道橋防水施工路基面病害與對(duì)策研究綜述

道橋防水施工路基面病害與對(duì)策研究綜述

1道橋路基面相關(guān)問(wèn)題的探討道橋防水施工場(chǎng)地的處理是影響道橋路橋路地板的質(zhì)量和路地板上瀝青路地板的質(zhì)量的重要因素之一。近年來(lái)，它引起了道橋的科研、設(shè)計(jì)、建造、施工、管理和維護(hù)。道橋路基面防水質(zhì)量關(guān)系到道橋使用的壽命,因?yàn)樗臐B入會(huì)使道橋水泥混凝土里的鋼筋銹蝕,導(dǎo)致水泥混凝土脹裂和路橋結(jié)構(gòu)的破壞;而鋼箱式橋梁由于水的腐蝕造成鋼結(jié)構(gòu)強(qiáng)度破壞更是顯而易見(jiàn)。道橋防水層下與道橋路基面粘結(jié),上與瀝青路面鋪裝層粘結(jié),因此道橋防水層與路基面的粘結(jié)質(zhì)量還影響到瀝青路面鋪裝層的質(zhì)量。我國(guó)高速公路和道橋建設(shè)飛速發(fā)展的二十多年來(lái),高速公路和道橋?yàn)r青路面鋪裝層開(kāi)裂、起殼等質(zhì)量問(wèn)題層出不窮。相對(duì)道橋防水、防腐質(zhì)量對(duì)道橋結(jié)構(gòu)和壽命的影響,瀝青路面鋪裝層質(zhì)量問(wèn)題發(fā)生的周期較短且頻繁,長(zhǎng)則兩三年,短的甚至幾個(gè)月就可能發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。這些質(zhì)量問(wèn)題往往暴露在表面直觀易見(jiàn),既直接影響了道橋的使用,也最容易聽(tīng)到管理、養(yǎng)護(hù)和使用部門(mén)的意見(jiàn),因而較防水、防腐質(zhì)量更加受到重視。近幾年來(lái),有關(guān)道橋?yàn)r青鋪裝層病害與對(duì)策方面的論文和研究報(bào)告常見(jiàn)于公路、交通、橋梁領(lǐng)域的各種報(bào)刊、學(xué)術(shù)會(huì)議上。其中對(duì)道橋?yàn)r青路面質(zhì)量問(wèn)題所產(chǎn)生原因的分析,有理論、設(shè)計(jì)、構(gòu)造、施工、使用等多個(gè)方面,其中道橋防水施工時(shí)水泥混凝土基礎(chǔ)表面的浮漿清理不夠甚至沒(méi)有清理,被認(rèn)為是最主要原因之一。關(guān)于道橋防水施工中的路基面處理,無(wú)論是從我國(guó)道橋建設(shè)多年經(jīng)驗(yàn)的積累來(lái)看,還是借鑒國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家的經(jīng)驗(yàn),無(wú)論是從防水層質(zhì)量,還是從瀝青鋪裝層質(zhì)量來(lái)考慮,都應(yīng)該是不可缺少的工序,但至今仍有許多爭(zhēng)議。爭(zhēng)議之一是道橋防水施工前路基面是否需要處理。至今,在我國(guó)32個(gè)省、市、自治區(qū)里建造的道橋,有的進(jìn)行路基面處理,有的仍不進(jìn)行處理。爭(zhēng)議之二是采取何種工藝方法和設(shè)備進(jìn)行處理。這個(gè)爭(zhēng)議甚至存在于我國(guó)不同的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中。我國(guó)《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTGF40—2004)第10.4.3明確規(guī)定,水泥混凝土橋面板應(yīng)作銑刨拉毛處理,清除浮漿,除去過(guò)高的突出部位。而正在制定中的《城市橋梁橋面防水工程技術(shù)規(guī)程》明確規(guī)定采用拋丸處理工藝。