何文華，區(qū) 樺，宗 煒,盧天翔

(中南安全環(huán)境技術(shù)研究院股份有限公司，武漢 430070)

在公路運(yùn)營過程中，尤其高溫天氣及重載交通條件下，水泥混凝土橋面瀝青鋪裝產(chǎn)生的剪應(yīng)力大于層間抗剪強(qiáng)度，導(dǎo)致層間剪應(yīng)力和拉應(yīng)力增大，從而產(chǎn)生車轍、推移、坑槽等一系列病害。

為提高水泥混凝土橋面板與瀝青混凝土鋪裝層之間的抗剪強(qiáng)度，可以采用性能優(yōu)異的防水粘結(jié)層，也可以采取措施提高水泥混凝土橋面板的粗糙度。按現(xiàn)行《公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTG D50—2017)：“水泥混凝土橋面板宜進(jìn)行銑刨或拋丸打毛處理，處理后橋面板構(gòu)造深度宜為0.4～0.8 mm”[1]，可以通過銑刨和拋丸消除橋面浮漿，達(dá)到形成所需構(gòu)造深度的目的，從而進(jìn)一步加強(qiáng)瀝青混凝土鋪裝層與水泥混凝土橋面板的粘結(jié)。又根據(jù)《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTG F40—2004)：“水泥混凝土橋面板表面應(yīng)作銑刨拉毛處理，清除浮漿，除去過高的突出部位”[2]。橋面處理的好壞直接影響防水層與橋面結(jié)合性能[3]，目前用于水泥混凝土橋面粗糙化處理的工藝通常有鑿毛、拋丸、銑刨等。

1 鑿 毛

1.1 工藝原理

鎢鋼合金鑿毛頭以高壓空氣作為動力，高速沖擊混凝土表面，通過不斷上下往復(fù)動作，在橋面板表面形成一定的構(gòu)造深度，不影響混凝土結(jié)構(gòu)及強(qiáng)度。鑿毛結(jié)束后，采用掃地機(jī)清理，再用吹風(fēng)機(jī)吹凈，灑水車沖洗之后施工防水粘結(jié)層。

1.2 工藝特點(diǎn)

采用手推式鑿毛機(jī)鑿毛橋面板可以處理包括邊角部位的整個(gè)橋面，但手推式鑿毛機(jī)需人工控制，效率不高，且施工過程鑿除的顆粒易濺射，危害操作人員安全，同時(shí)產(chǎn)生大量粉塵和附著物，易造成二次污染。施工后需清理粉塵和附著物，再用吹風(fēng)機(jī)吹凈。手推式鑿毛機(jī)及鑿毛后混凝土表面如圖1所示。

2 拋 丸

2.1 工藝原理

拋丸是指應(yīng)用拋丸機(jī)通過機(jī)械的方法利用離心力讓金屬丸料高速沖擊表面，剝離工作表面上的雜質(zhì)、附著物，拋丸后工作表面的丸料受到反彈，與灰塵、雜質(zhì)等一起在強(qiáng)烈的氣流裹攜下，一起回到分離系統(tǒng)[4]。利用拋丸可提高路面粗糙度和摩擦系數(shù)，提高橋面防水黏結(jié)層與橋面的粘結(jié)強(qiáng)度。拋丸機(jī)有手持式拋丸機(jī)和車載式拋丸機(jī)兩種，如圖2所示。

采用手持式拋丸機(jī)、車載拋丸機(jī)對橋面實(shí)施拋丸，車載拋丸機(jī)拋丸后的水泥混凝土表面具有更大的構(gòu)造深度，拋丸后的效果如圖3所示。

2.2 工藝特點(diǎn)

拋丸機(jī)具有如下特點(diǎn)：通過丸料與混凝土橋面接觸，不會造成混凝土的骨料松動和破壞，不會破壞原水泥混凝土橋面結(jié)構(gòu)及平整度；施工便捷、效率高，通過控制鋼丸料的形狀和尺寸、拋丸機(jī)行走速度、拋射流量等參數(shù)，保證混凝土表面粗糙度。

對于車載式拋丸機(jī)，其特點(diǎn)如下：拋丸裝置和吸塵系統(tǒng)一體式設(shè)計(jì)；帶自動反吹系統(tǒng)，保障連續(xù)工作，大容量儲灰斗大大降低清理時(shí)間；適合平整大面積作業(yè)，效率高；帶有報(bào)警提示等安全設(shè)施。

手持式拋丸機(jī)適合橋面夾層較少的水泥混凝土橋面板，車載式拋丸機(jī)更適用平整度較好的水泥混凝土橋面板。

3 銑 刨

3.1 工藝原理

銑刨是采用銑刨設(shè)備對原路面銑削后形成一定構(gòu)造深度的表面，消除路面結(jié)構(gòu)損壞的工藝。普通銑刨刀間距通常為12 mm、15 mm或18 mm，銑刨深度0～300 mm。精細(xì)銑刨是在普通銑刨工藝的基礎(chǔ)上將銑刨鼓更換為刀間距不大于8 mm的精銑刨鼓，銑刨深度0～100 mm[5，6]。

精細(xì)銑刨采用精細(xì)銑刨機(jī)在水泥路面上銑刨出具有細(xì)密紋理的表面，從而增加路面的摩擦力，提高鋪裝層和橋面的層間粘結(jié)強(qiáng)度。不同銑刨機(jī)銑刨鼓及精細(xì)銑刨效果如圖4所示。

3.2 工藝特點(diǎn)

