不同桥面混凝土板处理方法适用性分析.pdf

2 0 1 4 年 9 月第 9 期 城 市道桥与 防洪 管理施工2 0 3 不同桥面混凝二 ￡ 板处理方法适用性分析 高 瞻 ( 河南高速公路发展有限责任公司， 河南郑州 4 5 0 0 0 0 ) 摘 要： 通过对人工凿毛、 抛丸 、 精铣刨三种桥面混凝土板处理方法和沥青面层的粘结性能试验研究 ， 评价三种处理方法的优劣。同时 结合三种桥面混凝土板处理方法的经济性 ， 提出了不同桥面板处理方法的适用性。 关键词： 桥面板处理方法 ； 适用性 ； 经济性； 性能评价 中图分类号： u 4 _ 4 3 ． 3 1 文献标识码： B 文章编号 ： 1 o 0 9 — 7 7 1 6 ( 2 0 1 4 ) 0 9 — 0 2 0 3 — 0 4 0 引言 我国高速公路桥梁大部分采用 “ 水泥混凝土 桥 面板 + 2层改性 沥青混凝 土面层” 的桥面铺 装结 构形式 。 由于水泥混凝土和沥青混凝 土属于两种 不 同亲水 、 亲油 介质的材料 ， 而用于两者之间 的桥 面防水粘 结层往往只能兼顾其 中一种性 质 ( 多为 亲油介质) ， 导致桥面混凝土面板与沥青面层之间 的粘结差 ， 在车辆荷载等因素的作用下， 产生剪切 破坏等。桥面板与沥青面层粘结效果差是 目前桥 面铺装的一个难题 。 影 响 桥 面板 与 沥青 面层 之 间 粘 结效 果 的 因 素不 仅包括 防水粘 结材 料 的性 能 ， 桥 面板 的处 理 方式 也是一 个重要 的方 面 。 桥 面板处理 指将 桥面 水泥混凝土板上 的所有灰尘 、 浮浆 、 软弱部位剔 除 ， 形成粗糙 和可靠 的抗滑界面 ， 是层间防水粘 结材料发挥作用的基础保证 ， 同时其与沥青面层 形成 的嵌挤 结构也 增强 了两者 间 的粘 结能力 。 目前 常用 的桥 面水 泥 混 凝 土 板 处 理方 法 有 人工凿毛 、 抛丸处治和精铣刨三种 ， 本文通过室 内试验 研 究 ，分 析 了三 种桥 面板 处 理 方法 对 桥 面板 与沥青混 凝土 面层之 间的粘结 性能 的影 响 ，同时结合经济效益分析提出每种处理方法 的适 用 性 。 1 常用 的桥面 板处 理方法 目前 常用 的桥面板处理 方法有三种 ：人 工凿 毛 、 抛 丸处治和精铣刨 。以下介绍每种方法 的主要 优缺点。 ( 1 ) 人工凿毛处理工艺 即采用人工对桥面板进 行凿毛 ， 该工艺采用最早且价格便 宜 ， 但是对 桥面 收稿 日期 ： 2 0 1 4 — 0 4 — 2 2 作者简介： 高瞻( 1 9 7 2 一 ) ， 男， 河南信阳人 ， 工程硕士， 高级工 程师 ， 从事工 程项 目管理工 作。 板的尘土、 浮浆和软弱部位清理效果不佳 ， 从而影 响了桥面板与沥青面层之间的粘结效果。 ( 2 ) 抛丸处治即采用专门机械将钢丸或者砂 粒以很高的速度和一定的角度抛射到工作面上 ， 让 丸料 冲击工作 表面 ，并 利用配套设备 回收丸料 和清理下来的杂质，从而清除工作面软弱层的过 程。该方法在清除桥面杂物的同时也将这些杂物 吸走 ， 桥 面基本不需要进行二次清扫 ， 但是该工艺 对 于桥 面板 浮浆较厚 的位 置清除效果差 ，同时将 混凝土骨料表面的棱角磨平 ，减小了桥面板与沥 青面层间的嵌挤效果。 ( 3 ) 精铣刨指采用铣刨机对桥面板进行精细 铣刨处理的工艺 。精铣刨可控制铣刨深度 ， 能够处 理较厚 的浮浆 。精铣刨不会破 坏桥面板表面石子 的棱角性 ， 同时铣刨产生的“ 沟槽” 能够增加桥面 板与沥青面层 间的嵌挤力 。 