在實(shí)際施工中大多數(shù)已接受和采用拋丸處理工藝,也有的選用銑刨處理,有的選用鑿毛處理,有的可能選用其他設(shè)備和方法處理,有的還采用濕拉毛處理(即在水泥混凝土路基澆筑后的初凝階段使用鋼絲刷進(jìn)行拉毛處理)。爭(zhēng)議之三是道橋路基面處理的深度標(biāo)準(zhǔn)。正在制定中的《城市橋梁橋面防水工程技術(shù)規(guī)程》規(guī)定,涂料防水施工方式橋面混凝土基層粗糙度在0.5~1.0mm,卷材防水施工方式橋面混凝土基層粗糙度在1.0~1.5mm,但因規(guī)范尚未正式頒布實(shí)施,用戶(hù)要求仍有所不同。在一些論文和報(bào)告中,有的主張打毛或拉毛10mm,有的主張5mm,有的主張1~2mm,有的則從露骨率角度(一個(gè)可反映表面浮漿去除程度的指標(biāo))來(lái)提出要求。上述爭(zhēng)議說(shuō)明人們對(duì)道橋防水施工路基面處理的目的和意義仍在認(rèn)識(shí)和探討過(guò)程中。筆者經(jīng)與相關(guān)專(zhuān)業(yè)人士請(qǐng)教討論,認(rèn)為道橋路基面處理的目的和意義有如下幾點(diǎn):1)通過(guò)處理增加道橋路基面的粗糙度,以增加道橋路基面與道橋防水層和瀝青路面鋪裝施工后的粘結(jié)力。道橋防水施工路基面處理的粗糙度和深度并非越大越好,而是要適合所選用防水材料的需要。一般來(lái)說(shuō),選用防水卷材與選用防水涂料對(duì)粗糙度和深度的要求不同,甚至不同規(guī)格的防水卷材、不同品種的防水涂料對(duì)路基面粗糙度和深度的要求都可能不同。這點(diǎn)在正在制訂的有關(guān)規(guī)范中已有所體現(xiàn)。例如規(guī)定道橋防水卷材對(duì)粗糙度和深度的要求為1~1.5mm,道橋防水涂料對(duì)粗糙度和深度的要求為0.5~1mm等等。2)通過(guò)處理去除道橋水泥混凝土路基表面的浮漿,以提高道橋路基面與道橋防水層和瀝青路面鋪裝的粘結(jié)強(qiáng)度。浮漿是水泥混凝土體系中強(qiáng)度最薄弱的層面,通過(guò)處理去除路基面的浮漿,露出一定比例的石子骨料,使路基面的強(qiáng)度大大增加。這些浮漿如不有效去除將影響防水層和瀝青路面鋪裝層的質(zhì)量。3)通過(guò)處理暴露水泥混凝土路基面的缺陷,提高道橋防水的功效。道橋水泥混凝土基礎(chǔ)在干燥、固化的過(guò)程中,可能產(chǎn)生許多細(xì)微裂紋。這些裂紋隱于路基面的浮漿里,通過(guò)打毛處理使這些裂紋暴露出來(lái),以便防水層能直接滲透、封堵。否則防水層施工于浮漿上,一旦浮漿碎裂或脫落,則水可能沿裂紋滲入混凝土內(nèi)部腐蝕鋼筋進(jìn)而影響道橋防水的質(zhì)量和壽命。道橋水泥混凝土路基面處理的意義和要求,直接關(guān)系到采用何種工藝方法和設(shè)備。而這些設(shè)備大多較昂貴,這直接影響相關(guān)施工單位采購(gòu)設(shè)備的決心,也直接影響設(shè)備研發(fā)企業(yè)研發(fā)何種設(shè)備的決心。2道橋防水施工及基礎(chǔ)設(shè)施連接2.1分離廢物處理2.1.1鋼丸的回收利用拋丸是指通過(guò)機(jī)械的方法將鋼丸以很高的速度和一定的角度拋射到被處理表面上,達(dá)到對(duì)被處理表面進(jìn)行處理的效果。處理后的鋼丸和從被處理表面上清理下來(lái)的物質(zhì)一起,在反彈作用和配套吸塵設(shè)備氣流的作用下一起經(jīng)回收通道返回儲(chǔ)料箱,在儲(chǔ)料箱內(nèi)鋼丸和被清理物質(zhì)(灰塵、雜質(zhì)等)被分離開(kāi)來(lái),鋼丸繼續(xù)在機(jī)器內(nèi)部循環(huán)使用,灰塵、雜質(zhì)等隨吸塵設(shè)備的氣流進(jìn)入集塵箱。