水泥混凝土桥面抛丸及施工技术

  桥面抛丸机是以电力为动力，通过离心力加速弹丸，射击被清理平面。它是一种远距离投射的非接触式清理。

  抛丸机主要由抛丸系统、抛丸室、回弹室和分离除尘系统等部分所组成。抛丸机工作时通过控制弹丸的颗粒大小、形状、抛射流量及调整机器进行速度的设定，达到不一样的抛射强度，获得不同的表面处理效果。

  6.2.2基层处理设备是采用具备同步清除浮浆及吸尘功能的设备、带有驱动行走系统的自循环回收的抛丸设备来进行桥面混凝土基层处理。轻度抛丸抛丸机速度选用，2～3档，走路的速度5～10m/min，丸料规格采用S390。

  6.2.3大面积抛丸展开之前应进行抛丸工艺试验，确定最佳丸料规格、丸料流量即最佳电机负载、抛丸设备走路的速度等关键工艺参数。抛丸工艺参数确定后，按照图3顺序进行大面积抛丸处理，处理完成后注意保洁。

  抛丸工艺，可以有效除去混凝土表面浮浆，提高桥面构造深度和摩擦系数，提高水泥混凝土与沥青混凝土的层间结合质量和抵抗水平剪切能力，从而提升桥面的常规使用的寿命。抛丸工艺还具有机动灵活、操作便捷、无损表面、大面平整、微观粗糙、洁净实用、增粘抗剪、自动清理、低噪无尘、高效环保等特点。所以我们要大力推广桥面抛丸工艺。

  抛丸（Shot Blasting）是指通过机械方法用弹丸高速抛射冲击工作表面的一种非接触式表面处理工艺，抛丸清理的工作原理是将弹丸的动能转化为对工作表面的冲击力，实现对工作表面的处理。

  近年来不断出现的桥面沥青铺装早期推移、拥包甚至剥落病害等耐久性问题，慢慢的变多的引起中外公路桥梁界对传统桥面层间处理工艺的反思。

  中国《公路沥青路面实施工程技术规范》（JTJ F40-2004）规定，水泥混凝土桥面沥青混凝土铺装层的下卧层一定要符合平整、粗糙、整洁的要求。水泥混凝土桥面板表面应作铣刨凿毛处理，清除浮浆，除去过高的突出部分。《公路沥青路面设计规范》（JTJ D50-2006）借鉴发达国家经验，规定：特大桥，重要大桥桥面宜进行表面喷砂处理（抛丸与喷砂属同类表面处理工艺）。在这一背景下，抛丸技术从金属、非金属表面处理领域引进到公路混凝土桥面处理，这是混凝土桥面处理技术的一大创新。

  桥面水泥混凝土构造深度不足和浮浆的存在，使其与防水层之间形成弱结合面，层间应力增大，发生剪切破坏，成为最后导致沥青混凝土桥面病害的罪魁祸首。调查显示，78%的桥面病害与层间粘结不良有关，足见层间粘结与桥对桥面耐久性的重要作用。

  影响层间粘结的因素很多，凿毛工艺是制约层间粘结效果的基本因素之一。凿毛效果的好坏直接影响水泥混凝土与沥青混凝土的层间结合质量和抵抗水平剪切能力，进而影响到桥面的使用寿命。

  水泥混凝土桥面沥青铺装层直接承受行车荷载作用，尤其是车辆制动加速产生的巨大推力将在沥青混凝土铺装层与水泥混凝土桥面的结合面产生很大的剪应力。当剪应力大于层间抗剪应力时，铺装层与水泥混凝土桥面就会脱离，成为滑动界面，使沥青层的层低剪应力和拉应力大幅度增大，尤其是在重载车的作用下，将迅速造成破坏，使桥面沥青混凝土出现推移、拥包等早期病害。

  6.2.4抛丸过程应连续作业，如因特殊问题导致抛丸停机，在下次重抛之前将机器倒退30cm左右来自再重新开始抛丸，待机器行走过去后，应及时检查搭接区域抛丸质量，如有遗漏再进行补抛。

  6.2.5桥面、防护墙根部局部混凝土找平处理时，可使用角磨机，不得出现明显凹凸沟痕，做到棱直面平，确保防水层有效粘结。

  6.2.6抛丸处理粗糙度应符合相关规定。如果粗糙度过大，会带来大量的底涂和修复工作量，同时也不利于粘结强度；如果粗糙底过小，会导致粘结力不够。抛丸的控制标准以目测无浮浆为准，粗糙度控制在SP3为宜。

