桥面砼抛丸与纤维增强防水粘结层施工工法

-1-水泥混凝土桥面喷砂抛丸及纤维增强防水粘结层施工工法1、前言随着交通量和重型车辆的增加,桥面铺装因粘结和防水问题引起的桥面铺装层早期破坏日益严重。目前，铺装前桥面板常用处理方式存在油污、浮浆层清除不能彻底，表面清洁度和粗糙度无法达到施工要求，微裂缝不能采取有效处理措施等问题，对桥面铺装层的耐久性都会存在质量隐患，已成为影响桥梁整体质量、外观、使用功能的发挥和诱发交通事故的一大因素。因此，桥面混凝土面板的处理和铺装粘结层防水效果对桥面的铺装层质量起到决定性的作用。混凝土桥面喷砂抛丸和柔性铺装结构设置完整的粘结防水系统，可提高桥面铺装层的质量和耐久性。喷砂抛丸可使桥面板表面形成均匀粗糙的表面，提高防水层和混凝土基层的粘结强度，能高效、安全、环保、可靠地实现混凝土桥面处理技术，也能够充分暴露混凝土的裂纹等病害，通过采用纤维增强防水粘结层施工技术，可以解决因层间粘结不良引起的桥面铺装层早期损坏问题和因桥面渗水而引起的局部损坏问题以及桥梁的结构破坏等问题。通过荆东路桥面、鄂东桥引桥桥面混凝土采用抛丸和纤维增强型防水层的施工实践，在不断总结成功经验、优化施工工艺的基础上形成了本工法。2、工法特点2.1喷砂抛丸工艺是一种全新的构造物表面清理打毛的方法，其可将构造物表层清除干净、粗糙均匀，而不破坏原有构造的独特特性。主要工艺特点：2.1.1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。2.1.2可实现100%“创面”清理，完全去除浮浆、油污和起砂等，消除局部凸起面。2.1.3可使混凝土露骨，但同时不会造成骨料的松动和微裂纹，不会造成骨碴。2.1.4能够提前暴露混凝土缺陷，对桥面混凝土存在的收缩裂纹等缺陷，可以及时采取修补措施。2.1.5一次性施工，可将废渣自动回收，不需要清理，没有环境污染。2.1.6同时达到宏观纹理和微观纹理要求，可适合各种防水涂装、铺装工艺。2.2纤维增强型防水粘结层具有以下比较突出的优点：2.2.1纤维增加型防水粘结层可提高桥面层的表面附着力，并具有强渗透力，渗透效果好。-2-2.2.2喷洒纤维增强型防水粘结层时，同步将剪切的纤维附着于混凝土板上，喷洒功效快，且层间粘结性能好，提高了沥青混合料铺装层的抗剪强度。2.2.3由于其氯丁橡胶改性乳化沥青原材料加筋的特性，可抵抗水泥混凝土调平层产生的小型龟裂纹和细纹裂痕。2.2.4可有效提高和沥青混合料的粘结效果，提高桥面铺装层的整体稳定性，提高抗车辙能力，使沥青混合料铺装层具有良好的高温稳定性和低温抗裂性能。2.2.4防水粘结层具有良好的抗老化性能，不因受高温、辗压、低温、霜冻等作用而降低粘结能力、抗剪能力和防水能力。3、适用范围本工法主要适用于桥面混凝土板表面处理和桥面防水层结构，也可用于改善隧道防滑、高速公路服务区加铺处理和机场维护等其他水泥混凝土板面层，加铺沥青混合料施工前对混凝土板的处理；另外也可用于钢桥面的除锈和抛毛。4、工艺原理4.1桥面混凝土抛丸工艺原理喷砂抛丸技术是采取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上，让丸料高速冲击工作表面，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的技术。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。4.2纤维增强防水粘结层工艺原理纤维增强型防水粘结层通过在聚合物氯丁橡胶改性乳化沥青基桥面粘结防水粘结层中加入纤维，与防水层施工时同步切割混合喷涂，使得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粘结力和内摩擦角，从而提高水泥混凝土与沥青混凝土板块层间粘结强度。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砼面板上，大幅度提高了防水涂层的抗硌破、抗裂和抗拉能力，使得混合料的整体抗剪强度明显增强，并完善了整体的防水效果，有效解决了聚合物改性沥青防水层抗硌破的难题，能够抵抗桥面微裂纹的扩展，有效的增强桥面层的使用寿命。