn)檫@種高早強(qiáng)水泥可以提供良好的早期強(qiáng)度，對(duì)于需要快速脫?；蛟缙谪?fù)載的結(jié)構(gòu)尤為有利。此外，高等級(jí)的水泥還可以提供更好的耐久性。水泥摻量不大于60%的建議有助于確?；炷恋墓ぷ餍院蜏p少裂縫。較低的水泥摻量可以降低混凝土的收縮，從而降低裂縫風(fēng)險(xiǎn)。漿固比區(qū)間（0.30～0.32）：（0.68～0.70）表示了混凝土中水泥漿與骨料的比例。這個(gè)比例直接影響混凝土的工作性、強(qiáng)度和耐久性。選擇適當(dāng)?shù)臐{固比是確保混凝土性能的關(guān)鍵。砂率宜小于42%意味著混凝土中粗骨料的比例相對(duì)較高。這有助于提高混凝土的抗壓強(qiáng)度和耐久性，并減少收縮和裂縫。早期抗裂的指標(biāo)（12h 抗壓≤8MPa 或24h≤12MPa）提供了混凝土早期強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)，這對(duì)于防止早期裂縫非常關(guān)鍵。確?；炷猎谠缙谶_(dá)到這些強(qiáng)度值可以防止由于過(guò)早的荷載或溫度變化引起的裂縫[5]。

3.3.2 施工工藝控制

混凝土澆筑后的振搗是一個(gè)至關(guān)重要的過(guò)程，旨在確?；炷猎谀０鍍?nèi)均勻分布，排除空氣，并提供一個(gè)均勻且無(wú)缺陷的結(jié)構(gòu)。正確的振搗可以顯著提高混凝土的密實(shí)度、強(qiáng)度和耐久性。振搗時(shí)長(zhǎng)的建議不大于20s 是基于多種因素。首先，過(guò)度的振搗可能會(huì)導(dǎo)致骨料在混凝土混合物中下沉，從而形成不均勻的骨料分布。這種現(xiàn)象可能會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)弱點(diǎn)，并減少混凝土的整體性能。其次，過(guò)度的振搗還可能導(dǎo)致混凝土中的水和空氣上浮，產(chǎn)生過(guò)多的浮漿，影響混凝土表面的質(zhì)量和整體性能。浮漿在混凝土表面形成的細(xì)漿層，是由水泥、水和微細(xì)骨料組成的。浮漿過(guò)厚可能會(huì)導(dǎo)致混凝土表面的劣化。建議浮漿厚度不大于3mm 的原因是，過(guò)厚的浮漿會(huì)使混凝土表面缺乏足夠的骨料，導(dǎo)致表面強(qiáng)度降低，耐磨性差，且容易產(chǎn)生裂縫。更重要的是，厚浮漿層在固化過(guò)程中可能會(huì)導(dǎo)致強(qiáng)度差異，增加裂縫風(fēng)險(xiǎn)。因此，為了確?；炷恋恼w質(zhì)量和性能，必須在澆筑過(guò)程中嚴(yán)格控制振搗時(shí)間和浮漿厚度。正確的振搗和浮漿控制可以確?；炷恋拿軐?shí)度、均勻性和長(zhǎng)期性能。

4 結(jié)語(yǔ)

橋梁作為交通的生命線，其鋪裝質(zhì)量直接關(guān)系到交通安全和橋梁的使用壽命。自動(dòng)覆膜工藝技術(shù)所帶來(lái)的效率提升和質(zhì)量保證都是傳統(tǒng)施工方法難以匹敵的。通過(guò)減少人為錯(cuò)誤、提供均勻的施工品質(zhì)以及確保持續(xù)的質(zhì)量控制，自動(dòng)覆膜技術(shù)為橋梁建設(shè)行業(yè)帶來(lái)了一場(chǎng)創(chuàng)新革命。隨著科技持續(xù)發(fā)展，我們預(yù)見(jiàn)自動(dòng)化和智能化技術(shù)在橋梁施工中的應(yīng)用會(huì)變得更為深入。