拋丸處理可通過(guò)控制鋼丸的流量、行走速度以及選擇鋼丸的粒徑大小形狀等獲得不同的拋射強(qiáng)度,最終獲得不同的表面處理深度和效果。2.1.2道橋路基表面處理1)可以去除水泥混凝土表面浮漿和起砂層;2)可以打開(kāi)混凝土表面的毛細(xì)孔和細(xì)微裂紋,有利于防水封閉劑或防水層滲入混凝土內(nèi);3)可以暴露混凝土缺陷;4)易控制處理表面的深淺和粗糙度,得到粗糙均勻又干凈的表面;5)既可用于水泥混凝土道橋路基的表面處理,又可用于鋼箱式道橋路基表面處理(除漆除銹);6)施工過(guò)程中無(wú)灰塵,實(shí)現(xiàn)了環(huán)保施工。近幾年來(lái),特別是近三年來(lái)拋丸處理工藝已成為道橋防水路基面處理采用最廣泛的工藝方法,特別是鋼箱式橋梁瀝青路面鋪裝前,對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的防腐施工中的表面處理,拋丸工藝幾乎是唯一的方法。2.1.3發(fā)達(dá)國(guó)家道橋建設(shè)歷史和現(xiàn)狀道橋路基面處理所使用的移動(dòng)式拋丸機(jī)發(fā)明于上世紀(jì)70年代的歐、美國(guó)家,至今已有三四十年的歷史,在許多發(fā)達(dá)國(guó)家的道橋建設(shè)中早已普遍推廣使用。大約上世紀(jì)90年代中期移動(dòng)式拋丸機(jī)進(jìn)入我國(guó),開(kāi)始時(shí)主要用于船甲板除漆除銹和地坪涂層工程的水泥混凝土地面處理,近幾年才逐步推廣應(yīng)用于我國(guó)的道橋防水施工路基面處理。2.2worm測(cè)量和處理銑刨處理按銑刨設(shè)備的不同分大型銑刨處理和小型銑刨處理。2.2.1紋、車(chē)轅的清除大型銑刨機(jī)實(shí)際上是路面銑刨機(jī)(見(jiàn)圖1),原主要作為公路及城市養(yǎng)護(hù)的專(zhuān)用設(shè)備,主要應(yīng)用于公路、機(jī)場(chǎng)、碼頭等瀝青混凝土路面的開(kāi)挖、翻修以及瀝青路面擁包、油浪、網(wǎng)紋、車(chē)轍的清除,現(xiàn)被用來(lái)作為道橋防水施工路基面處理。路面銑刨機(jī)具有較強(qiáng)的銑刨能力,其銑刨寬度可達(dá)0.5~2m以上,銑刨深度最大可達(dá)300mm,功率則從三四十kW到四五百kW。一般用于道橋防水施工路基面處理多用銑刨寬度在0.5~1m的機(jī)型。路面銑刨機(jī)處理路基面的效果:1)銑刨紋路粗、深度大,具有足夠的粗糙度,有方向性;2)可有效去除水泥混凝土路基面的浮漿;3)處理速度快,工作效率高;4)所用設(shè)備較龐大,銑刨深度不易掌握、銑刨過(guò)深時(shí),可能傷及骨料石子,使之松動(dòng)。2.2.2小型銑由混凝土地面導(dǎo)向的刀小型銑刨機(jī)(見(jiàn)圖2)從結(jié)構(gòu)到原理都與大型的路面銑刨機(jī)有很大的不同。小型銑刨機(jī)的結(jié)構(gòu)由機(jī)體、動(dòng)力及控制電器、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、刀鼓、刀桿、刀片組等組成。其工作原理是:由電機(jī)或汽油機(jī)帶動(dòng)刀殻以一定的速度轉(zhuǎn)動(dòng),一般刀殻上安裝有3~8根刀桿,每根刀桿上裝有1組銑刨刀片,刀片的中心孔尺寸一般比刀桿尺寸大3~5mm,這就使得刀桿帶著銑刀片組沿刀鼓的圓周高速轉(zhuǎn)動(dòng),當(dāng)銑刀片的刀尖與地面接觸時(shí)產(chǎn)生打擊作用,由于刀片中心孔與刀桿之間存在3~5mm的間隙,因此刀片對(duì)地面的打擊時(shí),刀片的運(yùn)動(dòng)具有一定的自由度,打得過(guò)則過(guò),打不過(guò)則讓。