  为保证实施工程质量，对于梁面验收过程中处理过的部位，可通过调整抛丸机的走路的速度来控制基层粗糙度，防止过抛现象，给后续施工带来不便；对基层表明上进行检查，并采用修补腻子来修补，一般都会采用环氧砂浆修补腻子刮涂2～3遍：第一遍满刮，采用砂浆型环氧树脂修补材料（环氧树脂＋石英砂），处理大的孔洞、裂缝及泄水孔、阴角细部缺陷。第二遍局部处理用砂浆型环氧树脂修补大的孔洞、气孔和凸凹不平的地方。第三遍满刮，腻子型环氧树脂修补材料（环氧树脂＋滑石粉）用于密封细微气孔。

  摘要：近年来不断出现的桥面沥青铺装早期推移、拥包甚至剥落病害等耐久性问题，慢慢的变多的引起中外公路桥梁界对传统桥面层间处理工艺的反思。通过混凝土表面抛丸工艺，可以有效除去表面浮浆、起砂层。在表明产生大面平整、微观浅表粗糙非均匀的“橘皮”状构造，提高桥面构造深度和摩擦系数。同时，抛丸工艺能暴露混凝土表面的毛细孔和裂纹，便于提前采取不就措施，利于封闭剂或粘结剂渗入混凝土，提高防水层的粘结强度和抗剪切力。

  抛丸是靠叶轮非常快速地旋转，将在叶轮中心的磨料，经过导流管（Regulator）及分丸轮（Impeller）预加速，送入叶片区再将磨料高速抛出，速度可超过100m/s，由于抛丸覆盖范围较大，所以不需利用气压，能源效益远高于喷枪。叶轮是抛丸机的心脏，由电动马达直接或间接驱动，每家叶轮生产商均有独特的设计，大致上可以分为单碟和双碟叶轮。

  ②彻底清除浮浆层。通过抛丸处理，彻底清除混凝土表面的浮浆层，骨料暴露85%。

  ③表面粗糙度均匀且满足质量发展要求。通过抛丸处理可使表面粗糙度达到一个理想状态。

  ⑤易于发现桥面混凝土在浇筑及硬化过程中存在的收缩裂纹等缺陷，以便于及时采取修补措施，避免隐患扩大。

  ⑥施工效率高。经现场施工验证，抛丸处理的效率是人工凿毛的数十倍。同时无环境污染，由于于环保及实施工程人员的身体健康。

  6.1.2桥面（包括防护墙根部）应平整、清洁、干燥，不得有空鼓、松动、蜂窝、麻面、浮碴、浮土、脱模剂和油污；表面强度达到规定要求。

  6.2.1桥梁防水层基层处理采用抛丸工艺，即利用抛丸机，抛除梁表面的浮浆。使用抛丸处理的表面粗糙均匀；不会破坏原基面结构和平整度，并能完全去除浮浆和起砂，100%“创面”，露骨，但同时不会造成骨料的松动和微裂纹，为增强防水材料在表面的附着力并提供一定的渗透效果。

  其工作原理如下：抛丸机是利用电机驱动的抛丸轮在非常快速地旋转过程中产生离心力和风力，一定颗粒度的弹丸流入进丸管时（能控制弹丸的流量）便被加速带入高速回转的分丸轮中，在离心力的作用下，弹丸由分丸轮窗口抛出进入定向套，再经由定向套窗口（控制丸料的抛打方向）抛出，由高速回转的叶片拾起，并沿叶片之长度方向不断加速运动直至抛出，抛出的弹丸形成一定的扇型流束，冲击工作平面起着清理强化的作用。然后弹丸和灰尘、杂质一起经过反弹室来到储料斗的上方。大功率的除尘器通过储料斗上方的分离装置将丸料和灰尘分离，丸料进入储料斗继续循环使用，灰尘则通过连接管进入除尘器。当灰尘进入除尘器后，通过滤芯的分离，停留在储灰斗中和滤芯的表面。自动反吹除尘器能够最终靠压缩机提供的反吹空气自动间隔清理每一个滤芯。最后在机器内部通过配套吸尘器的气流清洗，将丸料和清理下来的杂质分别回收，并且使丸料能再一次利用。抛丸机配有除尘器，可做到无尘无污染施工，既提高了效率，又保护环境。

