混凝土橋面拋丸及纖維增強防水黏結層施工控制

田昌會

（江蘇東南工程咨詢有限公司，江蘇　南京 210018）

0　引言

近年來，隨著我區交通建設的大發展，建設并通車了一批道路，通過對管養單位提供的資料分析，通車后道路中的大型橋梁，因交通量和重型車輛的增加，使用年限不長，橋面瀝青混凝土鋪裝層就出現了推移、坑槽等病害。由摩爾庫倫定理可知，出現此類橋面質量問題主要原因是由于橋面在垂直荷載及車輛緊急制動形成的巨大水平推力共同作用下，產生的剪切應力超出了瀝青與混凝土鋪裝層間抗剪強度。對此，增加防水粘結層的粘結力是解決問題的有效途徑之一。

1　方案介紹

為了盡快能避免上述混凝土橋面瀝青混凝土鋪裝層早期破壞，降低運營期養護成本，建設單位對某新建國省干道上的錫北運河大橋（橋梁全長791.62 m，橋面最大縱坡3%）、劉倉大橋（橋梁全長 526.32 m，橋面最大縱坡 3%），采用了AW P-2000纖維增強型防水涂料施工而成防水粘結層，防水等級Ⅰ級。

該纖維增強型防水涂料是通過在聚合物改性瀝青基橋面粘結防水涂料中加入纖維，與涂料施工時同步切割混合噴涂，使防水層中間形成一層纖維均勻亂相地與涂料結合的“胎基”，提高了防水涂層的抗硌破、抗裂和抗拉能力，提高了層間粘結強度、抗剪強度，完善了整體的防水效果，很好地解決了聚合物改性瀝青防水層抗硌破的難題，能有效地抵抗橋面微裂紋的擴展，有效地增加橋面層的使用壽命。為保證防水涂料與水泥混凝土鋪裝層間的粘結效果，避免混凝土面層存在油污、浮漿層清理不徹底、表面清潔度和粗糙度無法達到施工要求，微創裂縫不能采取有效處理等問題，方案中規定對混凝土橋面采用拋丸處理。

2　工藝原理

2.1　橋面混凝土拋丸工藝原理

噴砂拋丸技術是采用移動式噴砂拋丸設備，通過機械方法把丸料（鋼丸或鋼砂）以高速度和一定的角度拋射到工作表面，然后在機器內部通過配套吸塵器的氣流清洗作用，將丸料和清理下來的雜質分別進行回收，丸料在機器內部循環再次利用。機器配套除塵器，收集清理后的灰塵和雜質，整個施工過程保持無塵、無污染。

2.2　纖維增強防水黏結層工藝原理

通過在聚合物氯丁橡膠改性乳化瀝青基橋面粘結防水層中加入纖維，與防水層施工時同步切割混合噴涂，使在防水層中間形成一層胎基，以增強聚合物改性乳化瀝青防水粘結層的黏結力和內摩擦角，從而提高水泥混凝土與瀝青混凝土板塊層間黏結強度。

采用三層噴涂工藝，在第二層噴灑防水層時，采用同步切割施工工藝將增強纖維材料混合噴涂并附著于橋面水泥混凝土鋪裝層表面。大幅度提高了防水涂層的抗硌破、抗裂和抗拉能力，使防水層的整體抗剪強度明顯增強，完善了整體的防水效果。

