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水泥混凝土路面抛丸机施工技术详解

文章出处:青岛华盛泰 编辑:admin 发表时间::2015-08-22
摘要:研究了抛丸机在不同抛丸量条件下对水泥混凝土路面抗滑构造恢复施工效果的影响,得出随着抛丸量的增大,水泥混凝土路面的构造深度和摆式摩擦系数均随之增大,平均单位面积磨损量和磨损后残留构造深度均随之降低,说明水泥混凝土路面的抗滑性和耐磨性均随之增强,使用耐久性随之有所降低。因此,在实际工程中应选择适当的抛丸量。

   随着交通量及轴载的不断增大,水泥混凝土路面在使用过程中出现表面抗滑功能丧失的现象,尤其在弯道和陡坡处,路面被磨光磨平,大大降低了路面的抗滑性能,造成巨大的安全隐患。为了恢复路面的抗滑构造,可以采用抛丸处理。但是,目前抛丸机的应用大多凭经验进行操作,对其施工效果评价没有统一的标准。同时,随着新建道路趋于饱和,路面逐步转入养护和改建阶段,迫切需要对抛丸机恢复水泥混凝土路面抗滑构造的效果评价提供理论依据。针对上述问题,该文对水泥混凝土路面用抛丸机增强水泥混凝土路面抗滑构造的效果进行了研究。

1、水泥混凝土路面用抛丸机介绍:
   抛丸机是一种利用高速弹丸清理或强化物体表面的设备,最早应用于金属的除锈,近3年才逐步在交通工程中应用推广。主要用于高速公路、桥梁、隧道、机场跑道以及市政道路等表面的抗滑构造处理,同时还广泛应用于基层的防水构造处理中。现阶段国内市场上的抛丸机种类按结构形式大体可以分为两种:单拋头和双拋头,如图1所示。水泥混凝土路面上使用的抛丸机抛丸直径一般为1.2mm,有效清理宽度最大可达到600mm,表面清理效率可达到300m2/h,其构造深度在0.1~10mm范围内。其配套的吸尘器可以将水泥混凝土表面一次清理干净,有利于操作人员的健康和环境保护。

   试验时从水泥混凝土路面的构造深度、摆式摩擦系数、耐磨性及耐磨标准转数后的构造深度4个方面对经抛丸机处理的水泥混凝土路面抗滑构造进行了研究,并分析了抛丸机对水泥混凝土路面抗滑构造恢复施工的效果。
图1 不同种类抛丸机实体图
图1 不同种类抛丸机实体图

2、路面抗滑性能评定:
   试验时采用构造深度、抗滑值SRV两项指标对路面表面抗滑能力进行评定,其中抗滑值用摆式仪测定。根据JTG F30-2003《水泥混凝土路面施工技术规范》的相关规定,将路面抗滑能力分为5个等级,相关的技术指标如表1所示。
表1 路面抗滑能力分级
表1 路面抗滑能力分级
   试验对相关水泥混凝土路面工程路段进行检测,将测定结果按上述各项指标评定标准进行分级,原路面状况如图2所示,总体情况见表2,其中平均单位面积磨损量为2.45kg/m2,磨损后残留构造深度为0.26mm。
图2 原路面状况
图2 原路面状况
表2 总体评定结果
表2 总体评定结果
   从评定结果来看,路面总体状况良好,但是在使用过程中长期受行车荷载应力和温度疲劳应力的综合作用导致路面的构造深度、抗滑值下降。根据实地调查显示经过抛丸处理的旧水泥混凝土路面其出现的事故率明显降低,一般降低约40%。因此可以对水泥混凝土路面采取抛丸处理,以保证行车安全和使用质量。

3、不同抛丸量对恢复水泥混凝土路面抗滑效果的影响:
   抛丸量是影响抛丸机施工效果的主要因素,使用不同的抛丸量对路面进行处理,会出现不同的效果。试验过程中采用构造深度、抗滑值、平均单位面积磨损量和磨损后残留构造深度4个指标来评价不同抛丸量作用下的效果。在实际操作中,为了方便常根据抛丸机输出的电流值来表示抛丸量的大小,电流越大说明抛丸量越大,反之抛丸量越小,因此常用电流单位 A来表示抛丸量的大小。实际工程当中,还可以通过调节抛丸机自动行走的速度,同时结合抛丸量的大小来满足不同路面的构造及效果的要求。为了进一步了解和确定适合水泥混凝土路面使用的抛丸量,将抛丸机的行走速度固定在常用的15m/min,对6种不同的抛丸量进行了研究,如表3所示。为了更好地对比不同抛丸量的效果,研究还对未经抛丸处理的水泥混凝土做了试验分析。
表3 试验用不同抛丸量
表3 试验用不同抛丸量

