橋面鋪裝自動覆膜工藝技術應用及控制

翟 弢，陽東陵

（1.浙江省交通工程管理中心，浙江 杭州 310000；2.浙江交工金筑交通建設有限公司，浙江 杭州 310000）

0 引言

傳統的橋面鋪裝覆膜方法長期依賴于繁重的人工操作，往往難以確保覆膜質量的一致性和持久性。自動覆膜技術能夠將復雜的覆膜過程自動化，提高工作效率，同時保證了施工質量的穩定性和可靠性。

1 橋面鋪裝自動覆膜工藝技術概述

1.1 工藝流程

橋面鋪裝自動覆膜工藝流程如圖1 所示。

1.2 技術優勢

1.2.1 提質

提質在橋梁建設中是至關重要的環節，尤其是在橋面覆膜技術中。通過采納新的工藝和技術手段，裂縫得到大幅度減少，縮減了75%～85%。不僅顯著延長了橋梁的使用壽命，還大大減少了后期維護的成本與難度。裂縫的大幅減少意味著橋梁表面更為平整，防水性和耐久性都得到了顯著提升。

1.2.2 增效

在橋梁建設的每一步中，增效始終是施工團隊追求的目標。通過新的工藝技術，我們已經實現了在橋面覆膜階段的顯著效率提升。具體來說，通過剔除收面和拉毛工藝，直接為整個項目節省了大量的寶貴時間。這不僅減少了對人力和機械的需求，從而降低了成本，而且能夠更快地完成施工任務，讓橋梁盡早投入使用。與傳統方法相比，這種簡化后的流程能夠提高施工效率10%～20%。這種效率的提升意味著更短的工程周期、更快的投資回報率，以及給公眾帶來的早日便利，均證明了這種技術改革的巨大價值[1]。

1.2.3 降本

在現代的橋梁建設中，控制成本并確保質量是關鍵。通過創新的工藝技術，我們在降低工程成本方面取得了顯著的進步。首先，通過消除收面和拉毛工藝，直接減少了相關作業人員的需求，這意味著在人力資源上的直接節省。其次，更少的施工步驟也意味著缺陷的機會大大減少，因此，需要處置缺陷的人員和材料投入也得到了明顯的降低。根據估算，這種工藝改進可以為施工節省約2 元/m2的成本。這在大型項目中將累積為巨大的經濟效益，同時仍然確保高質量的施工成果，進一步證明了這一工藝的實用性和效益性。

2 自動覆膜工藝技術的應用

2.1 基于傳感器的鋪裝厚度控制

在現代橋梁建設中，為確保鋪裝的質量和壽命，精確的鋪裝厚度控制變得尤為關鍵。基于傳感器的鋪裝厚度控制技術賦予了施工者前所未有的精確度。傳感器，作為橋梁鋪裝設備的重要組成部分，實時監測鋪裝材料的分布和厚度，確保每一部分都得到均勻的覆蓋，消除了過厚或過薄的問題。傳感器采集的數據經過處理后直接反饋給操作系統，調整鋪裝機的速度或輸出，以保證達到預設的厚度要求。此外，當系統檢測到偏離預設厚度的情況時，它會自動發出警告或進行自我調整。這不僅提高了施工速度，降低了重工的可能性，還大大減少了人為誤差的干擾。與傳統的人工檢測和調整相比，基于傳感器的系統提供了更快、更準確的反饋，使工程師和操作員能夠在最初的鋪裝過程中就確保達到理想的效果。總的來說，基于傳感器的鋪裝厚度控制技術為橋梁建設帶來了更高的質量標準，確保了鋪裝的均勻性和持久性[2]。

2.2 環境參數的實時監控與反饋

環境因素在橋梁鋪裝工程中起著至關重要的作用，直接影響材料的性能和施工質量。隨著技術的進步，實時監控和反饋環境參數已成為現代橋梁建設的標準操作。通過各種傳感器和設備，如溫度、濕度、風速和其他相關環境參數傳感器，施工現場的環境條件被實時監測。這些參數對于某些鋪裝材料的固化、附著和性能至關重要。例如，某些覆膜材料在特定的溫度和濕度條件下可能需要更長時間來固化，或可能不會得到理想的附著效果。實時監控這些環境參數可以確保施工團隊在任何給定的條件下都能做出及時的決策和調整。如果環境條件突然改變，例如突然的降雨或溫度變化，系統會自動或手動警告操作員，并建議進行相應的調整，如暫停施工或改變使用的材料。簡言之，環境參數的實時監控與反饋為橋梁鋪裝提供了一個動態的、自適應的施工環境，確保了無論在何種環境下，都能實現高質量、穩定的工程成果。

