道桥防水施工路基面处理工艺与设备
摘要:分析了道桥防水施工路基面处理的目的和意义,介绍了道桥防水施工路基面处理工艺与设备,提出了应重视道桥路基面处理和发展国产设备的建议。
关键词:道桥防水施工;路基面处理;抛丸机;铣刨机;凿毛机
1道桥防水施工路基面处理的目的和意义
道桥防水施工路基面的处理,是直接影响道桥路基面防水层质量和防水层之上的沥青路面铺装层质量的重要因素之一,近几年来越来越受到道桥科研、设计、建造、施工、管理与养护等各方面的重视。道桥路基面防水质量关系到道桥使用的寿命,因为水的渗入会使道桥水泥混凝土里的钢筋锈蚀,导致水泥混凝土胀裂和路桥结构的破坏;而钢箱式桥梁由于水的腐蚀造成钢结构强度破坏更是显而易见。道桥防水层下与道桥路基面粘结,上与沥青路面铺装层粘结,因此道桥防水层与路基面的粘结质量还影响到沥青路面铺装层的质量。我国高速公路和道桥建设飞速发展的二十多年来,高速公路和道桥沥青路面铺装层开裂、起壳等质量问题层出不穷。相对道桥防水、防腐质量对道桥结构和寿命的影响,沥青路面铺装层质量问题发生的周期较短且频繁,长则两三年,短的甚至几个月就可能发现问题。这些质量问题往往暴露在表面直观易见,既直接影响了道桥的使用,也最容易听到管理、养护和使用部门的意见,因而较防水、防腐质量更加受到重视。
2道桥防水施工路基面处理工艺与设备
2.1抛丸处理工艺
2.1.1抛丸的概念
抛丸是指通过机械的方法将钢丸以很高的速度和一定的角度抛射到被处理表面上,达到对被处理表面进行处理的效果。处理后的钢丸和从被处理表面上清理下来的物质一起,在反弹作用和配套吸尘设备气流的作用下一起经回收通道返回储料箱,在储料箱内钢丸和被清理物质(灰尘、杂质等)被分离开来,钢丸继续在机器内部循环使用,灰尘、杂质等随吸尘设备的气流进入集尘箱。
抛丸处理可通过控制钢丸的流量、行走速度以及选择钢丸的粒径大小形状等获得不同的抛射强度,最终获得不同的表面处理深度和效果。
2.1.2抛丸处理工艺的效果
1)可以去除水泥混凝土表面浮浆和起砂层;2)可以打开混凝土表面的毛细孔和细微裂纹,有利于防水封闭剂或防水层渗入混凝土内;3)可以暴露混凝土缺陷;4)易控制处理表面的深浅和粗糙度,得到粗糙均匀又干净的表面;5)既可用于水泥混凝土道桥路基的表面处理,又可用于钢箱式道桥路基表面处理(除漆除锈);6)施工过程中无灰尘,实现了环保施工。
近几年来,特别是近三年来抛丸处理工艺已成为道桥防水路基面处理采用最广泛的工艺方法,特别是钢箱式桥梁沥青路面铺装前,对钢结构的防腐施工中的表面处理,抛丸工艺几乎是唯一的方法。
2.1.3移动式抛丸机的组成
道桥路基面处理所使用的移动式抛丸机发明于上世纪70年代的欧、美国家,至今已有三四十年的历史,在许多发达国家的道桥建设中早已普遍推广使用。大约上世纪90年代中期移动式抛丸机进入我国,开始时主要用于船甲板除漆除锈和地坪涂层工程的水泥混凝土地面处理,近几年才逐步推广应用于我国的道桥防水施工路基面处理。
2.2铣刨处理工艺
铣刨处理按铣刨设备的不同分大型铣刨处理和小型铣刨处理。
2.2.1大型铣刨机及其处理