(1)构造深度:
   为了了解抛丸机在不同抛丸量条件下路面构造深度的变化情况,试验根据JTG E60-2008《公路路基路面现场测试规程》中规定的手工铺砂法,采用不同的抛丸量,取样对试验路段的水泥混凝土进行了测定,试验效果如图3所示,数据整理如图4所示。
   由图4可以看出,经抛丸处理的水泥混凝土面层的构造深度比未经抛丸处理的构造深度明显变大,并且随着抛丸量的增大,其构造深度也相应增大。根据JTG F10-2006《公路水泥混凝土路面施工技术规范》中规定,对于高速公路、一级公路,其路表面构造深度要满足0.70~1.10mm的要求,对于特殊路段要满足0.80~1.12mm的要求。试验时在20A 抛丸量的情况下,水泥混凝土面层的构造深度达到了0.9mm,可以看出使用适当抛丸量对水泥混凝土路面进行抛丸处理,能够满足施工规范对构造深度的要求。根据JTJ073.1-2001《公路水泥混凝土路面养护技术规范》中关于构造深度TD 的规定:高速公路、一级公路为0.4mm,其他公路为0.3mm,可以得出试验时采用的抛丸量处理均能满足养护规范对路面构造深度的要求。
图3 构造深度试验效果图
图3 构造深度试验效果图
图4 构造深度的变化
图4 构造深度的变化

(2)摆式摩擦系数:
    抗滑性能是水泥混凝土路面的基本要求,为了进一步了解经不同抛丸量处理的路面抗滑性能的情况,研究采用了JTG E60-2008《公路路基路面现场测试规程》中规定的摆式仪测定路面摩擦系数的试验方法,分别得到了不同抛丸量条件下的摆值,以此评定经抛丸处理的路面在潮湿状态下的抗滑能力,结果如图5所示。 
图5 摆式摩擦系数的变化

图5 摆式摩擦系数的变化
   由图5所示,经抛丸处理的水泥混凝土面层摩擦系数增大,说明其抗滑能力也随之增强,并且随着抛丸量的不断增大,摩擦系数呈现增长的趋势。对比图4和图5,可以看出,构造深度与抛丸量呈正比关系,随着构造深度的增大,摩擦系数也随之增大。分析认为,大抛丸量由于清理了较多的砂浆,形成较深的摩擦面,同时随着砂浆被清理的越多,骨料的裸露也越厉害,导致面层摩擦系数的增大,抗滑能力增强。用摆式仪测定的摆值是反映路面抗滑性能的综合性指标,在中国已普遍使用。根据JTJ 073.1-2001《公路水泥混凝土路面养护技术规范》中关于抗滑值SRV(BPN)的规定:高速公路、一级公路为45,其他等级公路为35,试验时采用的抛丸量能满足养护规范的要求,在20A抛丸量情况下得到了摆值为72。同时可以看出,过大的抛丸量会对水泥混凝土路面的结构造成一定的影响,所以在需要进行抛丸处理的道路工程中要结合实际要求,选择适当的抛丸量。

(3)耐磨性:
   耐磨试验是表征水泥混凝土耐久性的重要试验,为了了解经不同抛丸量处理对路面耐久性的影响,试验根据JTG E30-2005《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》中水泥混凝土耐磨性试验方法,试验过程中取样对不同抛丸量条件下路面的耐磨性做了研究,试验效果图见图6,数据整理如图7所示。
图6 耐磨试验效果图
图6 耐磨试验效果图
图7 平均单位面积磨损量的变化
图7 平均单位面积磨损量的变化
   从图7可以看出,经抛丸处理的水泥混凝土路面的耐磨性增大,并且随着抛丸量的增大,其平均单位面积的磨损量逐渐降低,说明其耐磨性随着抛丸量的增大而增大。分析认为,这是因为经过抛丸处理的水泥混凝土表面的砂浆被清理,抛丸量越大,其表面被清理的水泥砂浆越多,被处理部分剩余质量越少,骨料被裸露的越多,骨料的耐磨性要大于砂浆的耐磨性,所以抛丸量越大平均单位面积的磨损量越小,即水泥混凝土路面表现的耐磨性也越大。
(4)磨损后残留构造深度
   经过标准转数磨损后水泥混凝土路面残留的构造深度对路面的使用年限有重要的影响,为了进一步了解不同抛丸量对水泥混凝土路面耐久性的影响,试验对磨损后的残留构造深度进行了测定,结果如图8所示。 
图8 磨损后残留构造深度的变化
图8 磨损后残留构造深度的变化
   由图8可见,随着抛丸量的增大,磨损后残留构造深度随之减小。对比磨损前和磨损后的构造深度可以得出,经抛丸处理过的水泥混凝土路面磨损后的构造深度比磨损前明显减小,且抛丸处理的程度越大,减小的幅度也越大。分析认为,抛丸程度越剧烈,表面水泥砂浆被清理的程度越厉害,构造深度也越深,表层就越易被磨损,残留的构造深度也就越小,不利于面层的平整和稳定。未经抛丸处理的水泥混凝土路面磨损前的构造深度要小于磨损后的构造深度,说明水泥混凝土路面成型后不经处理,其表面较光滑。

4、结论及建议:
   随着抛丸量的增大,水泥混凝土路面的构造深度和摆式摩擦系数均随之增大,平均单位面积磨损量和磨损后残留构造深度均随之降低,说明水泥混凝土路面的抗滑性能和耐磨性均随之增强,使用耐久性随之减弱。应注意到过量的抛丸处理会对水泥混凝土路面的结构造成一定的影响,在实际工程中应选择适当的抛丸量,在满足水泥混凝土路面抗滑构造要求的同时,应尽可能采用较小的抛丸量,保证路面的使用耐久性。

   在实际工程中,影响路面抛丸机施工效果的因素较多,对于不同状况的旧水泥混凝土路面有待进一步研究。此外还应继续研究抛丸处理对水泥混凝土路面刻槽的影响。
此文关键字:混凝土路面抛丸机,水泥混凝土路面抛丸机施工技术详解

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