3　工藝特點

3.1　拋丸工藝

這是一種與噴砂處理同類的表面處理工藝。它具有將構造物表面清除干凈、粗糙均勻，而不破壞原有構造的特性，其主要工藝特點包括：

（1）拋丸處理后的表面粗糙均勻，不會破壞原基面結構和平整度；

（2）可實現100%“創面”清理，完全去除浮漿、油污和起砂等，消除局部凸起；

（3）可使混凝土露骨，但同時不會造成骨料的松動和微裂紋，不會造成骨渣；

（4）能夠提前暴露混凝土的缺陷，如：收縮裂紋、小孔等，可及時采取修補措施；

（5）一次性施工，可將廢渣自動回收，不需清理，不污染環境。

3.2　纖維增強型防水黏結層工藝

其主要工藝特點包括：

（1）可提高橋面層的表面附著力，并具有強滲透力，滲透效果好；

（2）噴灑涂料時，采用特殊噴涂設備，同步將剪切的纖維噴射至橋面混凝土板上，噴灑功效快，且層間粘結性能好，提高了防水層的抗剪強度；

（3）由于氯丁橡膠改性瀝青原材料的加筋特性，可有效地抵抗水泥混凝土鋪裝層產生的細微裂紋；

（4）防水黏結層具有良好的抗老化性能，不因受高溫、碾壓、低溫、霜凍等作用而降低黏結抗剪和防水能力。

4　工藝流程

為保證施工的質量效果，確定工藝流程如圖1所示。

5　施工操作要點

5.1　AWP-2000型防水層施工準備

（1）橋面混凝土齡期必須在28 d以上，并驗收合格后方可進行拋丸作業。

（2）水泥混凝土鋪裝層表面預處理

a.應檢查混凝土表面外觀，確保橋面無露筋，突凸的混凝土包塊。若與之不符，對橋面上外露的鋼筋頭進行割除，對凸起的混凝土塊予以鑿除或采取打磨，對有較大坑洼處采用特制的環氧砂漿先修補填平，以確保基面的整體平整度，保證拋丸設備的行走暢通。

b.清理橋面砂粒、雜物，鋪裝層無空鼓、無油污。對表面油污必須清除干凈（推薦用清洗劑清洗）。

c.環境條件：環境溫度5～40℃；空氣相對濕度應≤85%；橋面混凝土含水率≤10%（質量比），不得有積水。

d.混凝土防水層的平整度應為3 m直尺檢測，不超過3～5 mm。

e.防撞墻嵌縫槽內必須將縫中浮漿、塵土、雜物等徹底清理干凈，用壓縮空氣吹清。

f.對于直線橋兩側泄水孔或曲線橋內側泄水孔附近，拋丸機無法清理到位處，應逐一對泄水孔前后1 m范圍內（寬度5～10 cm），進行人工或機械鑿平，保證泄水孔正常排除層間水或水泥混凝土與下面層層間水。

（3）進行技術交底

現場施工前，由工地主管召開班組會議，分配所有工地人員具體工作，布置當天施工任務及施工技術要點；由現場技術人員告知當天施工安全注意事項、文明施工注意事項等。

圖1　工藝流程圖

5.2　拋丸施工作業要點

（1）自動拋丸機進行打拋，以清除橋面的輕質浮漿和松散的混凝土。使用的磨料為鋼丸，可根據橋面打磨的厚度和效果確定鋼丸大小，使混凝土表面清潔度及粗糙度達到標準。

拋丸磨料必須清潔（不含油、雜物）、干燥，其性能應符合GB6484-86鑄鋼丸的要求。施工時所用的鋼砂、鋼丸等容易受潮，應妥善保管，嚴防受潮。

（2）在拋丸機起步階段時，應先按拋丸機的行走開關，使拋丸機先處于行走狀態下，再打開放丸閥門，以防止在起步位置拋丸時形成凹坑。

（3）拋丸機行走速度要調節適當，以保證達到粗糙度和清潔度的要求。采用多臺拋丸機并行直線連續拋丸方式，應根據施工工藝試驗確定工藝參數（如磨料的配比、機器的行走速度等）進行拋丸處理施工。

（4）在拋丸機拋丸過程中，保持勻速的速度行走，而拋丸機的行走速度與混凝土的表面硬度有直接關系。具體行走速度根據現場的試驗結果而定，一般控制在1.8～2 m/min，拋丸后的界面能符合要求。

（5）自動拋丸機行程控制。一般沿著橋面縱向往復進行，由于吸塵機的功率是恒定的，單次行走工作距離受限，也受吸塵管限制；吸塵管越長，對吸塵機所要形成的真空壓就要求越高，一般縱向拋丸不宜超過30 m。

（6）拋丸機吸塵器功率滿足要求即可，不宜太遠距離來回操作設備，否則很難控制行走路線，也容易產生重疊噴砂區或出現漏噴區。

（7）拋丸設備兩次施工行車道之間需搭接3～5 cm，應合理調節設備，使搭接部分與整體拋丸處理后的效果一致，無明顯結痕，保證拋丸處理后的表面平整度，以防止出現高低差等缺陷。

