混凝土橋面拋丸機和拋丸技術

水泥混凝土橋面瀝青鋪裝層直接承受行車荷載作用，尤其是車輛 制動加速產生的巨大推力將在瀝青混凝土鋪裝層與水泥混凝土橋面的 結合面產生很大的剪應力 ，當剪應 力大于層間抗剪應力時，鋪裝層與水泥混凝土橋面就會脫離，成為滑 動界面，使瀝青層的層底剪應力和 拉應力大幅度增大，尤其是在重載 車 的作用下，將迅速造成破壞，使 橋面瀝青混凝土 出現推移、擁包等 早期病害 。

橋面水泥混凝土構造深度不足 和浮漿的存在，使其與防水層 之間 形成弱結合面，層間應力增大，發 生剪切破壞，成為最 終導致瀝青混 凝土橋面病害 的罪魁禍首。調查顯 示，78%的橋面病害 與層間黏結不 良有關，足見層間黏 結對橋面耐久 性 的重要 作用 。

影響層間黏結 的因素很多，鑿毛工藝是制約層間黏結效果的基本因素之一。鑿毛效果 的好壞，直接影響到水泥混凝土與瀝青混凝土的層間結合質量和抵抗水平剪切能力 ，從而影響到橋面的使用壽命。 傳統的人工鑿毛、拉毛及機械刻槽 工 藝效率低，而且無法徹底清除浮 漿;銑刨工藝雖能解決浮漿問題， 但銑刨后容易造成混凝土表面松動 破壞，并形成一道道深淺各異的溝槽 ，不利于表面清掃，導致橋面滯水分;施工拉毛效率雖高，但會在混凝土表面形成一個薄弱層 。

近年來不斷出現的橋面瀝青鋪 裝層早期推移、擁包甚至 剝落病害 等耐久性問題，越來越多地 引起中 外公路橋梁界對傳統橋面層間處理工藝的反思。

中國 《公路瀝青路面施工技術規 范 》 (JTJF40–2004)規 定 : 水 泥 混 凝土橋 面瀝青混凝土鋪裝層的下臥層必須符合平整、粗糙 、整潔的要求;水泥混凝土橋面板表面應作銑 刨鑿毛處理，清除浮漿，除去過高的突出部分。 《公路瀝青路面設計 規 范 》 (JTG D50-2006)借 鑒 發 達 國 家經驗 ，規定:特大橋 、重要大橋 橋面宜進行表面噴砂處理 (拋丸與 噴砂屬同類表面處理工藝)。

在這一背景下，拋丸技術從金 屬、非金屬表面處理領域引進到公 路混凝土橋 面處理。這是混凝 土橋 面處理技術的一大創新。

水平通過式拋丸機原理：

通過拋丸機械方法用彈丸高速拋射沖擊工作表面的一種非接觸式表面清理工藝,拋丸清理的工作原理是將彈丸的動能轉化為對工作表面的沖擊力,實現對工作面的處理。
拋丸機主要由拋丸系統、拋丸室、回彈室和分離除塵系統等部分組成。拋丸機工作時通過控制彈丸的顆粒大小、形狀、拋射流量以及調整機器行進速度的設定,達到不同的拋射強度,獲得不同的表面處理效果。
通過混凝土表面拋丸鑿毛工藝,可以有效去除表面浮漿、起砂層,在表面形成大面平整、微觀淺表粗糙非均勻的“橘皮”狀構造,提高橋面構造深度和摩擦系數。同時,拋丸工藝能暴露混凝土表面的毛細孔和裂紋，便于提前采取補救措施,利于封閉劑或黏結劑滲入混凝土,提高防水層的黏結強度和抗剪切力。

公路橋梁用水平通過式拋丸機具有機動靈活、操作方便、無損表面、暴露缺陷、大面平整、微觀粗糙、潔凈實用、增黏抗剪、自動清理、低噪無塵、高效環保等特點。

水平通過式拋丸機應用現狀

拋丸機的發展已有近百年歷史,最初用于金屬、非金屬表面清除雜質氧化層或增加粗糙度,近年來進入歐美發達國家橋梁施工和公路養護領域。
在中國,近幾年拋丸技術在鋼橋面施工中已有一些成功應用(如杭州灣大橋等) ,但作為一種全新的工藝,用作混凝土橋面處理只是剛剛起步,正由東南沿海向西北內陸推進。

在西北,2008年7月,咸陽機場專用高速公路渭河特大橋首次將拋丸技術用于混凝土橋面處理。

渭河特大橋橋面面積約201 km,橋面鋪裝混凝土設計強度等級為C40,為了滿足工期要求,配置了6臺作業寬度25~80 cm的Blastrac水平通過式拋丸機,同時配置1臺w2000型大型銑刨機進行了工藝對比試驗。
渭河特大橋拋丸實踐證明,拋丸工藝的施工效果和效率與傳統工藝相比顯著提高。
拉拔試驗的結果對比表明,拋丸后拉拔應力為拋丸前的3~5倍。