小型銑刨機(jī)對(duì)混凝土地面的銑刨深度在0~3mm左右。小型銑刨處理效果:1)銑刨粗糙度較大,但有方向性;2)去除部分浮漿,但不易徹底清除浮漿;3)與吸塵設(shè)備配套,也可獲得干凈的表面;4)設(shè)備較小,處理速度較慢,一般作為拋丸處理的輔助設(shè)備處理邊角。2.2.3自由度銑削出片、加拋丸機(jī)這種銑刨機(jī)(見(jiàn)圖3)完全是從小型銑刨機(jī)發(fā)展而來(lái),其刀鼓、刀桿、刀具基本與小型銑刨機(jī)結(jié)構(gòu)相同。不同之處是其刀鼓除沿圓周方向高速轉(zhuǎn)動(dòng)外,刀鼓的軸向還有水平旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),加上整機(jī)的行走運(yùn)動(dòng),使刀片對(duì)道橋路基面的沖擊軌跡無(wú)方向性,再配以吸塵設(shè)備,其打擊效果比較接近拋丸效果。三自由度銑刨處理效果:1)可以干凈徹底地去除表面浮漿和起砂;2)可獲得較均勻粗糙的表面;3)可以打開(kāi)混凝土表面的毛細(xì)孔,使封閉劑或防水層滲入混凝土;4)可與吸塵設(shè)備配套獲得干凈的表面;5)效率較高。2.3道橋防水施工的降低鑿毛機(jī)(見(jiàn)圖4)也是公路、橋梁、隧道等水泥混凝土基面處理常用的一種設(shè)備,特別是在水泥混凝土路面、側(cè)立面、頂面、水平面施工和后期維修加固中,可提高水泥混凝土表面的附著力,增加新老水泥混凝土的結(jié)合度,保證水泥混凝土公路澆筑形成一個(gè)整體;也可用于道橋防水施工路基面的鑿毛處理,避免橋面的瀝青鋪裝層路面產(chǎn)生龜裂和變形。鑿毛機(jī)大部分是氣動(dòng)的,在氣壓的驅(qū)動(dòng)下,活塞在缸體中高頻往返運(yùn)動(dòng),從而帶動(dòng)鑿毛頭及針頭上下沖擊水泥混凝土表面。目前鑿毛機(jī)的沖擊頻率一般每分鐘2000~3000次左右,最高可達(dá)每分鐘8000次,每小時(shí)施工可達(dá)30~50m2。用于水泥混凝土路基面的鑿毛機(jī)類(lèi)型分為手持式、手扶推拉式和自行式三大類(lèi)。按鑿毛頭的數(shù)量又可分為單頭、二頭、三頭、四頭、五頭、六頭、七頭、八頭、十一頭等。鑿毛機(jī)的處理效果可獲得均勻的和較高的粗糙度,有效清除浮漿,但處理速度較慢、工作效率低。鑿毛機(jī)的處理效果基本接近拋丸處理。2.4高壓水沖洗地面處理高壓水地面沖洗處理設(shè)備(見(jiàn)圖5)由高壓水噴射裝置和真空回收系統(tǒng)、自動(dòng)行走裝置等組成。通過(guò)調(diào)整高壓水對(duì)地面的噴射角度、噴射強(qiáng)度以及行走速度,獲得滿(mǎn)意的地面處理效果。其真空回收系統(tǒng),可回收噴射處理時(shí)產(chǎn)生的污水,使被處理地面清潔。國(guó)內(nèi)某航空跑道公司引進(jìn)的高壓水沖洗地面處理設(shè)備,主要用于機(jī)場(chǎng)跑道除膠。作為機(jī)場(chǎng)跑道除膠設(shè)備,它可較理想地除去飛機(jī)起降時(shí)劇烈摩擦粘附于跑道上的輪胎痕跡,也可用于路橋基面去除浮漿和增加粗糙度的處理。2.5增加防水層的粘結(jié)度道橋水泥混凝土路基澆筑后,在初凝階段使用鋼絲刷進(jìn)行表面拉毛,這樣可增加路基表面的粗糙度、增加防水層的粘結(jié)力;缺陷是浮漿完全未清除,留下浮漿層可能碎裂的隱患。另外水泥混凝土在初凝階段強(qiáng)度還很低,濕拉毛可能使靠近面層的石子骨料松動(dòng),甚至使表面產(chǎn)生松散層,影響表面強(qiáng)度質(zhì)量。