2 试验方法 对不 同桥面板处理方法效果的评价 ， 关键在于 对每种处理方法的真实模拟。以往研究往往采用 对室内混凝土板进行喷砂和刻槽等方法模拟抛丸 和精铣刨工艺，其试验结果难以真实反应实际情 况 。该试验通过现场取芯和室 内成 型的方 法进行 试验试件 的制作 ，通过测试其层 间抗剪 强度和抗 拉强度评价三种桥面板处理方法 的处理效果 。 2 ． 1 试验试 件的制作 该试验模拟河南某项 目的桥面铺装 ， 该项 目桥 面铺 装方案 为在对混 凝土桥 面板进行 处理后 ， 涂 刷 F Y T防水材料 ，然后撒布 S B S改性 沥青碎石封 层 ， 最后进行 中面层 A C 一 2 0 C和上面层 A C 一 1 3 C沥 青混合料摊铺 。 ( 1 ) 水 泥混凝土试块 的制作 由于室 内设备无法完全 模拟现场桥面板处 理 后 的效 果 ， 该试验 通过 在结构物外 置搭板 位置在 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 4 管理施工 城 市道桥 与防洪 2 0 1 4 年 9 月第 9 期 标 准的施工条件下 分别进行人 工凿除 、抛丸和精 铣刨 处理后 ， 采 用 1 0 0 m m钻简 进行取芯 ， 并 在室 内将芯样切割成要求尺寸后作 为水泥混凝土试件 。 ( 2 ) 桥面防水材料 的涂刷 为模 拟实际情况 ，在切 割后 的芯样试件 表面 涂刷 F Y T防水材料 ， 每个试 件防水涂料用量一致 ， 涂刷均匀 ， 一次性涂刷完成 。 ( 3 ) 涂刷 S B S改性沥青 为减 少封层碎石对试验结 果的影 响 ，该试验 中仅采用 S B S改性沥青作 为封层材 料 ，不进行 碎 石布设 。将 S B S改性沥青加热 到 1 7 0 ~ C 后 ， 在涂有 F Y I ’ 防水材料 的水泥混凝土芯样表 面进 行 S B S改 性沥青涂刷 ， 每个试件 防水涂料用 量一致 ， 涂刷均 匀 ， 一次性涂刷完成。 ( 4) 沥青混凝 土试件成型 j种桥面板处理方法主要 的效果就是对沥青 混合料的嵌挤作用 ， 故不能采用室内单独成型或现 场取芯 的沥青混凝 土试件 与水泥 混凝土试件进行 简单粘接。该试验采用专 门的模具( 见 图 1 ) ， 在水 泥混凝 土芯样上进行 A C 一 2 0 C中面层 马歇尔试件 成型 ， 保证两者 间的“ 热粘接 ” 。马歇尔试件按单 面 击实成型， 击实次数以马歇尔试件密度接近双面击 实的试件密度为准 ， 沥青混合料用量 以击实后接近 要求尺寸为准 ， 需要在马歇尔击 实前先确定击实试 件所需要 的沥青混合料质量和击实次数。 图 1 试验模 具和试 件成型 示意 图 表 1为该试验采 用 的 A C 一 2 0 C沥青混合 料级 配和油石 比。试件沥青混合料用 量和击实次数如 表 2所示。 表 2 马歇 尔击 实成型 沥青混合料 质量和 击实次数 2 ． 2 层问粘结性能评价试验方法 评价桥 面板 与沥青混凝土面层 问的粘结 力的 指标主要有层问抗剪强度和层间抗拉强度 。本文 分别通过 “ 4 5 o斜剪试验 ” 和“ 拉 拔试验 ” 进行层 间 抗剪和抗拉强度测试 。 2 - 2 ． 1 4 5 。 斜剪试验 4 5 。 斜 剪试验 是将 两结构层 的接 触面( 层 间 ) 放置于上 、 下试模之 间 ， 在上 面的试模顶 面施加正 压力 F， 压力 大小可 由力传感器测定 。