抛丸工艺在混凝土路面处理中的应用

2012-08-01孟俊毅

山西建筑 2012年28期

孟俊毅

(山西省晋中路桥建设集团有限公司，山西晋中 030600)

0 引言

近年来，因为各种原因，我国很多道桥路面发生了大面积毁损的情况。路面毁损严重的影响了人民群众的生命财产安全，对施工建设单位也产生了不小的负面影响。路面铺装的质量是造成路面毁损的因素之一。路面与路基结合不好，造成了路面单独受力是路面毁损的根本原因。因此，使用新型抛丸技术，代替喷砂等传统的路面凿毛技术，能很好的提高路面与路基的粘合性，提高道桥路面质量。

1 抛丸工艺简介

抛丸(英文名:shot blast)工艺是一种机械方面的表面冷处理工艺，就是利用高速运动的弹丸(60 m/s～110 m/s)流连续冲击被强化工件表面，迫使靶材表面和表层(0.10 mm～0.85 mm)在循环性的变形过程中发生变化，来提高材料的疲劳寿命，防止疲劳失效，塑性变形与脆断。

抛丸的原理是用电动机带动叶轮体旋转，靠离心力的作用，将直径约在0.2～3.0的弹丸抛向工件的表面，使工件的表面达到一定的粗糙度，提高工件后续的附着力。抛丸工艺与喷砂工艺的区别是抛射，而不是喷射，抛射的不是砂，而是钢丸。钢丸的直径远大于喷砂的直径。抛丸工艺加工出来的产品，质量稳定，外表美观，而且加工速度快，经济性好。

移动式抛丸处理设备是美国国际表面处理有限公司于20世纪70年代研制，当时被成功的应用在工业地坪表面、涂装行业、混凝土浮浆的清理和表面打毛上，大大提高了后续涂装材料同基层的粘结力。随着设备的不断改进和技术成熟，由于其环保和高效的特点，抛丸工艺和设备在欧美发达国家的公路养护、道桥施工等众多领域被广泛应用。抛丸工艺自从进入我国以来得到众多施工单位的认可，在高速公路、市政道路、隧道施工及混凝土桥梁防水涂装方面逐步得到了应用。

抛丸机的主要部件有:抛射器，上下料传送带，钢丸轮回系统，自动控制系统和环保系统等，见图1。抛丸器是抛丸机的关键部件。抛丸器中的双圆盘铆接成一体，构成叶轮体。叶轮体上装有八片叶片，叶轮体与位于抛丸轮中心的分丸轮一起装在由电动机驱动的主轴上，见图2。罩内衬有护板，罩壳上装有定向套及进丸管。工作时，弹丸由进丸管流入抛丸器。跟叶片作同步旋转的分丸轮使弹丸得到初速度。弹丸经定向套的窗口飞出，抛到定向套外面的高速旋转的叶片上，被叶片进一步加速后，抛射到被清理工件的表面上。

图1 抛丸机

图2 抛丸轮

2 抛丸工艺与传统工艺的比较

抛丸工艺在国外的道桥施工表面处理上应用非常广泛，近年来，在我国也开始逐步推广并使用。在我国传统的道桥施工表面处理中，主要使用的方法有人工凿毛、机械凿毛、高压水等，均存在效率低，环境污染严重，甚至在原混凝土表面因强烈振动产生微裂纹，不便于大面积机械化施工，粘结力较差的问题。

使用传统的凿毛和铣刨工艺进行混凝土路面表面处理，从图3可以看出:在高速冲击下，混凝土内部容易产生微裂纹;将突出的骨料振动松散;清理不彻底;处理后的表面不均匀;环境污染严重;后续清理工作量大等。

使用抛丸工艺进行混凝土路面表面处理，从图4可以看出:处理后的表面美观平整，且没有盲区;对原有的混凝土基层影响很小，骨料无松动;粗糙度均匀可控;环境污染小;后续清理工作量小;后续的铺装工序的粘结性好等。

图3 传统的凿毛和铣刨工艺示意图

图4 抛丸工艺示意图

在路面标线的清理中，使用铣刨工艺和抛丸工艺的效果分别如图5和图6所示，从图5，图6可以看出，抛丸工艺相比传统工艺具有很大的优势，可以提供干净、整洁、100%清理、不破坏路面原有结构、达到一定粗糙的最佳工艺方法。

图5 铣刨工艺处理后的效果

图6 抛丸工艺处理后的效果

3 抛丸机在路面处理中的应用

混凝土地面抛丸机进行路面抛丸的流程如下(见图7):利用电机驱动的抛丸轮在高速旋转过程中产生的离心力和风力，一定颗粒度的钢丸在进入溜丸管时(可以控制钢丸的流量)，便被加速带入高速回转的分丸轮中，在离心力的作用下，钢丸由分丸轮窗口以一定速度进入定向套，再经由定向套窗口(控制丸料的抛打方向)高速抛出，由高速回转的叶片拾起，并沿叶片之长度方向不断加速运动直至高速抛出，抛出的钢丸形成一定的扇形流束，冲击工作平面来达到清理强化的目的。然后钢丸、灰尘及杂质一起经过反弹室来到储料斗的上方。大功率的除尘器通过分离装置将丸料和灰尘分离，丸料进入储料斗继续循环使用，灰尘则通过连接管进入除尘器。当灰尘进入除尘器后，通过滤芯的分离，停留在储灰斗中和滤芯的表面。自动反吹除尘器可以通过压缩机提供的反吹空气自动间隔清理每一个滤芯。最后在机器内部通过配套吸尘器的气流清洗，将钢丸和清理下来的杂质分别回收，并且使钢丸可以再次利用。

图7 混凝土地面抛丸机工作原理

抛丸前的准备工作:1)根据路面情况，进行钢丸抛射角度调整，逆时针转动定位器，抛射角抬高;顺时针转动定位器，抛射角降低。2)根据路面及需要达到的效果情况，确定钢丸数量，多退少补。3)开始工作前应空载运行几分钟，以检查各部件是否正常。4)新抛丸器在使用前必须调整定向套窗口的位置，使抛出的钢丸尽可能抛射到路面上，以减小对清理室内壁耐磨件的磨损。

4 抛丸工艺的发展前景

抛丸机配有除尘器，可做到无尘无污染施工，既提高了效率，又保护环境，是典型的绿色低碳环保型清理设备。还具有以下优势:人工成本低，两人配合就可以操作;施工成本低，在路面清理中，平均在2元/m2左右;清理效率高，可以达到500 m2/h;清理过后留下干净的、整洁的、粗糙度均匀的地面，无需后期任何清理就能够进行后续的施工作业。同时，抛丸工艺还可以应用到石材处理、机场运营、标线清理、沥青路面养护等多个方面的表面处理中，涉及机械的大多数领域，如修造船、汽车零部件、飞机部件、枪炮坦克表面、桥梁、钢结构、玻璃、钢板型材、管道内外壁防腐等很多行业。可以看出，抛丸工艺能够应用于很多个领域，具有很大的发展前景。