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            水泥混凝土橋面拋丸機施工工藝方案

            作者:pwj 發布時間:2017-04-22點擊:
            摘 要: 拋丸技術在混凝土橋面施工中應用非常廣泛,但其大都依照經驗而定。選擇構造深度、摩擦系數和灰度值作為混凝土橋面板粗糙度評價指標,研究采用不同拋丸工藝時混凝土橋面板粗糙度的變化情況,分析并得出不同拋丸工藝對橋面粗糙度的影響規律,其對施工過程中合理確定拋丸工藝有較大的應用價值。
              混凝土橋面防水層的鋪設可以有效減少因橋面滲水造成的損壞,延長橋梁的使用壽命。但由于水泥混凝土橋面板與瀝青混合料鋪裝層之間粘結力不足而導致橋面推移病害在工程中十分常見,造成這一現象的原因之一就是水泥混凝土橋面板沒有合適的粗糙度 。采用橋面拋丸對混凝土橋面板進行處理,不僅可以將水泥混凝土橋面板上的水泥浮漿,清除干凈 而且還可以改變橋面的粗糙度水平 。本文采用拋丸打毛試驗對混凝土橋面粗糙度進行研究,得出拋丸打毛施工工藝對混凝土橋面粗糙度的影響規律,其對于拋丸技術在實際工程中的應用有很大的理論指導意義。
             
            1、拋丸設備和工藝介紹:
              拋丸是指通過機械方法把丸料 ( 鋼丸或砂粒)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,且使丸料可以再次得到利用的技術。拋丸打毛試驗中所用的手扶式拋丸機見圖 1。拋丸機配有除塵器,做到無塵、無污染施工,既能提高效率,又能保護環境。拋丸機工作時,通過控制和選擇丸料的顆粒大小、形狀,以及調整和設定機器的行走速度來控制丸料的拋射流量,得到不同的拋射強度和不同的表面處理效果 。
             
            2、混凝土橋面粗糙度評價指標的選。
              試驗時,采用構造深度、摩擦系數和橋面圖片灰度值 3 項指標對拋丸后的橋面粗糙度進行評價。構造深度和摩擦系數的相關測試方法按照相關試驗規程進行 ;叶戎低ㄋ椎刂v其實就是一張黑白圖片中某一
            圖 1 手扶式拋丸機
            圖 1 手扶式拋丸機
            個像素點的亮度。對于黑白圖像的像素,其像素值取值范圍為 0,1,…,255。0 代表純黑,255 代表純白,其間的其他值表征顏色的深淺,或稱之為灰度。任何一張圖片對于計算機而言都是 1 組數據,它由 m × n 個像素點組成,每個像素點都對應 1 個灰度值 ( 計算機存儲的圖片其每個像素點都有 red,green, blue 三色數據,各自的數據值從 0 到 255,當三色數值均相等時,該圖即為灰度圖,rgb 值即為 gray 值。該灰度值從 0 到 255 對應于最黑和最白) [7 - 8]。
              21 世紀開始后,我國一些學者就數字圖像分析技術應用于路面構造檢測做過初步分析,提出了比較可行的概念設計,并陸續有人將此方法應用到瀝青混凝土路面和露石混凝土路面的構造深度測試。
            中,且取得了相應的研究成果 圖像處理技術應用于混凝土橋面表面構造分析時,在控制拍攝環境一定的情況下,灰度值大小不僅受到橋面構造深度的影響,而且更多地受到橋面經過拋丸后露石情況的影響,且石料顏色等都會影響灰度值的大小。所以,研究拋丸工藝對混凝土橋面粗糙度影響的試驗中所測得的灰度值是綜合橋面多種信息的一個綜合指標。根據 JTG E60—2008 《公路路基路面現場測試規程》的相關規定,構造深度采用手工鋪沙法測定,摩擦系數采用擺式儀測定,灰度值采用 matlab 對現場拍攝的圖片進行分析計算得到。
             
            3、不同拋丸工藝下各指標值的變化:
              拋丸工藝主要涉及到同一塊橋面板的拋丸遍數和拋丸機行走速度 2 方面。本文現場選取試驗橋,利用拋丸打毛技術對橋面板進行處理,研究拋丸遍數和拋丸機行走速度變化情況下,上述粗糙度各指標值的變化。試驗時,設置了拋丸 1 次、拋丸 2 次、拋丸 3 次、拋丸 4 次 4 種遍數和 15、20、25 m / min 3種拋丸速度。采用不同的拋丸方案對試驗橋進行拋丸處理,通過現場測定拋丸后粗糙度評價指標值來分析不同拋丸方案對各指標的影響。
             
            3. 1、拋丸工藝對構造深度的影響:
              拋丸工藝對構造深度影響的試驗結果見圖 2。
            圖 2	拋丸工藝對構造深度的影響結果

