桥面铺装自动覆膜工艺技术应用及控制

翟 弢，阳东陵

（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设有限公司，浙江 杭州 310000）

0 引言

传统的桥面铺装覆膜方法长期依赖于繁重的人工操作，往往难以确保覆膜质量的一致性和持久性。自动覆膜技术能够将复杂的覆膜过程自动化，提高工作效率，同时保证了施工质量的稳定性和可靠性。

1 桥面铺装自动覆膜工艺技术概述

1.1 工艺流程

桥面铺装自动覆膜工艺流程如图1 所示。

1.2 技术优势

1.2.1 提质

提质在桥梁建设中是至关重要的环节，尤其是在桥面覆膜技术中。通过采纳新的工艺和技术手段，裂缝得到大幅度减少，缩减了75%～85%。不仅显著延长了桥梁的使用寿命，还大大减少了后期维护的成本与难度。裂缝的大幅减少意味着桥梁表面更为平整，防水性和耐久性都得到了显著提升。

1.2.2 增效

在桥梁建设的每一步中，增效始终是施工团队追求的目标。通过新的工艺技术，我们已经实现了在桥面覆膜阶段的显著效率提升。具体来说，通过剔除收面和拉毛工艺，直接为整个项目节省了大量的宝贵时间。这不仅减少了对人力和机械的需求，从而降低了成本，而且能够更快地完成施工任务，让桥梁尽早投入使用。与传统方法相比，这种简化后的流程能够提高施工效率10%～20%。这种效率的提升意味着更短的工程周期、更快的投资回报率，以及给公众带来的早日便利，均证明了这种技术改革的巨大价值[1]。

1.2.3 降本

在现代的桥梁建设中，控制成本并确保质量是关键。通过创新的工艺技术，我们在降低工程成本方面取得了显著的进步。首先，通过消除收面和拉毛工艺，直接减少了相关作业人员的需求，这意味着在人力资源上的直接节省。其次，更少的施工步骤也意味着缺陷的机会大大减少，因此，需要处置缺陷的人员和材料投入也得到了明显的降低。根据估算，这种工艺改进可以为施工节省约2 元/m2的成本。这在大型项目中将累积为巨大的经济效益，同时仍然确保高质量的施工成果，进一步证明了这一工艺的实用性和效益性。

2 自动覆膜工艺技术的应用

2.1 基于传感器的铺装厚度控制

在现代桥梁建设中，为确保铺装的质量和寿命，精确的铺装厚度控制变得尤为关键。基于传感器的铺装厚度控制技术赋予了施工者前所未有的精确度。传感器，作为桥梁铺装设备的重要组成部分，实时监测铺装材料的分布和厚度，确保每一部分都得到均匀的覆盖，消除了过厚或过薄的问题。传感器采集的数据经过处理后直接反馈给操作系统，调整铺装机的速度或输出，以保证达到预设的厚度要求。此外，当系统检测到偏离预设厚度的情况时，它会自动发出警告或进行自我调整。这不仅提高了施工速度，降低了重工的可能性，还大大减少了人为误差的干扰。与传统的人工检测和调整相比，基于传感器的系统提供了更快、更准确的反馈，使工程师和操作员能够在最初的铺装过程中就确保达到理想的效果。总的来说，基于传感器的铺装厚度控制技术为桥梁建设带来了更高的质量标准，确保了铺装的均匀性和持久性[2]。

2.2 环境参数的实时监控与反馈

环境因素在桥梁铺装工程中起着至关重要的作用，直接影响材料的性能和施工质量。随着技术的进步，实时监控和反馈环境参数已成为现代桥梁建设的标准操作。通过各种传感器和设备，如温度、湿度、风速和其他相关环境参数传感器，施工现场的环境条件被实时监测。这些参数对于某些铺装材料的固化、附着和性能至关重要。例如，某些覆膜材料在特定的温度和湿度条件下可能需要更长时间来固化，或可能不会得到理想的附着效果。实时监控这些环境参数可以确保施工团队在任何给定的条件下都能做出及时的决策和调整。如果环境条件突然改变，例如突然的降雨或温度变化，系统会自动或手动警告操作员，并建议进行相应的调整，如暂停施工或改变使用的材料。简言之，环境参数的实时监控与反馈为桥梁铺装提供了一个动态的、自适应的施工环境，确保了无论在何种环境下，都能实现高质量、稳定的工程成果。

