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拋丸機施工工藝在大橋防水層施工的應用

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1、概述
  拋丸機施工是通過機械的方法把丸料(鋼丸或沙粒)以很高的速度和一定的角度拋射到工作表面上,讓丸料沖擊工作表面,然后在機器內部通過配套的吸塵器的氣流清洗作用,將丸料和清理下來的雜質分別回收,并且使丸料可以再次利用的技術。由于拋丸技術與裝備性能不斷提高,不但應用范圍逐步擴大,拋丸機配有除塵器,可做到無塵、無污染施工,既提高效率,又保護環境。該工藝大大提升橋面防水層的施工質量,延長橋面鋪裝層的使用壽命。
  松花江大橋全長1194.58m,橋面鋪裝采用8cmC50防水混凝土,經防水層處理后,上設10cm聚酯纖維改性瀝青混凝土,瀝青砼鋪筑寬度19m,東引橋鋪筑寬度13.25m,直引橋鋪筑寬度12.05m。為了克服防水層和面層以及橋面黏結強度不足而產生推移的病害,以及由于滲水甚至造成的混凝土疏松、脫落,鋼筋銹蝕,縮減橋面使用壽命,增加維護成本。針對傳統混凝土表面拉毛、鑿毛質量不均勻以及人為因素影響,通過采用使用混凝土表面拋丸施工工藝,做到混凝土表面的浮漿、雜質清理和清除干凈,并在清理的同時對混凝土表面進行了打毛處理,使其表面均勻,粗糙,大大提高防水層和混凝土基層的黏結強度。
  
  2、工藝原理
  通過拋丸機旋轉葉輪將相應粒徑鋼丸料以很高的速度(約50~70米/秒)和一定的角度(噴射角度可控制在30°~80°之間)拋射到工作表面上,讓鋼丸高速沖擊混凝土表面,借助于鋼丸的沖擊作用達到處理混凝土表面浮漿、附著物以及其他需要清理的物質,同時對混凝土表面形成相應粗糙度的一種表面處理的方法。打擊過表面的鋼丸、灰塵、雜質一同經歷反彈室離開儲料斗的上方。在配套外接大功率吸塵設備產生的負壓(負壓表指針控制在10以下)和本身撞擊的反彈作用下,經過儲料斗上方的別離裝置將丸料和灰塵別離,丸料進到儲料斗持續循環運用。雜質則經過銜接管進到除塵器,經過配套吸塵器的氣流清洗,將丸料和清理上去的雜質分別回收,而且使丸料能夠再次應用。拋丸機配有除塵器,可做到無塵凈化施工,既提高清理效率,又保護了環境。(見圖1)   
  圖1  磨料循環路徑:料斗存儲磨料→進入磨料控制閥→進人分丸輪→拋頭高速拋射→工件表面被清理→磨料反彈到回砂室→磨料被抽吸回料斗,這樣就實現了磨料的自動回收循環再利用。
   粉塵運動路徑:工件表面產生的粉塵及隨磨料→抽吸回料斗→經塵砂分離器分離出粉塵→吸塵管吸入除塵器→過濾掉粉塵后的空氣排放→粉塵環保處理。
  
  3、主要施工配置
  拋丸機(2-20DT):拋丸寬度550mm、行走速度0.5~33m/min、拋丸效率~400m2/h、功率22Kw。
  配套設備:吸塵器845DC、發電機、運輸車、拾丸器。
  配合施工人員:拋丸操作工、鋼丸回收員、吸塵器操作工、清掃員、駕駛員、管理員6~7人。
  
  4. 施工工藝流程及操作要點
  4.1 施工工藝流程如圖4.1 所示   施工工藝流程圖
  圖2 施工工藝流程圖  4.2 操作要點
  4.2.1 橋面初步清理
  清掃作業面,清除施工時留下的碎石、砂土、木屑等雜物。
  保證作業面干燥,個別有少量積水的地方可將積水掃除,讓其盡快風干。
  對高出作業面的混凝土固結體、松散的浮漿皮,提前人工鑿除。
  表面有鋼筋露出的地方,要切割清除,保證鋼筋高出作業面的高度不大于10mm。
  4.2.2 拋丸機的調試
  拋丸機現場進行試拋施工,在試拋過程中,檢測骨料的外露程度和表面粗糙度,根據測試結果,反復調整參數,確定正式施工的以下三個關鍵參數:
  a、控制和選擇鋼丸的大小和形狀;
  b、調整和設定設備的行走速度;
 