大型铣刨机实际上是路面铣刨机,原主要作为公路及城市养护的专用设备,主要应用于公路、机场、码头等沥青混凝土路面的开挖、翻修以及沥青路面拥包、油浪、网纹、车辙的清除,现被用来作为道桥防水施工路基面处理。路面铣刨机具有较强的铣刨能力,其铣刨宽度可达0.5～2m以上,铣刨深度最大可达300mm,功率则从三四十kW到四五百kW。一般用于道桥防水施工路基面处理多用铣刨宽度在0.5～1m的机型。路面铣刨机处理路基面的效果:1)铣刨纹路粗、
深度大,具有足够的粗糙度,有方向性;2)可有效去除水泥混凝土路基面的浮浆;3)处理速度快,工作效率高;4)所用设备较庞大,铣刨深度不易掌握、铣刨过深时,可能伤及骨料石子,使之松动
2.2.2小型铣刨机及其处理
小型铣刨机(从结构到原理都与大型的路面铣刨机有很大的不同。小型铣刨机的结构由机体、动力及控制电器、传动机构、刀鼓、刀杆、刀片组等组成。其工作原理是:由电机或汽油机带动刀殻以一定的速度转动,一般刀殻上安装有3～8根刀杆,每根刀杆上装有1组铣刨刀片,刀片的中心孔尺寸一般比刀杆尺寸大3～5mm,这就使得刀杆带着铣刀片组沿刀鼓的圆周高速转动,当铣刀片的刀尖与地面接触时产生打击作用,由于刀片中心孔与刀杆之间存在3～5mm的间隙,因此刀片对地面的打击时,刀片的运动具有一定的自由度,打得过则过,打不过则让。小型铣刨机对混凝土地面的铣刨深度在0～3mm左右。小型铣刨处理效果:1)铣刨粗糙度较大,但有方
向性;2)去除部分浮浆,但不易彻底清除浮浆;3)与吸尘设备配套,也可获得干净的表面;4)设备较小,处理速度较慢,一般作为抛丸处理的辅助设备处理边角。
2.2.3三自由度铣刨机处理
这种铣刨机完全是从小型铣刨机发展而来,其刀鼓、刀杆、刀具基本与小型铣刨机结构相同。不同之处是其刀鼓除沿圆周方向高速转动外,刀鼓的轴向还有水平旋转运动,加上整机的行走运动,使刀片对道桥路基面的冲击轨迹无方向性,再配以吸尘设备,其打击效果比较接近抛丸效果。三自由度铣刨处理效果:1)可以干净彻底地去除表面浮浆和起砂;2)可获得较均匀粗糙的表面;3)可以打开混凝土表面的毛细孔,使封闭剂或防水层渗入混凝土;4)可与吸尘设备配套获得干净的表面;5)效率较高。
2.3凿毛机
凿毛机也是公路、桥梁、隧道等水泥混凝土基面处理常用的一种设备,特别是在水泥混凝土路面、侧立面、顶面、水平面施工和后期维修加固中,可提高水泥混凝土表面的附着力,增加新老水泥混凝土的结合度,保证水泥混凝土公路浇筑形成一个整体;也可用于道桥防水施工路基面的凿毛处理,避免桥面的沥青铺装层路面产生龟裂和变形。
凿毛机大部分是气动的,在气压的驱动下,活塞在缸体中高频往返运动,从而带动凿毛头及针头上下冲击水泥混凝土表面。目前凿毛机的冲击频率一般每分钟2000～3000次左右,最高可达每分钟8000次,每小时施工可达30～50m2。用于水泥混凝土路基面的凿毛机类型分为手持式、手扶推拉式和自行式三大类。按凿毛头的数量又可分为单头、二头、三头、四头、五头、六头、七头、八头、十一头等。凿毛机的处理效果可获得均匀的和较高的粗糙度,有效清除浮浆,但处理速度较慢、工作效率低。凿毛机的处理效果基本接近抛丸处理。
2.4高压水喷射地面处理设备
高压水地面冲洗处理设备由高压水喷射装置和真空回收系统、自动行走装置等组成。通过调整高压水对地面的喷射角度、喷射强度以及行走速度,获得满意的地面处理效果。其真空回收系统,可