2.3 與智能施工系統的整合

隨著數字化和自動化技術的進步，智能施工系統正在逐漸成為建筑行業的新標準。當考慮到橋梁鋪裝，與這些系統的整合顯得尤為重要。傳統的鋪裝流程需要大量的人工監控和調整，而智能施工系統則提供了一種高效、準確和自動的方法來管理整個工程。通過整合，橋梁鋪裝可以實時收集大量的數據，包括但不限于鋪裝厚度、環境參數和設備狀態。這些數據通過先進的算法進行處理和分析，提供給工程師和操作員即時的決策支持。此外，這種整合還允許系統自動調整施工參數，確保在整個鋪裝過程中始終保持最優狀態。但這不僅僅是對現場實時反饋的響應。數據的收集和分析也為后期的維護、審查和優化提供了寶貴的信息，使得每一個項目都成為下一個項目的學習經驗[3]。

3 覆膜工藝技術的控制策略

3.1 平整度控制

在橋梁鋪裝工程中，平整度是衡量工程質量的一個重要指標。保證橋面的平整度不僅關乎到施工的質量，更直接影響到道路使用者的舒適度和橋梁的使用壽命。為此，采取了多種有效的方法和技術手段來確保平整度的標準。澆筑前的拉線調平滾軸步驟是為了確保滾軸在澆筑過程中保持其形狀和結構完整性。任何輕微的變形或下撓都可能導致鋪裝后的橋面出現不規則或凹凸不平的情況。因此，通過精確的拉線技術，可以對滾軸進行微調，使其恢復到理想的工作狀態，確保滾軸在澆筑過程中能夠均勻地壓實混凝土。橋面材料，特別是混凝土，在固化過程中，可能會在滾軸上留下殘留物或包漿。這些不僅可能導致滾軸的早期磨損，還可能在下一次澆筑中影響滾軸的平整性和工作效率。及時清洗滾軸，確保其表面平滑，對于維護滾軸的性能和延長其使用壽命至關重要。當混凝土達到初凝狀態后，應立即覆蓋土工布。這一步是為了保護剛剛澆筑的橋面，防止由于環境因素（風吹、雨淋或日曬）導致的表面裂縫或不均勻固化。土工布不僅為混凝土提供了一層保護屏障，還可以調節橋面的溫度和濕度，確保混凝土能夠在最佳條件下固化。

3.2 收縮抑制

3.2.1 塑性階段的收縮抑制

混凝土在其硬化過程中，特別是在初始塑性階段，常常會出現塑性收縮現象。這種收縮主要是由于水的迅速蒸發和混凝土塑性流動所致，尤其在高溫、低濕度或風速較大的環境下更為明顯。塑性收縮若不加以控制，很容易導致表面開裂，從而影響到混凝土結構的整體性能和耐久性。為了抑制塑性收縮，工程師和技術人員采取了一系列的措施。選擇合適的混凝土配合比對于減少塑性收縮至關重要。通過加入合適的外加劑，如收縮減少劑或塑化劑，可以顯著降低混凝土的水泥用量，從而減少由于過多的水分蒸發所引起的收縮。澆筑后的表面處理也是一個關鍵環節。盡可能快地進行覆蓋，使用濕潤的麻袋、塑料薄膜或噴灑化學養護劑，可以有效地減少水的蒸發，從而降低塑性收縮的風險。同時，保持混凝土的溫度和濕度在合適的范圍內，例如通過遮陽或噴霧，也是一個重要的策略。適當的澆筑工藝也對抑制塑性收縮起到關鍵作用。例如，使用滑模澆筑技術，可以減少混凝土與空氣接觸的時間，從而降低水分蒸發的速度[4]。

3.2.2 硬化階段的收縮抑制

混凝土作為一種廣泛使用的建筑材料，其收縮行為始終是工程技術人員關心的重點。收縮會導致混凝土中的裂縫形成，從而降低其耐久性和結構完整性。下面將詳細論述混凝土中的3 種主要收縮：化學收縮、自收縮和干收縮。

（1）化學收縮。化學收縮又稱為水合收縮，是混凝土固化過程中因水泥與水反應而產生的一種收縮。當水泥與水混合并開始水合時，產生的固態水合物的體積小于原始的水泥和水的總體積。這種體積的減少導致混凝土產生微小的收縮。雖然這種收縮相對較小，但在特定的條件下，如高強度混凝土中，可能會對結構完整性產生影響。