5、工艺流程及操作要点5.1桥面喷砂抛丸与纤维增强防水粘结层施工工艺流程-3-桥面喷砂抛丸处理与纤维增强防水粘结层施工工艺流程见图1。图1施工工艺流程图5.2桥面喷砂抛丸操作要点5.1.1施工准备（1）喷砂设备进场，在混凝土桥面板进行喷砂抛丸处理前，将作业区域内桥面上堆放的小型机具和其他杂物清理干净，清理桥面堆积物，保持桥面无杂物和其他设备、辅料堆放，并对桥面上外露的钢筋头进行割除，对凸起的混凝土包块予以凿除或采取打磨，保持桥面整体平顺。检测、验收纤维增强防水粘结层喷洒喷砂抛丸施工桥面铺装层施工边角处修补喷砂数据采集桥面清理喷砂试验桥面验收裂缝处理桥面标高、平整度测量控制局部突凸处人工凿除废料清理、钢筋头清除施工准备补洒边角处喷洒第一遍（无纤维）喷洒第二遍（有纤维）喷洒第一遍（无纤维）-4-（2）环境条件：环境温度5～40℃，空气相对湿度应小于或等于90%，且桥面需保持干燥状态，遇下雨、结露等气候时，严禁进行桥面抛丸作业。（3）进行技术交底。现场施工前由工地主管现场召开班组会议，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，由现场技术员告知工人工地当天施工安全注意事项，文明施工注意事项等。5.1.2桥面混凝土喷砂施工前必须在桥面室外暴露至少28天以上,并且经验收合格后方可进行喷砂作业。5.1.3桥面混凝土平整度要满足要求，路面无空鼓、无油污、无化学污染并且干燥，以保证喷砂设备能正常行走；对部分凹凸比较严重，造成喷砂机无法通过的地方，应尽早进行及时的处理。5.1.4清理桥面砂粒、杂物，有油污位置进行特别处理，对较厚的浮浆和部分凸起，应先将浮浆、凸起部位进行凿除，再进行清扫。5.1.5在喷砂机起步阶段时，操作手应先按喷砂机的行走开关，让喷砂机先处于行走状态下，再打开放砂阀门，以防止在起步位置喷砂时形成凹坑。5.1.6采用自动喷砂抛丸机进行打砂，以清除路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，使路面清洁度及粗糙度达到标准。5.1.7自动喷砂机行程控制。一般是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，一般纵向喷砂长度不宜超过35m；所以一次施工距离越长，要求管线也越长，这样吸尘器的有效吸收、分离钢砂和灰尘的能力就会大大降低。5.1.8喷砂机吸尘器功率满足要求即可，不宜太远距离地来回操作设备，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。5.1.9喷砂机行走速度要调节适当，以保证在条件允许的工期内达到粗糙度和清洁度要求。采用多台抛丸机并行直线连续抛丸的方式，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；喷砂机喷砂过程中，保持匀速的速度行走，而喷砂机的行走速度与混凝土的表面硬度有着直接的关系，具体行走速度根据现场的试验结果而定，一般控制在7～12m/min，喷砂后的界面能符合要求。5.1.10边角位置采用角磨机做打磨处理，确保清除喷砂机不能到达位置的浮浆，角磨机安装4寸磨具，磨具（如钢丝刷、磨盘）的选择可根据混凝土基面来决定，混凝土基面质-5-地越硬，所选择的打磨磨具要求硬度也越高。打磨的速度一方面根据基面的好坏来决定，另一方面也取决于磨具打磨效果，对边角和凹坑的侵入度较好，在处理边角时要求没有死角位置，从而达到对边角的灰尘处理比较干净、彻底。5.1.11喷砂完一个工作段后由清理人员及时的用吸砂设备回收散落在喷砂面上的钢丸，并用吹风机将已经喷砂的表面的灰尘清理干净。为保证工作面上不遗留钢丸，清理的钢丸重新放进喷砂机的料斗中重新使用。使用吸砂设备时应纵向横向交叉多次回收，避免遗漏，尽量回收干净。吹风时，如果条件允许时，应尽量采取顺风工作，以避免吹风时扬起的灰尘对工人的健康造成危害，同时提高工作效率。