  快慢
  隨著處理速度的降低,表面清理的深度增加。一般拋丸在混凝土表面可以處理的深度在0.1-1mm。
  
  c、控制鋼丸的拋射流量。
  4.2.3 拋丸作業
  根據調試后采用重度拋丸,行走速度12~16m/min,丸料規格S390,鋼丸拋射量采用高檔,正式進行橋面的拋丸作業,并及時回收拋丸機拋頭處溢出的鋼丸。
  由于大面積施工,以及受機械行走和除塵管的限制,采用如下拋丸軌跡行走。行走作業面的接縫處保證至少留有5cm的搭接寬度。  拋丸軌跡圖
   圖3拋丸軌跡圖  拋丸過程應連續作業,在下次之前重拋將機械倒退30cm左右,重新開始拋丸。在在作業中需注意下列幾點:
  a、對設備狀態進行確認,每天檢查易損件磨損情況,保證易損部件完好。
  b、設備運轉正常,除塵電機轉向正確;
  c、及時清理除塵器內灰斗積灰,丸料和備件數量確保充足,;
  d 、反吹氣壓控制在5~6bar;
  e、拋丸時在接縫處設置一定的搭接,以保證拋丸面達到100%覆蓋;
  f、施工完成后對彈落到外部的鋼丸,應用磁掃把將其收回使用。
  
  5.質量要求及控制
  5.1拋丸處理表面粗糙度應滿足防水層露骨率要求,混凝土表面清潔無雜質、無浮漿、無疏松的骨料,用手觸摸有凸出感,用手錘輕輕敲擊,混凝土不起皮,骨料無松動。沒有達到要求,可以對工作面進行重復拋丸,做到表面粗糙度滿足要求。
  5.2用標準試塊對照板,對照比較確認混凝土粗糙度。拋丸后的混凝土表面粗糙度達到SP3-SP5,(混凝土表面粗糙度對照板,依次為輕度拋丸、中度拋丸、重度拋丸)。
  5.3測量拋打構造深度,可用鋪砂法測量,現場達到0.4-0.8。
  5.4施工覆蓋面要求達到100%,為了保證拋丸處理100%覆蓋面,對防撞墻根部10cm處、邊角和凹坑位置采用人工工具打磨,鋼絲刷進行清理。
  5.5拋丸施工中應由專門灰塵清理人員及時進行吸塵除灰,適時運出工地集中處理,避免造成二次污染。
  5.6拋丸處理的防水層出現裂縫、孔洞采用砂漿型環氧樹脂進行修補,并及時進行下道防水層施工。
  6.拋丸工藝特點
  橋梁防水層薄,混凝土強度高,拋丸處理的表面粗糙均勻,不會破壞原結構層和平整度,通過鋼丸高速點狀沖擊不會造成骨料的松動和裂紋產生,極大提高防水材料的附著和滲透效果,延長路面使用壽命,比較適合橋梁防水層的處理。
  松花江大橋防水混凝土拋丸施工處理現場
  拋丸工藝通過調整行走速度和進丸量以及鋼丸的選擇,可以得到相應的處理效果。
  拋丸機械配套完善,處理效率高。系統操作靈活,能夠做到處理覆蓋面100%。鋼丸回收和粉塵處理,具有經濟效益,又利于環境保護。
  與大型銑刨比較避免了對防水混凝土層結構損傷;比錘擊式鑿毛設備處理效率高;比小型銑刨裝置處理平整度要高。具有橋面防水層拋丸處理的特定優勢,改善了防水層施工質量,提高了橋梁的使用壽命,經濟效益和社會效益十分明顯。
  拋丸工藝應用面廣,除橋面鋪裝層外,還應用于新舊混凝土結合的工程、瀝青路面防滑處理、路面標線清理等。
  7、結語
  通過在松花江大橋防水混凝土的拋丸運用,施工處理粗糙度達到spa5標準、拋打深度大于1mm、施工覆蓋率達100%、處理面浮漿完全清除,均勻平整,質量優良。同時施工速度快,效率高,具有環保作用,具有很強的實用性和可操作性。

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