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拋丸機處理橋面鋪裝原理及應用

發布時間:2017/11/06 點擊量:
為了增強橡膠瀝青碎石封層與橋面的黏結力,清理橋面浮漿,對橋面采用拋丸處理方法。本文結合工程實際,介紹拋丸法處理橋面水泥浮漿的施工工藝。
1、橋面拋丸機處理的必要性橋面瀝青混凝土面層出現脫落、坑槽、推移是橋面鋪裝主要的早期破壞形式。產生此類病害的主要原因是橋面瀝青混凝土與橋面水泥混凝土板之間的層間黏結性和層間抗剪切性能沒有得到有效發揮。
(1)橋面水泥混凝土板存在強度較低、并被污染的浮漿層。在橋面水泥混凝土鋪裝層施工中,由于振搗提漿以及抹面收漿、拉毛等工藝,會在水泥混凝土表面形成厚薄不均的富集細集料的水泥砂漿浮漿層或漿條,其通常強度較低。并且受橋梁所處野外環境的影響,在水泥混凝土水化反應養生期間,大量散落的灰塵,會對水泥混凝土表面造成不同程度的污染,從而影響鋪裝層的層間結合。薄弱的浮漿層,將直接影響到橋面水泥混凝土板與后續橋面防水層或者改性乳化瀝青黏結層的黏結力,污染的表面更是會阻隔層間的黏結,進而影響到整體的黏結效果。
(2)橋面水泥混凝土板粗糙度的影響。層間接觸面的粗糙度對層間的抗滑動穩定性有直接的影響。較大的構造深度構成的粗糙度有益于增強層間的抗剪切性能,是影響橋面鋪裝層路用性能的關鍵因素。目前,針對公路橋梁橋面復合式水泥混凝土鋪裝層的構造深度,國內技術規范沒有明確的規定,因此造成對橋面水泥混凝土表面的拉毛處理各不相同。粗糙度較淺的橋面水泥混凝土板對層間抗滑動穩定性是不利的。 
根據摩爾一庫侖剪切強度理論f=C-katan驢,通過增加層間黏結強度提高C值,是加強層間的抗剪切能力,保證橋面水泥混凝土板與瀝青混凝土鋪裝層之間穩定性的技術關鍵。通過對橋面水泥混凝土板浮漿層的清除以及適當增加表面粗糙度,提高妒值,也是達到此目的必要的技術措施。在我國,拋丸工藝在鋼橋施工中早已被廣泛使用。由于拋丸工藝具有能夠一次性將水泥混凝土表面浮漿層、雜質清除干凈以及同時可以對水泥混凝土表面進行打毛,形成均勻粗糙的表面,大大提高橋面防水層或黏結層與水泥混凝土基面的黏結力等特點,拋丸工藝越來越受到工程技術人員的關注,開始在水泥混凝土橋梁橋面處理中得以應用。針對拉毛程度較深的橋面,拋丸處理以最大程度去除水泥混凝土表面的浮漿層,暴露堅實水泥混凝土基面為主要目的,適當地在保持其原有宏觀構造深度的同時,增加微觀構造深度,清理橋面浮漿層效果極其明顯。 
針對拉毛深度較淺的橋面,通過調整行走速度、增加拋丸次數等手段,在有效清除水泥混凝土表面浮漿層的基礎上,進一步通過拋丸打擊,削減水泥混凝土中石料之間的水泥黏結料厚度,以增加橋面構造深度,以鋪砂法測量構造深度大于0.5 mm為控制。通過拋丸處理之后,表面露石率增加,構造深度明顯增大,達到了表面粗糙的目的。 
(3)拋丸處理橋面浮漿工作效率高,作業現場無污染,清理過的橋面不需要再做額外的清潔工作。圖1為利用拋丸機對橋面進行處理。目前用于橋面處理的機具種類較多,如大型路面銑刨機、手推式小型銑刨機、鑿毛機等等。由于受橋面混凝土鋪裝層平整度控制、混凝土強度等級、結構厚度等復雜因素的影響,不同的機械都有其使用的局性。大型路面銑刨機具有較強的銑刨能力,作業寬度0.5~2.0 m,銑刨后紋理具有方向性。由于受橋面縱、橫坡度以及復合橋面混凝土5 mm控制平整度的影響,為達到全斷面銑刨,一般銑刨深度需在3~5 cm方能達到效果,銑刨過深容易損傷橋面混凝土鋪裝層的結構強度。采用甩錘式鑿毛設備處理橋面,由于對橋面打擊力度較大,雖實現橋面粗糙度比較有效,但也會在局部區域損傷橋面水泥混凝土板。另外,要達到清除浮漿的效果,至少需達到90%以上的鑿毛率,需較多的打擊遍數,效率偏低。手推式小型銑刨設備多由電機或汽油機為動力,帶動安裝在刀轂上的三組刀片高速轉動,工作寬度多為200,---300 mm,銑刨深度0~3 mm左右,但其作業同樣受橋面水泥混凝土板平整度的影響。