幾年前,我國(guó)建造的道橋路基很多都采用這種工藝。2.6鋼絲刷表面浮灰在我國(guó)道橋路基面處理工藝發(fā)展過(guò)程中,曾采用過(guò)裝有金剛刀頭的圓盤(pán)式地坪磨削機(jī)或在磨削機(jī)圓盤(pán)上安裝鋼絲刷對(duì)路基面進(jìn)行打磨處理的方式,但這種方式一般只能去除少量的表面浮灰,基本無(wú)粗糙度可言。也曾使用過(guò)甩錘式鑿毛處理。這種設(shè)備是在一個(gè)軸上,安裝有若干個(gè)甩錘,當(dāng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)帶動(dòng)甩錘對(duì)地面進(jìn)行鑿毛,但這種工藝鑿毛的密度不夠,去除浮漿和增加粗糙度的效果均不理想。2.7道橋材料的選擇應(yīng)用相比較而言,上述各類(lèi)道橋路基面處理設(shè)備與工藝,以移動(dòng)式拋丸機(jī)的拋丸處理為最優(yōu),其拋丸處理的鋼丸以散射狀態(tài)對(duì)道橋路基面進(jìn)行處理,處理密集、無(wú)遺漏;處理后的表面形貌自然,浮漿清除徹底。最大的優(yōu)點(diǎn)是粗糙度和深度易控制,可根據(jù)需要調(diào)節(jié),可以使粗糙度和深度與所選用的防水材料有最佳的契合。拋丸機(jī)也是唯一既能滿(mǎn)足水泥混凝土道橋路基面處理要求,又能滿(mǎn)足鋼箱式橋梁路基面處理要求的設(shè)備。拋丸作為道橋路基面處理工藝在美、歐等發(fā)達(dá)國(guó)家已使用多年,在我國(guó)自2006年以來(lái)得到推廣,并正在迅速發(fā)展。其次,小型銑刨機(jī)也是使用較廣泛的設(shè)備和工藝,經(jīng)常與拋丸機(jī)配合使用;三自由度銑刨機(jī)也有較好的處理效果,但這種設(shè)備在我國(guó)尚不多見(jiàn)。3一些意見(jiàn)3.1加強(qiáng)研究,轉(zhuǎn)變觀念道橋防水施工路基面處理,是否必要和必須?應(yīng)采用何種工藝?應(yīng)統(tǒng)一認(rèn)識(shí)。道橋路基面處理是從發(fā)達(dá)國(guó)家傳入我國(guó)的,但目前我國(guó)各省、市、自治區(qū)的做法與認(rèn)識(shí)不統(tǒng)一。學(xué)習(xí)國(guó)外的經(jīng)驗(yàn)不應(yīng)只是盲目照搬,還應(yīng)加強(qiáng)理性方面的分析和論證,必要時(shí)應(yīng)通過(guò)實(shí)踐來(lái)驗(yàn)證。例如,應(yīng)研究道橋路基面處理與不處理對(duì)其與防水層粘結(jié)力、粘結(jié)強(qiáng)度的影響,對(duì)混凝土抗腐蝕和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的影響,不同處理工藝對(duì)上述問(wèn)題的影響。實(shí)驗(yàn)中還應(yīng)盡可能模擬道橋?qū)嶋H使用和受力的環(huán)境,以便使實(shí)驗(yàn)結(jié)果接近實(shí)際情況。3.2準(zhǔn)規(guī)范的內(nèi)容對(duì)于道橋防水施工路基面的處理,我國(guó)現(xiàn)有道橋設(shè)計(jì)、施工的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中,許多根本沒(méi)有反映,有的則是一帶而過(guò)、規(guī)定不夠詳細(xì),也有的在不同規(guī)范中規(guī)定了不同的工藝方法。這使得我國(guó)各省、市、自治區(qū)對(duì)道橋路基面的處理不盡相同,有