  公路桥梁抛丸具有机动灵活、操作便捷、无损表面、暴露缺陷、大面平整、微观粗糙、洁净实用、增粘抗剪、自动清理、低噪无尘、高效环保等特点。

  ①彻底清除油污。经表面清理后的桥面铺装层上的虽被清除，但渗入浮浆层的油污却不能完全清除，经过抛丸处理清除浮浆层，彻底清除了可能存在的油污。

  6.3.2基层修补均为人工操作。修补完毕，仔细检查，做到基层表面无肉眼可见的缺陷。

  6.3.5修补腻子应均匀、平整，尽量薄刮，避免影响粘结力和浪费材料。腻子厚度不宜超过0.5mm，刮涂过程中，人员分工明确，刮涂区域以身体为半径，成弧形分布，刮涂应迅速，避免因浆液固化造成作业面留挂和起毛。

  传统的人工凿毛、拉毛及机械刻槽工艺效率低，而且没办法彻底清除浮浆。铣刨工艺虽能解决浮浆问题，但铣刨后易引起混凝土表面松动破坏，并形成一道道深浅各异的沟槽，不利于表面清扫，导致桥面滞留水分。施工拉毛效率虽高，但会在混凝土表明产生一个薄弱层。

  通过混凝土表面抛丸工艺，可以有效除去表面浮浆、起砂层。在表明产生大面平整、微观浅表粗糙非均匀的“橘皮”状构造，提高桥面构造深度和摩擦系数。同时，抛丸工艺能暴露混凝土表面的毛细孔和裂纹，便于提前采取不就措施，利于封闭剂或粘结剂渗入混凝土，提高防水层的粘结强度和抗剪切力。

  经过抛丸处理后摩擦系数能够达到0.7-0.75（Mu 65km/H），纹理深度0.45；抛丸设备能够一次将混凝土表面的浮浆、杂质清理和清除干净。最重要的是在同时对混凝土表明上进行了打毛的处理，使其表明产生均匀粗糙的表面，大幅度的提升防水层和混凝土基层的黏结强度，而且在此过程中能够充分暴露混凝土的裂纹等病害，以便提前采取补救措施。隧道内路面的抗滑性有着较高的要求。抛丸工艺是一种施工便捷简单、设备投入小、操作成本低、效果非常明显而又环保的处理方法。使用抛丸设备周期性的清理隧道路面，可以大幅度改善路面的摩擦系数由于污染以及轮胎痕迹而降低的情况，使隧道路面的抗滑性大幅度的提升，明显降低事故率。

  6.2.7在梁端、侧面存在斜坡，抛丸机容易泄漏丸料，损耗很严重，为节省本金，要做好回收丸料，回收丸料的工作要求抛丸组人员做好收集，要求丸料的损耗在10%-20%内。在不泄露丸料的前提下，尽量压边抛丸，这样做才能够大大减少下道工序中打磨处理的工艺，节约时机及材料损耗。

  6.3.1经抛丸处理后的基层缺陷得以充分暴露，在混凝土桥面形成无数的孔洞。孔洞中的潮气或空气在喷涂施工后受热膨胀会引起涂层表明产生针孔，影响涂层表观质量。

  每片叶轮可装上4至8块叶片。单碟叶轮较轻及设计成弧形叶片；双碟式叶轮较重，但较易装卸叶片及准确控制抛出磨料。叶片的形状有直身或弧形设计，直身叶片设计简单，可独立装卸，虽然这种叶片设计可清理的范围较小和抛出速度较低，但由于成本低，因此较为普遍。弧形叶片较难装卸和成本比较高，但可清理的范围较大及抛出速度较高。另外，叶轮在抛丸室的摆放位置亦很重要，如覆盖范围、与工件距离、工件移动范围、受磨料二次反弹或其它叶轮的相互覆盖范围、保养更换的方便性等。经验显示倾斜的叶轮对工件覆盖较好，而数个小功率叶轮较一个大功率叶轮在运作时会较灵活和效果更加好。抛丸工艺损耗性很高，这中间还包括叶轮和内衬钢板等会较易磨损，因此它们的寿命对生产工序很重要。高铬铸钢叶轮如使用48HRC硬度的钢砂，寿命约为800小时，钢丸则为1500小时。加硬了的叶轮寿命一般可以达到4000小时。

  [1]橡胶沥青防水黏结层施工工艺及黏结性能[J].朱建富.交通标准化.2014（10）