5.1.12喷砂抛丸清理施工(1)抛丸设备两次施工行车道之间需要搭接3～5cm，根据工程的具体特点和施工需要，合理调节设备，使搭接的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，以防出现高低差等缺陷。(2)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，一般将处理去除深度控制在1～3mm内；(3)废料处理。在吸尘器中积满废料后，将废料倒入蛇皮袋中，在桥面上设置一个区域集中堆放。待废料较多时，利用吊车将废料吊放至自卸车上，运输至指定地点掩埋。处理彻底的桥面混凝土板见图2。图2喷砂前后对比图注：左半部分为喷砂前的效果，右半部分为喷砂处理后的效果。5.3纤维增强防水粘结层操作要点5.3.1水泥混凝土桥面防水粘结层设计标准采用纤维增强聚合物改性沥青防水粘结层，如图3所示。聚合物氯丁橡胶改性沥青防水粘结层为棕褐色或黑褐色液体，经搅拌后无凝胶、结块，呈均匀状态。-6-沥青铺装层纤维增强防水涂料（三涂）基面抛丸喷砂清理桥面混凝土面层图3水泥混凝土桥面防水粘结结构层示意图5.3.2桥面防水层应覆盖整个混凝土桥面，桥面防水层施工必须采用机械喷涂方式，防水涂膜厚度约在1.0～1.2mm。5.3.3防水层应具有良好的耐久性，至少应有不低于桥面沥青铺装层使用年限的寿命，并能适应该桥动荷载抗压、抗拉的特点,具有良好的防水性能和粘结性。5.3.4在环境条件0℃～80℃范围内，仍能满足以上要求，同时，在经受沥青混凝土层摊铺温度160℃以上时，不影响其老化，确保其长期耐久使用性能，防水涂层与其上沥青混凝土铺装层应有相融性，二者之间的粘结力不低于沥青混凝土铺装层与混凝土桥面板之间的粘结力，且能有效地避免车辆制动产生的冲击和引起的铺装开裂。5.3.5防水粘结层由纤维增强防水材料组成，防水涂层对混凝土桥面板亦应具有良好的粘结性，以保证沥青铺装层粘结力的需要，并在粗糙桥面板上具有良好的密贴性，防水层粘结后不得夹有空气层或空鼓现象。5.4喷洒纤维增强防水粘结层施工5.4.1桥面防水涂料施工必须采用专业的防水涂料喷涂设备，要求雾化程度高，喷涂面须均匀，流量可以调节。5.4.2防水层采取三遍喷涂，其中第二层为纤维增强层喷涂，其余二层为单独涂料喷涂，这样能够很好地保证防水涂膜均匀、平整、无夹层现象。5.4.3底涂（第一遍）。桥面清理干净后喷涂第一遍涂料，以保证涂料能渗入混凝土基面毛细孔，使其具有足够大强度的粘结力。5.4.4喷涂第二遍涂料。待底涂实干（约4小时）后，才能喷涂第二遍涂料，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，同时把纤维均匀的喷射在喷枪的出料口，使得纤维和涂料均匀混合纤维增强桥面粘结防水涂料桥面粘结防水涂料AWP-2000F纤维增强桥面粘结防水涂料桥面粘结防水涂料-7-在一起，用量大约为200g/m2。5.4.5第二涂实干（约4小时）后进行面涂（第三遍）。最后一次喷涂时，仔细检查有无参差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，防水涂膜厚度约在1.0～1.2mm。第二遍喷涂纤维见图4,喷洒结束后效果见图5。图4纤维增强防水粘结层喷洒第二遍(加纤维)图5防水粘结层喷洒结束后桥面效果5.4.6施工注意事项(1)作业的环境条件：温度5～40℃、相对湿度≤90%，阴雨天应停止作业。(2)抛丸作业前，混凝土表面严重的油污和尘土等附着物用清洗剂及工具清除。(3)经过抛丸处理的混凝土表面应无油污、杂物、浮浆层，骨料露出40％以上，同时表面的粗糙度指标达到50～150μm。(4)抛丸处理后的混凝土表面不宜外露时间过长，应使其后续工序与抛丸施工实行衔接。(5)抛丸处理后的混凝土表面要做好保护，防止二次污染。(6)后续施工应在抛丸处理后尽快进行，以免处理后的表面被再次污染。(7)喷涂施工时要注意防止污染，防撞栏处要有挡板遮挡。防水涂膜必须涂刷防撞墙与桥面接触里面处向上5cm，以保证因桥面板与防撞墙两次浇注而形成接缝渗漏。(8)喷涂时要安排