当剪切面成 4 5 。角时 ， 则此正压力会沿 4 5 。角分解 ， 压力 分 解成两 个力 ， 一个 平行 于剪切 面 朋 ， 一个垂 直于 剪切面 。这样当 超过临界值时， 在垂直力和 水平力的综合作用下 ， 试件就会产 生剪切破坏 ， 可 模拟路面在行车荷载作用下桥面板与面层剪切作 用的情况 。4 5 。 斜剪示意如图 2所示 。 图 2 4 5 。斜剪试 验示意 图 2 - 2 _ 2 拉拔试验 拉拔试验是将两粘接 的结构 层试件上 、下部 采用专 门的拉拔 头进行粘接 ，采用拉力机进行垂 直力拉拔 当拉力 F超过一定值时 ， 两结构层 间的 表 1 中面层 A C． 2 0 ( 2沥青 混合料 级配 石油 I- U％ 下列方 L 筛／ mm通过 率／ ％ 2 6． 5 1 9 1 6 1 3 ． 2 9 ． 5 4． 7 5 2．3 6 1 ． 1 8 0 ． 6 0 ． 3 0． 1 5 0 ． 0 7 5 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 4 年 9 月第 9 期 城 市道桥 与防洪 管理施工2 0 5 粘结面开始拉裂 ，可评价两结构层试样间的抗拉 能力 。拉拔试验示意如图 3所示。 图 3 拉拔试 验示意 图 3 试验结果 3 ． 1 4 5 。斜 剪试验结果 不 同桥面板处理方法 4 5 。斜剪试验结果如表 3和 图 4所示 。 表 3 不 同桥面板处 理方法 4 5 。斜 剪试 验结 果 未 经处理 人工凿 毛 抛丸 l情铣刨 试 验结 果， 0． 5 8 3 MPa 图 4 不 同桥面板 处理方 法 4 5 。斜剪试 验结 果 通过 4 5 。 斜剪试验结果 ， 得到以下结论 ： ( 1 ) 三种桥面板处理方法对桥面板与沥青面层 间的抗剪能力有较大提高， 其中精铣刨效果最佳 ， 人工凿毛效果略优于抛丸处理 。 ( 2 ) 抛丸处治方法形成的混凝土表面 的光滑面 不 利于层间 的嵌挤 ，而人工凿 毛和精铣刨形成 的 粗糙 面更有利于层问的粘结 。 3 ． 2拉拔试验 不 同桥面板处理方法 拉拔试验结果 如表 4和 图 5所示 。 表 4 不 同桥面 板处理 方法拉拔试 验结果 V’_ 0 6 对 O 5 皋0 ． 4 O l n f ”’u 未尽处理’人工凿毛’ 丸 精洗刨 桥面板处理方 }芝 图 5 不 同桥面 板处理方 法拉拔试 验结果 通过拉拔试验结果分析 ， 得 到以下结论 ： ( 1 ) 三种桥面板处理方法对桥面板与沥青面层 间的抗拉能力均有一定的提高，但是人工凿毛方 法效果不佳， 抛丸和精铣刨效果相当， 明显优于人 工凿毛方法 。 ( 2 ) 影响拉拔试验结果的因素主要与结合面清 洁程度有 关 ，人工凿 毛方法对桥 面板的清洁效果 差， 不利于层间粘结。 抛丸和精铣刨粘结效果相当。 4经济效率和适用性分析 通过第 3节的试验结果分析 ，精铣刨施工的 效果最佳 ， 但是铣刨机设备租赁费和油耗较高 ， 从 经济性上考虑并非都适用 ， 需要综合考虑多方面因 素各种桥面板处理方法的优缺点及费用， 见表 5 。 从表 5可以得到 ： ( 1 ) 人工凿毛处理方法较为经济 ， 但是对桥面 板灰尘 、 浮浆等处理效果不佳 ， 层间抗拉强度低 ， 一 般不建议作为高速公路桥面板处理方法 ，可在 特殊条件下使用 。 ( 2 ) 抛丸处治。抛丸处治施工效率低、 单价高， 对灰尘 、 浮浆、 软弱部位清理效果好 ， 但是对于浮 浆较厚位置清理效果差，其对桥面板的处理整体 效果略低于精铣刨处理。