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混凝土桥面抛丸及纤维增强防水黏结层施工控制

文章出处:青岛鼎铸重工机械有限公司 发表时间:2018-06-27 16:02

摘要:以某大桥混凝土桥面, 通过抛丸工艺处理, 喷涂纤维增强防水粘结层, 有效改善和提高水泥混凝土面板与沥青铺装层之间的抗剪强度为例, 阐述了混凝土桥面喷砂抛丸及纤维增强防水粘结层施工工艺控制重点, 可为类似工程施工提供有益参考。

0 引言

近年来, 随着我区交通建设的大发展, 建设并通车了一批道路, 通过对管养单位提供的资料分析, 通车后道路中的大型桥梁, 因交通量和重型车辆的增加, 使用年限不长, 桥面沥青混凝土铺装层就出现了推移、坑槽等病害。由摩尔库伦定理可知, 出现此类桥面质量问题主要原因是由于桥面在垂直荷载及车辆紧急制动形成的巨大水平推力共同作用下, 产生的剪切应力超出了沥青与混凝土铺装层间抗剪强度。对此, 增加防水粘结层的粘结力是解决问题的有效途径之一。

1 方案介绍

为了尽快能避免上述混凝土桥面沥青混凝土铺装层早期破坏, 降低运营期养护成本, 建设单位对某新建国省干道上的锡北运河大桥 (桥梁全长791.62 m, 桥面最大纵坡3%) 、刘仓大桥 (桥梁全长526.32 m, 桥面最大纵坡3%) , 采用了AWP-2000纤维增强型防水涂料施工而成防水粘结层, 防水等级Ⅰ级。

该纤维增强型防水涂料是通过在聚合物改性沥青基桥面粘结防水涂料中加入纤维, 与涂料施工时同步切割混合喷涂, 使防水层中间形成一层纤维均匀乱相地与涂料结合的“胎基”, 提高了防水涂层的抗硌破、抗裂和抗拉能力, 提高了层间粘结强度、抗剪强度, 完善了整体的防水效果, 很好地解决了聚合物改性沥青防水层抗硌破的难题, 能有效地抵抗桥面微裂纹的扩展, 有效地增加桥面层的使用寿命。为保证防水涂料与水泥混凝土铺装层间的粘结效果, 避免混凝土面层存在油污、浮浆层清理不彻底、表面清洁度和粗糙度无法达到施工要求, 微创裂缝不能采取有效处理等问题, 方案中规定对混凝土桥面采用抛丸处理。

2 工艺原理

2.1 桥面混凝土抛丸工艺原理

喷砂抛丸技术是采用移动式喷砂抛丸设备, 通过机械方法把丸料 (钢丸或钢砂) 以高速度和一定的角度抛射到工作表面, 然后在机器内部通过配套吸尘器的气流清洗作用, 将丸料和清理下来的杂质分别进行回收, 丸料在机器内部循环再次利用。机器配套除尘器, 收集清理后的灰尘和杂质, 整个施工过程保持无尘、无污染。

2.2 纤维增强防水黏结层工艺原理

通过在聚合物氯丁橡胶改性乳化沥青基桥面粘结防水层中加入纤维, 与防水层施工时同步切割混合喷涂, 使在防水层中间形成一层胎基, 以增强聚合物改性乳化沥青防水粘结层的黏结力和内摩擦角, 从而提高水泥混凝土与沥青混凝土板块层间黏结强度。

采用三层喷涂工艺, 在第二层喷洒防水层时, 采用同步切割施工工艺将增强纤维材料混合喷涂并附着于桥面水泥混凝土铺装层表面。大幅度提高了防水涂层的抗硌破、抗裂和抗拉能力, 使防水层的整体抗剪强度明显增强, 完善了整体的防水效果。

3 工艺特点

3.1 抛丸工艺

这是一种与喷砂处理同类的表面处理工艺。它具有将构造物表面清除干净、粗糙均匀, 而不破坏原有构造的特性, 其主要工艺特点包括:

(1) 抛丸处理后的表面粗糙均匀, 不会破坏原基面结构和平整度;

(2) 可实现100%“创面”清理, 完全去除浮浆、油污和起砂等, 消除局部凸起;

(3) 可使混凝土露骨, 但同时不会造成骨料的松动和微裂纹, 不会造成骨渣;

(4) 能够提前暴露混凝土的缺陷, 如:收缩裂纹、小孔等, 可及时采取修补措施;

(5) 一次性施工, 可将废渣自动回收, 不需清理, 不污染环境。

3.2 纤维增强型防水黏结层工艺

其主要工艺特点包括:

(1) 可提高桥面层的表面附着力, 并具有强渗透力, 渗透效果好;

(2) 喷洒涂料时, 采用特殊喷涂设备, 同步将剪切的纤维喷射至桥面混凝土板上, 喷洒功效快, 且层间粘结性能好, 提高了防水层的抗剪强度;

(3) 由于氯丁橡胶改性沥青原材料的加筋特性, 可有效地抵抗水泥混凝土铺装层产生的细微裂纹;

(4) 防水黏结层具有良好的抗老化性能, 不因受高温、碾压、低温、霜冻等作用而降低黏结抗剪和防水能力。

4 工艺流程

为保证施工的质量效果, 确定工艺流程如图1所示。

5 施工操作要点

5.1 AWP-2000型防水层施工准备

(1) 桥面混凝土龄期必须在28 d以上, 并验收合格后方可进行抛丸作业。

(2) 水泥混凝土铺装层表面预处理

a.应检查混凝土表面外观, 确保桥面无露筋, 突凸的混凝土包块。若与之不符, 对桥面上外露的钢筋头进行割除, 对凸起的混凝土块予以凿除或采取打磨, 对有较大坑洼处采用特制的环氧砂浆先修补填平, 以确保基面的整体平整度, 保证抛丸设备的行走畅通。

图1 工艺流程图

图1 工艺流程图

 

b.清理桥面砂粒、杂物, 铺装层无空鼓、无油污。对表面油污必须清除干净 (推荐用清洗剂清洗) 。

c.环境条件:环境温度5~40℃;空气相对湿度应≤85%;桥面混凝土含水率≤10% (质量比) , 不得有积水。

d.混凝土防水层的平整度应为3 m直尺检测, 不超过3~5 mm。

e.防撞墙嵌缝槽内必须将缝中浮浆、尘土、杂物等彻底清理干净, 用压缩空气吹清。

f.对于直线桥两侧泄水孔或曲线桥内侧泄水孔附近, 抛丸机无法清理到位处, 应逐一对泄水孔前后1 m范围内 (宽度5~10 cm) , 进行人工或机械凿平, 保证泄水孔正常排除层间水或水泥混凝土与下面层层间水。

(3) 进行技术交底

现场施工前, 由工地主管召开班组会议, 分配所有工地人员具体工作, 布置当天施工任务及施工技术要点;由现场技术人员告知当天施工安全注意事项、文明施工注意事项等。

5.2 抛丸施工作业要点

(1) 自动抛丸机进行打抛, 以清除桥面的轻质浮浆和松散的混凝土。使用的磨料为钢丸, 可根据桥面打磨的厚度和效果确定钢丸大小, 使混凝土表面清洁度及粗糙度达到标准。

抛丸磨料必须清洁 (不含油、杂物) 、干燥, 其性能应符合GB6484-86铸钢丸的要求。施工时所用的钢砂、钢丸等容易受潮, 应妥善保管, 严防受潮。

(2) 在抛丸机起步阶段时, 应先按抛丸机的行走开关, 使抛丸机先处于行走状态下, 再打开放丸阀门, 以防止在起步位置抛丸时形成凹坑。

(3) 抛丸机行走速度要调节适当, 以保证达到粗糙度和清洁度的要求。采用多台抛丸机并行直线连续抛丸方式, 应根据施工工艺试验确定工艺参数 (如磨料的配比、机器的行走速度等) 进行抛丸处理施工。

(4) 在抛丸机抛丸过程中, 保持匀速的速度行走, 而抛丸机的行走速度与混凝土的表面硬度有直接关系。具体行走速度根据现场的试验结果而定, 一般控制在1.8~2 m/min, 抛丸后的界面能符合要求。

(5) 自动抛丸机行程控制。一般沿着桥面纵向往复进行, 由于吸尘机的功率是恒定的, 单次行走工作距离受限, 也受吸尘管限制;吸尘管越长, 对吸尘机所要形成的真空压就要求越高, 一般纵向抛丸不宜超过30 m。

(6) 抛丸机吸尘器功率满足要求即可, 不宜太远距离来回操作设备, 否则很难控制行走路线, 也容易产生重叠喷砂区或出现漏喷区。

(7) 抛丸设备两次施工行车道之间需搭接3~5 cm, 应合理调节设备, 使搭接部分与整体抛丸处理后的效果一致, 无明显结痕, 保证抛丸处理后的表面平整度, 以防止出现高低差等缺陷。