2.3 与智能施工系统的整合

随着数字化和自动化技术的进步，智能施工系统正在逐渐成为建筑行业的新标准。当考虑到桥梁铺装，与这些系统的整合显得尤为重要。传统的铺装流程需要大量的人工监控和调整，而智能施工系统则提供了一种高效、准确和自动的方法来管理整个工程。通过整合，桥梁铺装可以实时收集大量的数据，包括但不限于铺装厚度、环境参数和设备状态。这些数据通过先进的算法进行处理和分析，提供给工程师和操作员即时的决策支持。此外，这种整合还允许系统自动调整施工参数，确保在整个铺装过程中始终保持最优状态。但这不仅仅是对现场实时反馈的响应。数据的收集和分析也为后期的维护、审查和优化提供了宝贵的信息，使得每一个项目都成为下一个项目的学习经验[3]。

3 覆膜工艺技术的控制策略

3.1 平整度控制

在桥梁铺装工程中，平整度是衡量工程质量的一个重要指标。保证桥面的平整度不仅关乎到施工的质量，更直接影响到道路使用者的舒适度和桥梁的使用寿命。为此，采取了多种有效的方法和技术手段来确保平整度的标准。浇筑前的拉线调平滚轴步骤是为了确保滚轴在浇筑过程中保持其形状和结构完整性。任何轻微的变形或下挠都可能导致铺装后的桥面出现不规则或凹凸不平的情况。因此，通过精确的拉线技术，可以对滚轴进行微调，使其恢复到理想的工作状态，确保滚轴在浇筑过程中能够均匀地压实混凝土。桥面材料，特别是混凝土，在固化过程中，可能会在滚轴上留下残留物或包浆。这些不仅可能导致滚轴的早期磨损，还可能在下一次浇筑中影响滚轴的平整性和工作效率。及时清洗滚轴，确保其表面平滑，对于维护滚轴的性能和延长其使用寿命至关重要。当混凝土达到初凝状态后，应立即覆盖土工布。这一步是为了保护刚刚浇筑的桥面，防止由于环境因素（风吹、雨淋或日晒）导致的表面裂缝或不均匀固化。土工布不仅为混凝土提供了一层保护屏障，还可以调节桥面的温度和湿度，确保混凝土能够在最佳条件下固化。

3.2 收缩抑制

3.2.1 塑性阶段的收缩抑制

混凝土在其硬化过程中，特别是在初始塑性阶段，常常会出现塑性收缩现象。这种收缩主要是由于水的迅速蒸发和混凝土塑性流动所致，尤其在高温、低湿度或风速较大的环境下更为明显。塑性收缩若不加以控制，很容易导致表面开裂，从而影响到混凝土结构的整体性能和耐久性。为了抑制塑性收缩，工程师和技术人员采取了一系列的措施。选择合适的混凝土配合比对于减少塑性收缩至关重要。通过加入合适的外加剂，如收缩减少剂或塑化剂，可以显著降低混凝土的水泥用量，从而减少由于过多的水分蒸发所引起的收缩。浇筑后的表面处理也是一个关键环节。尽可能快地进行覆盖，使用湿润的麻袋、塑料薄膜或喷洒化学养护剂，可以有效地减少水的蒸发，从而降低塑性收缩的风险。同时，保持混凝土的温度和湿度在合适的范围内，例如通过遮阳或喷雾，也是一个重要的策略。适当的浇筑工艺也对抑制塑性收缩起到关键作用。例如，使用滑模浇筑技术，可以减少混凝土与空气接触的时间，从而降低水分蒸发的速度[4]。

