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【路桥养护】桥面抛丸处理工艺在混凝土桥梁防水上的应用

浏览: 发布日期:2018-09-16

桥面抛丸处理工艺出现在100年前,是一种在欧美发达国家早已应用的结构表面处理方法。即在各种金属或非金属表面通过抛丸处理工艺去除杂质、氧化皮,增加结构表面的粗糙度。经过百年的发展,抛丸处理工艺以及设备已经相当的成熟,其应用已经不仅仅是局限于重工业领域,目前其应用领域迅速扩展到国家公路养护、桥梁施工、机场维护、船舶甲板金属表面处理等领域上,并且直接引导了该行业施工标准和行业施工规范的制订。中国在此方面的应用却依旧是很少,只有在少数项目中使用了抛丸处理工艺,在高速公路、市政道路及混凝土桥梁防水涂装方面,仍然存在空白。本文主要介绍抛丸处理工艺在闵浦二桥混凝土桥梁结构防水施工中的应用。

桥梁易受雨水的侵蚀,雨水对桥梁的腐蚀作用表现为雨水渗透引发混凝土内碱环境的破坏、钙质的流失,其势将造成混凝土溶蚀,钢筋生锈,强度降低,最终导致桥梁的使用寿命的降低。尤其在北方地区,冬季气温在0℃以下时,冻融对混凝土表面的破坏作用尤甚,更易加快钢筋的腐蚀速度。

目前工程结构中桥梁在面层铺装上基本不设防水层,排水手段主要为纵横坡度和泄水系统。因此桥梁面层出现渗水现象不可避免。随着渗水现象加剧,势必诱发桥面铺装层脱落、砼碱—集料反应、钢筋锈蚀,最终引发混凝土胀裂等严重问题,危害桥梁结构本体。为避免桥梁结构隐患的存在,保护桥梁构筑物免遭渗水侵蚀,提高桥梁的耐久性,延长其使用寿命,就必须重视桥梁防水工艺的设计和施工。

2混凝土桥面防水层

欧美国家自20世纪70年代以来,在混凝土桥面铺装中广泛应用了防水层,大大减少混凝土桥梁因为渗水的原因而造成的损坏,延长了桥梁的使用寿命。但随着交通量的增加,出现了防水层和面层因为黏结强度不足而产生桥面铺装推移的病害。在中国,混凝土桥梁也经常发生类似病害。造成以上病害的原因之一是因为混凝土面层的处理没有能够完全去除表面残留物质,没有保留一定的粗糙表面来保证防水层和桥面铺装面层的黏结强度。

2.1防水层基本要求

(1)防水材料本身要有良好的不透水性、耐候性、强度等;

(2)防水层和路面面层以及桥面底层要有足够的黏结强度和剪切强度。2.2优良的防水体系部分组成(1)材料本身的质量和性能的保证;(2)施工工艺和方法的保证。

以上两个方面的共同作用才能使防水层的作用得到充分的体现。

3传统凿毛方法与抛丸处理工艺对比

经过国内多年的摸索以及参考国外的经验,有关防水材料本身性能要求的相关技术标准和规范已经制定,但对于防水材料的施工工艺和方法方面,相关行业要求却较少涉及。特别是目前桥梁防水中,几乎所有的材料厂家都已意识到基面的处理结果是整个防水体系的关键,但却一直没有真正适合桥面处理的工艺。

中国目前较常采用的砼表面处理方法是:人工或机械对桥面凿毛。该方法存在施工效率低,不便于大面积机械化施工;环境污染严重;黏结力较差;甚至存在在原混凝土表面产生强烈震动导致附加微裂纹的危险。以下为使用凿毛工艺的特点。

1)在机械冲击下产生微裂纹;2)将原来并不松动的骨料会震松;3)创面百分比低;

4)破坏原路面或桥面的平整度;5)处理后的表面不均匀;6)需要后续的清理工作;7)环境粉尘污染严重;而抛丸处理工艺的特点如下:1)表面粗糙均匀;

2)完全去除浮浆和起砂,100%“创面”3)露骨,但不会去除黏结紧密的骨料;4)一次性施工,不需要清理;没有环境污染;5)施工效率高;6)设备运行成本低;7)提前暴露混凝土缺陷