回收喷射处理时产生的污水,使被处理地面清洁。国内某航空跑道公司引进的高压水冲洗地面处理设备,主要用于机场跑道除胶。作为机场跑道除胶设备,它可较理想地除去飞机起降时剧烈摩擦粘附于跑道上的轮胎痕迹,也可用于路桥基面去除浮浆和增加粗糙度的处理。
2.5湿拉毛处理工艺
道桥水泥混凝土路基浇筑后,在初凝阶段使用钢丝刷进行表面拉毛,这样可增加路基表面的粗糙度、增加防水层的粘结力;缺陷是浮浆完全未清除,留下浮浆层可能碎裂的隐患。另外水泥混凝土在初凝阶段强度还很低,湿拉毛可能使靠近面层的石子骨料松动,甚至使表面产生松散层,影响表面强度质量。几年前,我国建造的道桥路基很多都采用这种工艺。
2.6磨削处理、钢丝刷处理、甩锤式凿毛等处理工艺在我国道桥路基面处理工艺发展过程中,曾采用过装有金刚刀头的圆盘式地坪磨削机或在磨削机圆盘上安装钢丝刷对路基面进行打磨处理的方式,但这种方式一般只能去除少量的表面浮灰,基本无粗糙度可言。
也曾使用过甩锤式凿毛处理。这种设备是在一个轴上,安装有若干个甩锤,当轴转动时带动甩锤对地面进行凿毛,但这种工艺凿毛的密度不够,去除浮浆和增加粗糙度的效果均不理想。
2.7道桥路基面处理工艺与设备比较
相比较而言,上述各类道桥路基面处理设备与工艺,以移动式抛丸机的抛丸处理为最优,其抛丸处理的钢丸以散射状态对道桥路基面进行处理,处理密集、无遗漏;处理后的表面形貌自然,浮浆清除彻底。最大的优点是粗糙度和深度易控制,可根据需要调节,可以使粗糙度和深度与所选用的防水材料有最佳的契合。抛丸机也是唯一既能满足水泥混凝土道桥路基面处理要求,又能满足钢箱式桥梁路基面处理要求的设备。抛丸作为道桥路基面处理工艺在美、欧等发达国家已使用多年,在我国自2006年以来得到推广,并正在迅速发展。
其次,小型铣刨机也是使用较广泛的设备和工艺,经常与抛丸机配合使用;三自由度铣刨机也有较好的处理效果,但这种设备在我国尚不多见。
3几点看法
3.1统一对道桥路基面处理的认识
道桥防水施工路基面处理,是否必要和必须?应采用何种工艺?应统一认识。道桥路基面处理是从发达国家传入我国的,但目前我国各省、市、自治区的做法与认识不统一。学习国外的经验不应只是盲目照搬,还应加强理性方面的分析和论证,必要时应通过实践来验证。例如,应研究道桥路基面处理与不处理对其与防水层粘结力、粘结强度的影响,对混凝土抗腐蚀和结构强度的影响,不同处理工艺对上述问题的影响。实验中还应尽可能模拟道桥实际使用和受力的环境,以便使实验结果接近实际情况。
3.2规范道桥路基面处理的标准
对于道桥防水施工路基面的处理,我国现有道桥设计、施工的标准规范中,许多根本没有反映,有的则是一带而过、规定不够详细,也有的在不同规范中规定了不同的工艺方法。这使得我国各省、市、自治区对道桥路基面的处理不尽相同,有的甚至不进行处理。
3.3积极发展我国的道桥路基面处理设备
目前我国道桥路基面处理设备大多数还是进口设备。近几年来我国已成为道桥路基面处理设备的最大市场。进口设备质量虽好,但采购成本和使用成本都过高。道桥路基面的处理,在一些地区难以推动,除认识尚未统一外,处理成本的增加太大也是原因之一。因此,在不侵犯知识产权的前提下,应积极发展我国的道桥路基面处理设备,努力降低我国道桥路基面处理的成本,以利道桥路基面处理工艺的推广。我国已有不少企业为国产道桥路基面处理设备的发展付出了许多努力,其中大型路面铣刨机和小型铣刨机已有较高的国产化水平,抛丸机的研发也正在取得进展。