(8) 处理去除深度及二次处理:根据待处理表面不同区域的不同状况及浮浆层的厚度, 确定抛丸处理的深度。根据施工需要可进行二次或多次处理。一般将处理去除深度控制在1~3 mm以内。

(9) 粗糙度和清洁度。根据待处理表面的状况, 通过PLC控制调整参数, 调配行走速度和进丸量, 启动抛丸设备, 使用高速旋转的抛头将钢丸高速地抛向混凝土表面, 借助于砂丸的冲击作用将其表面的浮浆打掉, 确保抛丸处理后的表面有均匀的粗糙度和良好的清洁度。

(10) 对无法用回收式真空抛丸机抛丸的边角处等部位, 应用手持式抛丸机补充处理, 或采用角磨机进行打磨处理。在处理边角时, 要求没有死角位置。

(11) 清理工作。先进行人工清扫, 再用水车冲洗干净, 再顺风吹除积水和废料。抛丸处理后的表面应注意保护, 避免二次污染。下一道工序施工前应对检验合格的混凝土表面进行吹灰。

5.3 AWP-2000型纤维增强型防水黏结层操作要点

(1) 桥面防水涂料施工采用国内先进型专业防水料喷涂车, 其雾化程度高, 喷涂面均匀。防水层进行三遍喷涂, 能较好地保证防水涂膜均匀、平整、无夹层现象。

(2) 底料 (第1遍) :桥面清理干净后喷涂第1遍涂料, 以保证涂料能渗入混凝土基面毛细孔, 使其具有较强的粘结力。

(3) 二涂 (第2遍) :要待底涂实干 (约4 h) 后才能喷涂第2遍涂料, 以防止起鼓。喷涂必须均匀, 在桥面不能有涂料堆积现象, 也不能漏喷。机械喷涂时需要人工配合, 喷涂时用特制喷涂设备, 同时把纤维均匀地喷射在喷枪出料口, 使得纤维和涂料均匀混合在一起, 用量大约200 g/m2。

(4) 面涂 (第3遍) :二涂实干 (约8 h) 后进行面涂。最后喷涂时, 应仔细检查有无参差不匀或漏喷处并同时进行修补。最后确保整个基面无漏喷、起鼓处, 防水涂膜厚度约1.0~1.2 mm。

(5) 养生, 交通管制:为防止摊铺机和大吨位运输车辆的轮碾对防水层的破坏, 应注意以下几点:

a.喷洒涂料并养护完毕后, 履带机行驶时不得侧移, 掉头或急刹车;

b.喷洒涂料并养护完毕后, 重载料车 (≤35 t;不允许大吨位超载车上桥) 行驶前应清除车轮上的杂物, 使车轮保持干净, 行驶时不得侧移, 掉头或急刹车;

c.应经试验确认车辆行驶在防水层不发生粘轮、硌破防水层时, 方可进行沥青混凝土的摊铺施工;

d.保证施工完的涂膜表面无灰尘、无砂石, 防止车轮的碾压而使砂石破坏防水涂膜;

e.经常检查桥面防水涂膜, 发现个别不均匀或被破坏处应及时修补。

5.4 施工注意事项

(1) 作业环境条件:温度5~40℃, 相对湿度≤85%, 阴雨天应停止施工作业。

(2) 抛丸作业前混凝土表面油污等应用清洗剂清除, 做到“一扫、二冲、三吹”, 彻底清洁混凝土表面。

(3) 经过抛丸处理的混凝土应无油污、杂物、浮浆层, 骨料露出约40%以上, 同时表面的粗糙度指标应达到50~150μm。

(4) 抛丸处理后的混凝土表面不宜外露时间过长, 应及时与后续工序衔接。

(5) 抛丸处理后的混凝土表面要做好保护, 防止二次污染。

(6) 喷涂施工应注意防止污染, 防撞护栏应有遮挡。防水涂膜涂刷至防撞护栏与桥面混凝土接触处向上5 cm, 以防止桥面板与防撞护栏两次浇筑而形成的接缝处渗漏。

(7) 喷涂时安排技术熟练的工人, 发现桥面涂膜不均匀处或破坏处应及时修补。

6 结语

该工程于2016年5月完成了桥面防水粘结层施工, 经委托的第三方检测机构现场实测, 粘结力指标远优于设计要求, 达到了预期控制目标。总结整个施工工艺控制过程, 抛丸施工及防水涂料的纤维喷洒是控制关键。文中相关的描述基本完善, 可为类似工程提供有益参考。


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