研究表明:粗糙度和平整度必须均控制在一定的范围内,这样粘结材料同基层的抗剪切力和黏结强度的共同组成的整体粘结性能才能达到最好的效果。过于粗糙(凸凹)的表面,其抗剪切强度的增加并不能有效提高粘结材料与被处理结构表面的整体粘结性能,反而由于失去附着力,即失去了粘结强度,同时失去抗剪切能力,影响了粘结材料整体粘结性能的发挥。凿毛的不均匀性显然影响了粘结材料整体粘结性能,不利于结构的防水功能。

4桥面抛丸工艺原理和设备

4.1抛丸工艺原理

抛丸是指通过机械的方法把丸料(钢丸或砂粒)以很高的速度和一定的角度抛射到工作表面上,让丸料冲击工作表面,然后在机器内部通过配套的吸尘器的气流清洗作用,将丸料和清理下来的杂质分别回收,并且使丸料可以再次回收利用的技术。机器配有除尘器,做到无尘、无污染施工,既提高效率,又保护环境。

机器操作时通过控制和选择丸料的颗粒大小、形状,以及调整和控制设备的行走速度,控制丸料的抛射流量,得到不同的抛射强度,获得不同的表面处理效果。

4.2设备要求

为满足在不同的表面上达到不同的应用要求上,抛丸设备可以通过调整以下的参数予以实现。

(1)钢丸规格的选择:钢丸有不同的大小规格和形状。按照需要处理的表面的材质和粗糙程度可以选择不同直径范围的钢丸,钢板表面的处理还需要添加一定比例的钢砂以达到要求的粗糙度。

(2)抛丸设备的行走速度和抛丸的丸料流量:抛丸设备可以设定和调整行走速度,其次可以设定和调整丸料的流量达到单位表面抛丸密度的改变,进而实现不同的抛丸效果。随着处理速度的降低,表面清理的深度增加,一般抛丸在混凝土表面可以处理的深度在0.1~4mm之间;在沥青表面可以达到2.5mm的纹理深度。

(3)处理的基层状况

不同的基层骨料结构、强度,在相同的抛丸参数下会得到不同的处理效果。

5抛丸处理的要求

5.1国外标准

在混凝土表面防护性涂装上,中国还没有统一的基面处理标准要求。在国外,其在混凝土表面防护性涂装的标准涉及以下方面。

(1)混凝土表面粗糙度对比

按照ICRI(InternationalConcreteRepairInstitute)和ASTM(AmericanSocietyfortestingandmaterial)标准要求,混凝土表面的处理结果按粗糙度不同分成了9个等级,并对不同混凝土涂装保护方法建议了最佳的表面粗糙度。最通用的范围即为SP3-SP5,即抛丸处理轻度――中度的范围。

(2)铺砂法

①通常用来衡量混凝土和沥青成型路面(上面层)的纹理构造深度;

②在涂装保护时建议的构造深度为0.4~0.8为最佳:过小粗糙度低;过大,则破坏了原有基面的平整度和构造,容易造成防水层铺装厚度不均。

5.2中国标准

参考国外和国内部分省份的施工经验和检验标准,建议的混凝土基面(下封层)采用的表面处理打毛标准:

(1)表面无浮浆;清洁;无浮尘;无污染物;(2)表面缺陷应进行修补;

(3)机械清理应达到:处理后的表面平整、均匀;达到100%创面;骨料露出;无松动骨料;粗糙度:CPS对照版SP3――SP5;或铺砂法0.4――0.8;

“露骨率”的说明:因为中国各省份气候条件、施工条件的差异很大,所以在混凝土级配、施工方法、骨料的选择上存在差异,不同的地区(甚至路段)采用不同级配和选材。所以在进行表面清理过程中,同样已经完全去除浮浆,得到均匀粗糙的表面,但“露骨率”却有很大差别。另外,“露骨率”完全凭借施工人员肉眼观察,存在人为影响的因素;所以国外并不使用“露骨率”的提法。但抛丸可以通过控制参数,达到完全去除表面层,暴露骨料的目的。

6结语

抛丸处理工艺在虽然中国浙江、江苏、湖北、湖南、吉林、云南、四川、京津、河北等地混凝土桥梁防水中得到了应用。但作为一种全新的表面清理打毛的方法,其应用范围仍然很小,也缺少统一的施工技术规范及检验标准。相信,随着大家对抛丸处理工艺的认识不断提高,抛丸处理工艺将不断成熟和规范,在中国混凝土桥梁防水上的应用会逐渐被推广。