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道桥防水施工路基面处理工艺与设备

文章出处:未知 编辑:抛丸机发表时间:2015-6-2 10:14:44 浏览人数:766,1,0
防水路基面是影响道桥建设质量的重要因素,道桥防水路基面对道桥施工建设有着重要的意义。在施工中对于防水材料的质量严格控制,施工过程严格按照相关标准进行,能够大大提高道桥防水层的质量,避免道桥在投入运营后产生的更大的维护费用,不仅降低成本,还能够节省大部分的人力物力,提高道桥的使用年限,提高群众对于国家工程建设质量的满意程度。
道桥防水施工路基面处理工艺与设备
  一、道桥防水施工路基面处理与道桥防水及沥青路面铺装质量

  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。

  道桥路基面防水的质量,首先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。对于钢箱式桥梁由于水的腐蚀造成钢结构强度的破坏更是显而易见。国内、外路桥未达到使用寿命就发生坍塌或其它质量问题的例子并非罕见,其中道桥路基面的防水质量是重要原因之一。

  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。在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,有的通车不久就开始损坏,坏了又修,修了又坏,可以说是层出不穷。

  相对道桥防水、防腐质量对道桥结构和寿命的影响而言,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。这些质量问题表面且直观,直接影响道桥的使用,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。近几年来,有关“道桥沥青铺装层病害与对策”方面的论文和研究报告常见于公路、交通、桥梁领域的各种报刊、杂志、学术、出版物、学术会议。其中对道桥沥青路面质量问题所产生的原因的分析,道桥路基面的浮浆清理不够甚至没有清理,被认为是最主要原因之一。

  道桥防水施工中的路基面处理,无论是我国道桥建造多年经验的积累,还是国外发达国家经验的借鉴;无论是从防水层质量来考虑,还是从沥青铺装层质量来考虑,或兼而有之,都应该是不可缺少的工序,但至今也还有许多争议。

  争议之一是道桥防水施工前路基面是否需要处理,至今在我国各个省、市、自治区建造的道桥,有的进行路基面处理,有的仍不进行处理。

  争议之二是采取何种工艺方法和设备进行处理。这个争议甚至存在于我国不同的标准规范中,我国《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)第10.4.3明确规定水泥混凝土桥面板应作铣刨拉毛处理,清除浮浆,除去过高的突出部位。而正在制定中的《城市桥梁桥面防水工程技术规程》明确规定采用抛丸处理工艺。在实际施工中大多数已接受和采用抛丸处理工艺,也有的选用铣刨处理,有的选用凿毛处理,有的可能选用其他设备和方法处理,有的还采用湿拉毛处理(即在水泥混凝土路基浇铸后的初凝阶段使用钢丝刷进行拉毛处理)。

  争议之三是道桥路基面处理的深度标准。正在制定中的《城市桥梁桥面防水工程技术规程》规定涂料防水施工方式桥面混凝土基层粗糙度0.5mm~1.0mm,卷材防水施工方式桥面混凝土基层粗糙度1.0mm~1.5mm,但因规范尚未获准,用户要求仍有所不同。在一些论文和报告中,有的主张打毛或拉毛10mm,有的主张5mm,有的主张1mm~2mm,有的则从露骨率角度一个可反映表面浮浆去除程度的指标来提出要求。

  上述争议说明人们对道桥防水施工路基面处理的目的和意义似乎仍在认识和探讨过程中。笔者经与相关专业人士请教讨论,认为道桥路基面处理的目的意义有如下几点供参考:

  (1)经过处理增加道桥路基面的粗糙度。以增加道桥路基面与道桥防水层和沥青路面铺装施工后的粘结力。

  经过处理使道桥路基面粗糙度和深度,应适合于所选用防水材料的要求,以便得到很好的粘结契合度来保证粘结力。

  道桥防水施工路基面处理,粗糙度和深度并非越大越好,而是要适合所选用防水材料的需要。一般来说,选用防水卷材与选用防水涂料对粗糙度和深度的要求不同,甚至不同规格的防水卷材,不同品种的防水涂料对路基面粗糙度和深度的要求都可能不同。这点在正在制订的有关规范中已有所体现。例如规定道桥防水卷材对粗糙度和深度的要求为1~1.5㎜,道桥防水涂料对粗糙度和深度的要求为0.5~1㎜等等。

  特别是对于防水卷材如果粗糙度和深度过大,在路基面与防水卷材之间会产生空隙,而不能很好的契合粘结,影响粘结力和粘结质量。

  (2)经过处理去除道桥水泥混凝土路基表面的浮浆。提高道桥路基面与道桥防水层和沥青路面铺装的粘结强度。

  浮浆是水泥混凝土体系中强度最薄弱的层面,通过处理去除路基面的浮浆,露出一定比例的石子骨料,使路基面的强度大大增加。

  (3)经过处理暴露水泥混凝土路基面的缺陷。提高道桥防水的功效。

  道桥的水泥混凝土基础在干燥、固化的过程中,可能产生许多细微裂纹。这些裂纹隐于路基面的浮浆里,经过打毛处理使这些裂纹暴露出来,以便防水层能直接渗透、封堵。否则防水层施工于浮浆上,一旦浮浆碎裂或脱落,则水可能沿裂纹渗入混凝土内部腐蚀钢筋而直接影响道桥防水的质量和寿命。

  道桥水泥混凝土路基面处理的意义和要求,直接关系采用何种工艺方法和设备。而这些设备大多都较昂贵,这直接影响相关施工单位采购设备的决心,也直接影响设备研发企业,研发何种设备的决心。