抛丸处治具有机动、 灵活 的优点 ， 较适合于高速公路施 工时间零散 的情况 ， 适合于处理一些处理面积较小且施工 时间零散 的 结构物 。 ( 3 ) 精铣刨处理效果好 ， 但是费用高 ， 适用于 有 大面积工作 面( 2 0 0 0 m 以上 ) 或者对于一些表 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 6 管理施工 城 市道桥 与防洪 2 0 1 4 年 9 月第 9 期 面浮浆等较多， 抛丸处治效果差的桥面， 需要做好 施工计划 ， 尽量提高铣刨机的工作效率。 5 结语 ( 1 ) 三种桥面板处理方法对桥面板与沥青面层 间的抗剪能力有较大提高， 其中精铣刨效果最佳 ， 人工凿毛效果略优于抛丸处理。 ( 2 ) 三种桥面板处理方法对桥面板与沥青面层 间的抗拉能力均有一定的提高，但是人工凿毛方 法效果不佳， 抛丸和精铣刨效果相当， 明显优于人 工凿毛方法。 ( 3 ) 高速公路桥面板处理不宜采用人工凿毛方 法 ；对于一些施工面积小且施工时间零散的结构 物桥面处理 ， 宜采用抛丸处理 ； 对 于一些施工面积 大且抛丸处治效果差的结构物 ，宜采用精铣刨处 理 。 参考文献 『 1 ] J T G F 4 0 — 2 0 0 4 ， 公路沥青路面施工技术规范【 s ] ． 【 2 】2 罗宏俭．水泥混凝土桥面抛丸技术应用研究 [ J 】 ．中外公路 ， 2 0 0 9 ， 2 9 ( 1 ) ： 1 4 3 — 1 4 6 ． 【 3 ] 沈炬． 精铣刨——冷铣刨机的又一应用领域【 J ] ．筑路机械与施工 机 械化 ， 2 0 1 3 ( 4) ： 2 2 — 2 4 ． [ 4 】 冯俊领， 徐绍国． 沥青混合料剪切试验方法研究综述【 J J ． 公路 交通科技( 应用技术版 ) ， 2 0 0 9 2 ) ： 9 — 1 8 ． 【 5 】5 王笃喜． 水泥混凝土桥面沥青混凝土铺装防水粘结层的性能研 究【 D 】 ． 重庆： 重庆交通大学， 2 0 1 2 ． 世界最大跨度公铁两用桥黄冈长江大桥建成通车 世界上跨度最大的公铁两用桥黄冈长江大桥近日建成通车。 大别山革命老区与华中重镇武汉因此而 实现公路 、 铁路及轨道交通方面的全方位“ 无缝对接” 。 黄冈长江大桥全长 4 0 0 8 m， 设计为双层桥面， 下层为双线高速铁路， 上层为 4车道高速公路 ， 主桥采 用双塔双索面钢桁梁斜拉桥方案， 其主跨 5 6 7 m， 是目前世界已建和在建同类型桥梁中跨度最大的。 2 0 1 0年 2月动工兴建 的黄冈长江大桥 ， 是新建武汉至鄂东黄冈城 际铁路 、 黄冈至鄂 州高速公路 的共 用过江通道的控制性工程 ， 集公路、 铁路及城际铁路三位一体。 其建成通车后， 不仅武汉至黄冈只需 2 8 m i n 钟 ， 而且武( 汉) 英( 山) 、 大( 庆) 广( 州) 高速公路和武( 汉) 鄂( 州) 高速公路将全面实现对接。 黄 冈长江大桥 的建设 ， 创造 了 3项 国内桥梁施工新 纪录 ， 攻克 了 1 5项重大科技攻关项 目、 申报 了 1 3 项国家发明专利、 8 项实用新型专利 ， 在结构设计 、 施工技术和新材料研发等方面取得了丰硕的成果， 形成 了一整套具备 自主知识产权 的斜主桁钢桁梁斜拉桥建造技术。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m