（2）自收縮。自收縮是指在不考慮外部干燥和外部負荷的情況下，由于混凝土內部的水分重新分布所導致的收縮。隨著混凝土的固化和硬化，部分孔隙中的水會向孔隙較大的地方遷移，從而導致體積的微小變化。這種收縮主要與水泥種類、摻合物和混凝土的配合比有關。

（3）干收縮。干收縮是混凝土最常見的收縮形式，主要由于水分從混凝土表面蒸發所導致。隨著蒸發的進行，混凝土內部的水分會向表面遷移，以補充表面失去的水分。這導致混凝土體積的持續減少。干收縮受多種因素影響，包括混凝土的配合比、外部環境條件（溫度、濕度和風速）、混凝土的養護條件以及混凝土的尺寸和形狀。為了抑制干收縮，通常需要采取有效的養護措施，如濕潤覆蓋、使用化學養護劑或控制混凝土的配合比。

3.3 浮漿厚度控制

3.3.1 混凝土配合比控制

混凝土的配合比是確定其工程性質和長期性能的關鍵要素。通過精確的配合比設計，可以確保混凝土滿足特定應用需求的強度、工作性、耐久性等性質。坍落度在160～200mm 的設計范圍指示了混凝土的良好流動性。這樣的流動性有助于混凝土在澆筑時充分填充模板，減少空隙和蜂窩，從而確保施工質量。這種坍落度一般適用于高性能混凝土和自密實混凝土。建議使用52.5 的水泥是因為這種高早強水泥可以提供良好的早期強度，對于需要快速脫模或早期負載的結構尤為有利。此外，高等級的水泥還可以提供更好的耐久性。水泥摻量不大于60%的建議有助于確保混凝土的工作性和減少裂縫。較低的水泥摻量可以降低混凝土的收縮，從而降低裂縫風險。漿固比區間（0.30～0.32）：（0.68～0.70）表示了混凝土中水泥漿與骨料的比例。這個比例直接影響混凝土的工作性、強度和耐久性。選擇適當的漿固比是確保混凝土性能的關鍵。砂率宜小于42%意味著混凝土中粗骨料的比例相對較高。這有助于提高混凝土的抗壓強度和耐久性，并減少收縮和裂縫。早期抗裂的指標（12h 抗壓≤8MPa 或24h≤12MPa）提供了混凝土早期強度的標準，這對于防止早期裂縫非常關鍵。確保混凝土在早期達到這些強度值可以防止由于過早的荷載或溫度變化引起的裂縫[5]。

3.3.2 施工工藝控制

混凝土澆筑后的振搗是一個至關重要的過程，旨在確保混凝土在模板內均勻分布，排除空氣，并提供一個均勻且無缺陷的結構。正確的振搗可以顯著提高混凝土的密實度、強度和耐久性。振搗時長的建議不大于20s 是基于多種因素。首先，過度的振搗可能會導致骨料在混凝土混合物中下沉，從而形成不均勻的骨料分布。這種現象可能會導致結構弱點，并減少混凝土的整體性能。其次，過度的振搗還可能導致混凝土中的水和空氣上浮，產生過多的浮漿，影響混凝土表面的質量和整體性能。浮漿在混凝土表面形成的細漿層，是由水泥、水和微細骨料組成的。浮漿過厚可能會導致混凝土表面的劣化。建議浮漿厚度不大于3mm 的原因是，過厚的浮漿會使混凝土表面缺乏足夠的骨料，導致表面強度降低，耐磨性差，且容易產生裂縫。更重要的是，厚浮漿層在固化過程中可能會導致強度差異，增加裂縫風險。因此，為了確保混凝土的整體質量和性能，必須在澆筑過程中嚴格控制振搗時間和浮漿厚度。正確的振搗和浮漿控制可以確保混凝土的密實度、均勻性和長期性能。

4 結語

橋梁作為交通的生命線，其鋪裝質量直接關系到交通安全和橋梁的使用壽命。自動覆膜工藝技術所帶來的效率提升和質量保證都是傳統施工方法難以匹敵的。通過減少人為錯誤、提供均勻的施工品質以及確保持續的質量控制，自動覆膜技術為橋梁建設行業帶來了一場創新革命。隨著科技持續發展，我們預見自動化和智能化技術在橋梁施工中的應用會變得更為深入。