2、拋丸工藝的工作原理拋丸工藝是指利用旋轉的葉輪(見圖2),將相應粒徑的鋼丸按照一定的射擊角度以很高的速度拋出,通過鋼丸以50~70 m/s的速度撞擊被處理的表面,達到去除各種雜質,增加粗糙度的目的,鋼丸撞擊被處理表面的方式見圖3。拋丸清理是一種非接觸式清理。狹窄的拋丸室中聚集有足夠數量高速飛射的鋼丸,在較高頻率沖擊下,被處理的表面在有效的機械作業寬度內可以得到全斷面均勻的處理,拋丸機工作原理見圖4。水平移動式拋丸機是在傳統拋丸機的基礎上發展成為今天的地坪表面處理專用設備。它不但能夠將彈丸自動回收并分離,使拋出的彈丸循環利用,而且能夠通過控制丸料的顆粒大小,調整機器的行走速度,控制拋射流量,獲得不同的表面處理效果。更值得一提的是它的環保功能,丸料和清理下來的雜質經配套的吸塵器分離后分別回收,做到無塵、無污染施工,既提高效率,又保護環境。 該設備工藝在橋面水泥混凝土板處理中,對全面清除水泥混凝土表面浮漿有著極佳的效果,同時可以在水泥混凝土表面形成相應的粗糙度。 
3、拋丸工藝的工作特點 
 拋丸處理橋面浮漿具以下工作特點: 
(1)整個機械系統由拋丸系統、回丸系統、分離裝置、行走機構、吸塵器、反吹系統、集塵箱等幾個簡單機構組成; 
(2)PLC控制,參數可調,通過調整行走速度和進丸量,可達到理想的清理效果; 
(3)操作靈活,可前進、后退和轉彎,可連續工作,大平面的任何部分均可獲得均勻一致的清理質量; 
(4)磨料和粉塵自動回收處理,不污染環境; 
(5)施工效率高,一次拋丸清理有效寬度達500 mm以上。 
4、拋丸工藝的關鍵控制參數 
拋丸工藝和設備根據所需要處理的表面不同,通過以下3個參數來控制處理后的表面狀況。 
(1)選擇鋼丸的尺寸和形狀,丸料的形狀和大小決定了處理之后的表面粗糙度; 
(2)設備的行走速度,決定了處理的深度;
(3)鋼丸流量,決定拋丸打擊效率。
5、拋丸處理橋面的施工要點
(1)橋面拋丸前將水泥混凝土表面進行清理(包括人工鑿除橋面較粗糙不平的浮漿,清掃后用森林滅火器吹去浮塵和用清潔劑或溶劑及工具清洗和除橋面表面的油污、銹跡、脫模劑、雜物、塵土等附著物),以防止上述物質在拋丸施工過程中污染磨料,也能更好地保證處理過的水泥混凝土表面具有清潔、新鮮的表面,使黏結層(或鋪裝層)與水泥混凝土基體表面結合牢固。
(2)拋丸時采用多臺鋪裝拋丸機并行、直線連續鋪裝拋丸的方式。施工過程中,拋丸設備兩次施工行車道之間需要搭接1~3 em,根據工程的具體特點和施工需要,合理調節設備,使搭接的部分與整體鋪裝打毛處理后的效果一致,保證鋪裝打毛處理后的表面平整度,防止出現高低差等缺陷。拋丸后及時將浮漿清理,以免污染橋面,并進行交通管制,防止拋丸后車輛行駛對已拋丸的橋面造成影響。
6、結語
(1)根據施工工藝試驗確定機器以四檔行走,速度為5~6 m/rain,經檢測構造深度為0.5~0.8 mm,露骨率為70%~80%,能滿足施工要求。
(2)采用拋丸技術既能將橋面浮漿徹底清理,又能做到不損傷橋面,同時還能及時暴露出橋面水泥混凝土鋪裝層的病害以便進行修復,是值得推廣的橋面浮漿處理技術。