            圖 2 拋丸工藝對構造深度的影響結果
             
            分析圖 2 可以看出,拋丸之后混凝土橋面板的構造深度整體呈減小趨勢。當拋丸機以 13 m / min較慢的速度行走時,構造深度在拋丸第 1 次后的變化量最大,且拋丸 1 次構造深度就接近最小值,后面3 次拋丸構造深度也有變化,但變化量很小,且上下波動。當拋丸機以 20 m / min 的速度行走時,構造深度每次的變化量都較小,且拋丸 4 次后構造深度的減小量才接近速度為 13 m / min 時拋丸 1 次后構造深度的減小量。
              當拋丸機以 13 m / min 速度行走時,構造深度在第 1 次打毛后有 20% 左右的減小幅度,之后幾次打毛對構造深度影響很小,后面 3 次拋丸效果只使構造深度又減小了約 6% 。但當其以 20 m / min 速度行走時,拋丸第 1 次后構造深度僅僅減小了 2% ,且隨著拋丸次數增加構造深度逐漸減小,到拋丸第 4次后構造深度總計減小約 20% 。
              分析可知,拋丸機以 13 m / min 低速行走時,拋丸次數對構造深度影響很小,拋丸 1 次構造深度就接近極值; 而拋丸機以 20 m / min 速度行走時,打毛次數對構造深度有較大影響,需進行多次拋丸構造深度才有較大改變。
             
            3.2、拋丸工藝對摩擦系數的影響:
              拋丸工藝對摩擦系數的影響的試驗結果見圖 3。
            圖 3	拋丸工藝對摩擦系數的影響結果
            由圖 3 可以看出,當拋丸機行走速度為 13 m / min
              時,摩擦系數在拋丸 1 次后就達到最大值,繼續拋丸反而會使摩擦系數逐漸減小; 當速度為 20 m / min時,摩擦系數在拋丸第 2 次后達到最大值,但拋丸 1次和拋丸 2 次摩擦系數的增幅僅相差 2% ,繼續增加拋丸次數也會使摩擦系數變小; 當速度為 25 m / min時,4 次拋丸都使摩擦系數逐漸增大。
              分析試驗結果可知,當采用 13 m / min 的拋丸速度時,拋丸 1 次摩擦系數增幅就為 7. 5% ,達到了極值,增加拋丸遍數反而會使摩擦系數的改變量變小。當采用 25 m / min 的拋丸速度時,每次拋丸都使摩擦系數增大,但前 2 次拋丸對摩擦系數的改變量較大,約為 3. 5% ; 后 2 次拋丸對摩擦系數的改變量只約接近 1. 5% 。當采用中間拋丸速度 20 m / min 時,拋丸第 1 次后摩擦系數有一個 6. 8% 的較大改變量;拋丸第 2 次后摩擦系數也繼續增大,但改變量較小,只有 2% ; 繼續拋丸則摩擦系數改變量就開始減小。
              因此,拋丸速度 20 m / min 為一個分界點,當拋丸速度≤20 m / min 時,拋丸 1 次,摩擦系數改變量就基本接近最大值,此時增加拋丸次數沒有經濟價值,即拋丸 1 次就可以。當拋丸速度 > 20 m / min時,拋丸 2 次摩擦系數都有較大改變量,所以應拋丸2 次。但當拋丸速度 > 25 m / min 時,拋丸 2 次摩擦系數的改變量距極值還有一定差距,而在這一速度水平下繼續增加拋丸次數顯然在經濟上是不合理的,所以應將拋丸速度控制在 < 25 m / min 范圍內。
             
            3.3、拋丸工藝對灰度的影響:
              由于灰度值與宏觀構造深度、陽光照射角度、集料類型( 自身顏色) 等有關,所以現場測試時,為了排除橋面板自身以外其他因素對測試值的影響,應控制測試環境穩定,試驗時,自行設計了一套現場控光系統和拍攝系統,從而保證了每次拍攝條件的恒定。
              拋丸工藝對灰度值的影響結果見圖 4。分析圖4可知,采用不同的 3 種拋丸速度,灰度值整體都呈增大趨勢。當采用 13 m / min 的拋丸速度時,灰度值在每次拋丸之后都有增幅,但前 2 次增幅較大,約為 18% ; 后 2 次增幅很小,只有 2% 左右。當采用 20 m / min 的拋丸速度時,拋丸前 2 次對灰度值的改變量也較小,拋丸第 3 次后灰度值反而減小,但拋丸第4次后灰度值又有較大增幅。當采用 25 m / min 的拋丸速度時,拋丸前 3 次灰度值都有增幅,但拋丸第4 次后灰度值減小。
            圖 4	拋丸工藝對灰度值的影響結果
            圖 4 拋丸工藝對灰度值的影響結果
            分析試驗結果可知,拋丸工藝對灰度值的影響并無明顯規律,僅僅在總體上使灰度值呈增大趨勢。

            4、橋面,路面拋丸機相關產品推薦:
             
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            5、結論:
            1) 本次試驗采用的拋丸機型號為 SG 2 - 550,鋼丸型號為 S330,拋丸工藝的影響因素只有拋丸遍數和拋丸速度。
            2) 混凝土橋面經過拋丸之后,橋面構造深度總體減小,摩擦系數和灰度值呈增大趨勢。
            3) 分析拋丸工藝對構造深度、摩擦系數和灰度值的影響可知,當拋丸速度 ≤20 m / min 時,拋丸 1次即可; 當拋丸速度 > 20 m / min 時,應拋丸 2 次; 應將拋丸速度控制在 < 25 m / min 范圍內。
            4) 現場檢測數據表明,拋丸遍數并非越多越好。對于摩擦系數來說,若采用≤20 m / min 拋丸速度拋丸超過 2 遍,則會使摩擦系數值減小。

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