精細(xì)銑刨與普通銑刨的區(qū)別主要體現(xiàn)在銑刨鼓。同一長度的銑刨鼓，精銑刨鼓刀間距小于普通銑刨鼓刀間距，精銑刨鼓刀具數(shù)量遠(yuǎn)大于普通銑刨鼓刀具數(shù)量，具體區(qū)別如表1所示。

表1 普通銑刨與精細(xì)銑刨的區(qū)別

相比目前常用的橋面粗糙化設(shè)備，精細(xì)銑刨機(jī)有以下特點(diǎn)：1)精細(xì)銑刨機(jī)處理浮漿效果更好，整個(gè)表面銑刨清理不留任何死角。2)精細(xì)銑刨機(jī)自帶橫坡縱坡找平儀，對橋隧因施工造成的橫向、縱向平整度可同步處理。3)精細(xì)銑刨機(jī)施工效率高，每天能夠處理近萬平方米，施工速度是一般拋丸的3倍。4)經(jīng)過精細(xì)銑刨后的水泥砼橋面具有更細(xì)密均勻的粗糙表面，可以增強(qiáng)水泥砼和瀝青面層的粘結(jié)，大幅提高瀝青鋪裝層的使用壽命。

4 不同工藝對比研究

結(jié)合實(shí)際工程，對鑿毛、銑刨、拋丸等技術(shù)處理后的水泥混凝土橋面進(jìn)行抗滑性能、力學(xué)性能檢測。在水泥混凝土橋面采用不同的粗糙化工藝處理，檢測構(gòu)造深度和摩擦系數(shù)；清理干凈之后在水泥混凝土橋面分別噴灑熱改性瀝青，通過20 ℃條件下的直剪試驗(yàn)和拉拔試驗(yàn)測試不同水泥混凝土橋面板粗糙化工藝處理后的剪切強(qiáng)度和拉拔強(qiáng)度?？够阅?、力學(xué)性能如表2所示。

表2 不同粗糙化工藝處理后水泥混凝土橋面抗滑性能、力學(xué)性能

通過表2可以發(fā)現(xiàn)，鑿毛、手持式拋丸機(jī)拋丸處理后，橋面構(gòu)造深度較小但均能滿足要求，變異系數(shù)相對較大，均勻性較差。

車載式拋丸機(jī)處理后橋面構(gòu)造深度變異系數(shù)小，均勻性更好，構(gòu)造深度適中，效率較高。

普通銑刨效果與水泥混凝土橋面平整度相關(guān)，銑刨后橋面構(gòu)造深度過大，均勻性較差，易出現(xiàn)“漏筋”現(xiàn)象。也容易出現(xiàn)溝槽，如不清除溝槽內(nèi)雜質(zhì)，在防水粘結(jié)層施工時(shí)碎石容易在溝槽內(nèi)堆積。

精細(xì)銑刨處理后，橋面構(gòu)造深度滿足要求，變異系數(shù)相對較小，均勻性較好，構(gòu)造深度適中，但難以處理邊角等重難點(diǎn)部位。精細(xì)銑刨對橋面平整度要求高，平整度較差的橋面容易出現(xiàn)漏銑現(xiàn)象。

考慮構(gòu)造深度及摩擦系數(shù)，不同水泥混凝土橋面應(yīng)采取不同的粗糙化方案。對于平整度較好的現(xiàn)澆梁水泥混凝土橋面鋪裝，采用精細(xì)銑刨工藝能夠保證橋面的粗糙度；而對于平整度稍差的預(yù)制梁水泥混凝土橋面鋪裝，適合采用車載式拋丸機(jī)拋丸；而對于水泥混凝土橋面的橋面邊角部位，精細(xì)銑刨和車載式拋丸機(jī)拋丸均難以有效處理，可以采用鑿毛或手持式拋丸機(jī)處理。

鑿毛處理后的剪切強(qiáng)度和拉拔強(qiáng)度高于拋丸后的剪切強(qiáng)度和拉拔強(qiáng)度。而精細(xì)銑刨和普通銑刨處理后的力學(xué)性能最優(yōu)。鑿毛處理后的界面由于構(gòu)造深度較大，粗糙度較大，單位面積上的接觸面積更大，也能提供更大的摩擦力和粘結(jié)力。手持式拋丸機(jī)拋丸之后的界面表面仍有部分浮漿，使防水材料與水泥混凝土橋面不能有效粘結(jié)，易造成剪切破壞。所以鑿毛處理后的層間粘結(jié)性能高于手持式拋丸機(jī)拋丸，但又低于車載式拋丸機(jī)拋丸。由于拉拔試驗(yàn)結(jié)果主要與防水粘結(jié)層性能以及界面接觸面積相關(guān)，銑刨尤其是精細(xì)銑刨處理后的界面，拉拔試驗(yàn)結(jié)果均較大。精細(xì)銑刨相比其他處理方式，既可提高界面的潔凈度，又能增加界面的接觸面積，因此同一防水粘結(jié)層采用精細(xì)銑刨具有更大的拉拔強(qiáng)度。

5 結(jié) 論

a.采用不同粗糙化工藝得到的水泥砼橋面的構(gòu)造深度、摩擦系數(shù)、粘結(jié)能力差異很大，在實(shí)際工程中應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況采取合適的粗糙化技術(shù)。

b.目前常用的粗糙化方案中，精細(xì)銑刨和車載式拋丸機(jī)拋丸的效果較優(yōu)，但難以處理邊角處。

c.采用鑿毛或手持式拋丸機(jī)效果一般，但能較好的處理橋面邊角部位。

d.對于現(xiàn)澆梁水泥混凝土橋面鋪裝，更適合精細(xì)銑刨工藝；對于預(yù)制梁水泥混凝土橋面鋪裝，更適合采用車載式拋丸機(jī)拋丸。