  二、道桥防水施工路基面处理工艺与设备

  当前道桥防水路基面处理的工艺方法和设备大至有如下几种:
道桥防水施工路基面处理工艺与设备
  1. 抛丸处理工艺

  抛丸处理工艺,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,钢丸的高速冲击力作用于被处理表面,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的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、行走速度的快慢以及选择钢丸的粒径大小形状等获得不同的抛射强度,获得不同的表面处理深度和效果。

  抛丸处理工艺的效果:

  1) 可以干净彻底地去除水泥混凝土表面浮浆和起砂层

  2) 可以完全打开混凝土表面的毛细孔;细微裂纹,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(除漆除

  锈)表面处理。

  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。

  道桥路基面处理所使用的移动式抛丸机,发明于上世纪七十年代的欧、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。大约上世纪九十年代中期进入我国,开始时在我国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,近几年来才逐步推广应用于我国的道桥防水施工路基面处理。

  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。

  •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,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,据了解北京市的二、三环路改造工程,在原水泥混凝土路面上铺装沥青路面,就使用了这种路面铣刨机对原水泥混凝土路面进行了拉毛处理,据说安徽等省区的道桥防水施工路基面处理也用这种工艺方法。

  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、四十千瓦到四、五佰千瓦。一般用于道桥防水施工路基面处理多用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)用于设备较庞大,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。

  •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。其工作原理主要是由电机或汽油机带动刀殻以一定的速度转动,一般刀殻上安装有三~八根刀杆,每根刀杆上装有一组铣刨刀片,刀片的中心孔尺寸一般比刀杆尺寸大约3~5mm,这就使得刀杆带着铣刀片组,沿鼓的圆周高速转动,当铣刀片的刀尖与地面接触时,产生的打击作用,由于刀片中心孔与刀杆之间存在了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。对混凝土地面的铣刨深度可达0~3mm左右。

  小型铣刨机按工作宽度分有100mm、150mm、200mm、250mm、300mm、500mm。功率一般1~7.5KW。

  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,亦可获得干净的表面。

  (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边角角。

  •三自由度铣刨机处理

  三自由度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方向高速转动外,其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,使封闭剂或防水层完全渗入混凝土。

  (4) 可与吸尘设备配套获得干净的表面。

  (5) 效率较高。

  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的一种设备,特别是在水泥混

  凝土路面、公路、铁路、桥梁、地铁、隧道、海港码头、水力电力、市政广场等水泥混凝土侧立面、顶面、水平面施工和后期维修加固中,为了提高水泥混凝土表面的附着力增加新老水泥混凝土能够紧密结合,保证水泥混凝土公路浇铸形成一个整体。也可用于道桥防水施工路基面的凿毛处理。

  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被材料的水泥混凝土表面。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。凿毛后凹凸麻面明显,每小时频率可达30~50㎡。

  用于水泥混凝土路基面的凿毛机的类型分为手持式、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

  凿毛机 高压水处理设备

  4.高压水喷射地面处理设备

  国内某航空跑道企业引进的高压水冲洗地面处理设备,主要用于机场跑道除胶。

  高压水现代工业技术水平,已经可使高压水的压力达到数百Mpa的水平,如高压水切割设备,其高压水系统压力达到380Mpa(3800㎏/c㎡),广泛用于工业生产中的钢板切割,能切割50mm厚的普通钢板。

  高压水地面冲洗处理设备,由高压水喷射装和真空回收系统,自动行走装置组成。通过调整高压水对地面的喷射角度和喷射强度,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。作为机场跑道除胶设备,它可较理想的除去飞机起降时剧烈摩擦粘附于跑道上的轮胎痕迹。亦可用于路桥基面去除浮浆和增加粗糙度的处理。

  5. 湿拉毛处理工艺

  道桥水泥混凝土路基浇铸后,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。几年前,我国建造的道桥路基很多都采用这种工艺。例如上海中环线高架,据说均采用了这种工艺。

  湿拉毛处理可有效增加路基面的粗糙度,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,更加影响表面强度质量。

  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。

  上述各类道桥路基面处理工艺与设备的比较: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。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有最优的契合。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的工艺在美、欧等发达国家已使用多年。而在我国自2006年以来已逐年迅速推广开来,并且正在迅速发展。

  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,特别是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。

  随着科学技术的不断进步,许多新的工艺方法和新的工艺处理设备也还会不断拥现。上海晶湛机电有限企业愿与广大用户和同行一起,以创新精神在这条道路上不断的探索和发展。

  三、几点看法

  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、自治区的之间的不

  同做法(前文已述),说明认识不统一。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。必要的话应通过实验来证明,例如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。通过实验取得数据,进行理论的分析,作为根据来确定应采取的道桥路基面处理的工艺。

  也许上述实验有关研究机构早就进行过,但由于宣传不够,不为大家所知,那就需扩大宣传,以统一认识。

  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,我国现有一系列道桥设计、建造、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,也有的连防水都不做。

  如果道桥防水路基面的处理是必须的,就应通过规范道桥路基面处理的标准,来推行道桥路基面的处理。

  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,进口设备采购成本和使用成本都过高,大大增加了我国道桥路基面处理的成本。道桥路基面的处理,在一些地区难以推动,除认识问题外,处理成本的增加太多也是原因之一。因此,应积极自主创新,设计研发国产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。
本文来源青岛华盛泰抛丸机:/jishu/766.html
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