混凝土拋丸后浮漿問題的解決

要解決這一問題，首先應從配 合 比設計入手，在保證強度和施工 和易性 的前提下適 當降低砂率 。施 工中應嚴格控制原材料質量和配合

比，避免砂 率和水灰 比波動過大， 這對確保混凝土質量和拋丸效果都 是 有益 的。

拋丸暴露橋面混凝土裂縫等缺 陷的處理工藝尚需研究。鑒于施 工、養護和環境等 因素 ，混凝土會 存在 裂縫、空洞等缺 陷，傳統表面 工藝處理后無法發現甚至掩蓋 了這 些缺 陷。而拋丸工藝在鑿毛時通過 負壓將清理物全部回收，使橋面混 凝土裂紋等缺 陷暴露無遺。對拋丸 后暴露出可能影II向橋面質量的缺 陷，有針對性地采用灌注、壓注等 方法進行修復處理 ，可 以消除潛在質 量 隱患 。 缺陷修復需根據實際情況選用專用 的混凝土缺 陷修復材料和配套 修復工藝。機場路在K17+292處對 多處水泥 混凝土橋面裂縫進行 了化 學灌漿處理試驗 ，實際效果有待進?一?步觀察驗證。對拋丸暴露出來的 混凝土缺 陷處理 方法有待進行深入研究。

拋丸工藝能暴露橋面混凝土缺 陷的特點對橋面混凝土質量控制提 出了更高 的要求，由此有望促使橋面混凝土質量達到新的水平。 拋丸檢驗標準有待進一步研 究。 由于拋丸技術 引入國內公路橋 梁施工時間不長 ， 目前橋面混凝土 拋丸處理后的構造深度、摩擦系數、露骨率等尚無驗收指標規定。 二次污染對層 間黏結力具 有明 顯影響。拋丸處理后混凝土表面外露時間不宜過長，應合理安排施工 進度，做好交通封閉，盡快進行下 一 道工序施工，防止二次污染造成 層問剪應力增大，黏結力下降，增大產生推移、擁包等病害 的風險。 拉拔對比試驗顯示二次污染后橋面 與 防水層 黏 結力 下 降30%~74%。

對于橋面局部高程超高部位， 拋丸無法 處理 到位。橋面混凝土施 工高程難免存在局部超 高，為了保 證瀝青鋪裝層厚度，對橋面局部突出過高的包塊部位，需要配合人工 鑿除或銑刨等傳統工藝進行配套輔 助作業。

處理費用偏高影響拋丸技術大 面積推廣。拋丸技術在中國公路橋 梁施工領域尚未普及，國內公路橋 梁用拋丸機生產規模小、產量低 、 價格高，拋丸處理公司普遍規模不 大，處于市場開發期，報價尚無定 額參考。上述因素導致公路橋梁拋 丸費用居高不下，全國各地合同單 價差異較大。費用偏高已成為制約拋丸工藝 在公路橋梁領域應用的重要因素。 為了節約費用，拋丸技術僅在一些重 點工程 得 到應 用 。 降低拋丸處理費用需多管齊下。可通過政 策傾斜 ，鼓勵扶持公 路橋梁拋丸機集 中規模化生產;對 實施拋丸項目給予適當補貼等措 施，鼓勵使用拋丸技術:行業 內組建大型規模化表面處理公司，使拋丸處理規模化 ;利用市場杠桿，通 過公開競標選擇合理報價。

結語

混凝土橋面拋丸技術 處理一方 面清除了嚴重影響層 間黏結質量的 浮 漿 ， 另 一 方 面 產 生 深 度 1~ 3 m nl 的 不均 勻粗 糙 表 面 ，確 保 了下 一 步橋面施工對清潔度及粗糙度的質量 要求，既增大 了層 間黏結面積，又 借助水泥混凝土和瀝青混凝土骨料 之間的鑲嵌作用，使層問抗剪強度 得 到根本性提高，大大提高了面層抗推移能力。
使用傳統工藝處理 的橋梁，隨著交通量的增加，防水層和面層與 橋面 的黏結強度不足 ，產生早期推 移 、擁包病害 。拋 丸技術解決上述 問題 ，顯著提高工作效率，延長橋梁 的使用 壽命 。 拋丸技術用于混凝土橋面處理，可充分暴露混凝土裂縫等缺 陷，便于提前采取補救措施，消除 潛在質量隱患。同時可對以后混凝 土施工控制提 出預警 ，有利于進一 步提高混凝土工程質量，推動混凝土質 量通病 治 理 活動 。 混凝土橋面拋丸技術 是一項具有廣闊發展前景的橋面處理新技 術，國家 “十二五”公路橋梁建設規劃為其提供 了足夠的發展空間。 混凝土橋面拋丸這一 新型技術 的推 廣 受 到工 程 界 的認 可 程度 、拋 丸機 的規模化生產、費用的高低以 及相應規范指標的出臺等諸多因素的 影 響 。