（8）處理去除深度及二次處理：根據待處理表面不同區域的不同狀況及浮漿層的厚度，確定拋丸處理的深度。根據施工需要可進行二次或多次處理。一般將處理去除深度控制在1～3 mm以內。

（9）粗糙度和清潔度。根據待處理表面的狀況，通過PLC控制調整參數，調配行走速度和進丸量，啟動拋丸設備，使用高速旋轉的拋頭將鋼丸高速地拋向混凝土表面，借助于砂丸的沖擊作用將其表面的浮漿打掉，確保拋丸處理后的表面有均勻的粗糙度和良好的清潔度。

（10）對無法用回收式真空拋丸機拋丸的邊角處等部位，應用手持式拋丸機補充處理，或采用角磨機進行打磨處理。在處理邊角時，要求沒有死角位置。

（11）清理工作。先進行人工清掃，再用水車沖洗干凈，再順風吹除積水和廢料。拋丸處理后的表面應注意保護，避免二次污染。下一道工序施工前應對檢驗合格的混凝土表面進行吹灰。

5.3　AWP-2000型纖維增強型防水黏結層操作要點

（1）橋面防水涂料施工采用國內先進型專業防水料噴涂車，其霧化程度高，噴涂面均勻。防水層進行三遍噴涂，能較好地保證防水涂膜均勻、平整、無夾層現象。

（2）底料（第1遍）：橋面清理干凈后噴涂第1遍涂料，以保證涂料能滲入混凝土基面毛細孔，使其具有較強的粘結力。

（3）二涂（第 2遍）：要待底涂實干（約 4 h）后才能噴涂第2遍涂料，以防止起鼓。噴涂必須均勻，在橋面不能有涂料堆積現象，也不能漏噴。機械噴涂時需要人工配合，噴涂時用特制噴涂設備，同時把纖維均勻地噴射在噴槍出料口，使得纖維和涂料均勻混合在一起，用量大約200 g/m2。

（4）面涂（第 3遍）：二涂實干（約 8 h）后進行面涂。最后噴涂時，應仔細檢查有無參差不勻或漏噴處并同時進行修補。最后確保整個基面無漏噴、起鼓處，防水涂膜厚度約1.0～1.2 mm。

（5）養生，交通管制：為防止攤鋪機和大噸位運輸車輛的輪碾對防水層的破壞，應注意以下幾點：

a.噴灑涂料并養護完畢后，履帶機行駛時不得側移，掉頭或急剎車；

b.噴灑涂料并養護完畢后，重載料車（≤35 t；不允許大噸位超載車上橋）行駛前應清除車輪上的雜物，使車輪保持干凈，行駛時不得側移，掉頭或急剎車；

c.應經試驗確認車輛行駛在防水層不發生粘輪、硌破防水層時，方可進行瀝青混凝土的攤鋪施工；

d.保證施工完的涂膜表面無灰塵、無砂石，防止車輪的碾壓而使砂石破壞防水涂膜；

e.經常檢查橋面防水涂膜，發現個別不均勻或被破壞處應及時修補。

5.4　施工注意事項

（1）作業環境條件：溫度5～40℃，相對濕度≤85%，陰雨天應停止施工作業。

（2）拋丸作業前混凝土表面油污等應用清洗劑清除，做到“一掃、二沖、三吹”，徹底清潔混凝土表面。

（3）經過拋丸處理的混凝土應無油污、雜物、浮漿層，骨料露出約40%以上，同時表面的粗糙度指標應達到50～150 μm。

（4）拋丸處理后的混凝土表面不宜外露時間過長，應及時與后續工序銜接。

（5）拋丸處理后的混凝土表面要做好保護，防止二次污染。

（6）噴涂施工應注意防止污染，防撞護欄應有遮擋。防水涂膜涂刷至防撞護欄與橋面混凝土接觸處向上5 cm，以防止橋面板與防撞護欄兩次澆筑而形成的接縫處滲漏。

（7）噴涂時安排技術熟練的工人，發現橋面涂膜不均勻處或破壞處應及時修補。

6　結語

該工程于2016年5月完成了橋面防水粘結層施工，經委托的第三方檢測機構現場實測，粘結力指標遠優于設計要求，達到了預期控制目標。總結整個施工工藝控制過程，拋丸施工及防水涂料的纖維噴灑是控制關鍵。文中相關的描述基本完善，可為類似工程提供有益參考。