3.2.2 硬化阶段的收缩抑制

混凝土作为一种广泛使用的建筑材料，其收缩行为始终是工程技术人员关心的重点。收缩会导致混凝土中的裂缝形成，从而降低其耐久性和结构完整性。下面将详细论述混凝土中的3 种主要收缩：化学收缩、自收缩和干收缩。

（1）化学收缩。化学收缩又称为水合收缩，是混凝土固化过程中因水泥与水反应而产生的一种收缩。当水泥与水混合并开始水合时，产生的固态水合物的体积小于原始的水泥和水的总体积。这种体积的减少导致混凝土产生微小的收缩。虽然这种收缩相对较小，但在特定的条件下，如高强度混凝土中，可能会对结构完整性产生影响。

（2）自收缩。自收缩是指在不考虑外部干燥和外部负荷的情况下，由于混凝土内部的水分重新分布所导致的收缩。随着混凝土的固化和硬化，部分孔隙中的水会向孔隙较大的地方迁移，从而导致体积的微小变化。这种收缩主要与水泥种类、掺合物和混凝土的配合比有关。

（3）干收缩。干收缩是混凝土最常见的收缩形式，主要由于水分从混凝土表面蒸发所导致。随着蒸发的进行，混凝土内部的水分会向表面迁移，以补充表面失去的水分。这导致混凝土体积的持续减少。干收缩受多种因素影响，包括混凝土的配合比、外部环境条件（温度、湿度和风速）、混凝土的养护条件以及混凝土的尺寸和形状。为了抑制干收缩，通常需要采取有效的养护措施，如湿润覆盖、使用化学养护剂或控制混凝土的配合比。

3.3 浮浆厚度控制

3.3.1 混凝土配合比控制

混凝土的配合比是确定其工程性质和长期性能的关键要素。通过精确的配合比设计，可以确保混凝土满足特定应用需求的强度、工作性、耐久性等性质。坍落度在160～200mm 的设计范围指示了混凝土的良好流动性。这样的流动性有助于混凝土在浇筑时充分填充模板，减少空隙和蜂窝，从而确保施工质量。这种坍落度一般适用于高性能混凝土和自密实混凝土。建议使用52.5 的水泥是因为这种高早强水泥可以提供良好的早期强度，对于需要快速脱模或早期负载的结构尤为有利。此外，高等级的水泥还可以提供更好的耐久性。水泥掺量不大于60%的建议有助于确保混凝土的工作性和减少裂缝。较低的水泥掺量可以降低混凝土的收缩，从而降低裂缝风险。浆固比区间（0.30～0.32）：（0.68～0.70）表示了混凝土中水泥浆与骨料的比例。这个比例直接影响混凝土的工作性、强度和耐久性。选择适当的浆固比是确保混凝土性能的关键。砂率宜小于42%意味着混凝土中粗骨料的比例相对较高。这有助于提高混凝土的抗压强度和耐久性，并减少收缩和裂缝。早期抗裂的指标（12h 抗压≤8MPa 或24h≤12MPa）提供了混凝土早期强度的标准，这对于防止早期裂缝非常关键。确保混凝土在早期达到这些强度值可以防止由于过早的荷载或温度变化引起的裂缝[5]。

3.3.2 施工工艺控制

混凝土浇筑后的振捣是一个至关重要的过程，旨在确保混凝土在模板内均匀分布，排除空气，并提供一个均匀且无缺陷的结构。正确的振捣可以显著提高混凝土的密实度、强度和耐久性。振捣时长的建议不大于20s 是基于多种因素。首先，过度的振捣可能会导致骨料在混凝土混合物中下沉，从而形成不均匀的骨料分布。这种现象可能会导致结构弱点，并减少混凝土的整体性能。其次，过度的振捣还可能导致混凝土中的水和空气上浮，产生过多的浮浆，影响混凝土表面的质量和整体性能。浮浆在混凝土表面形成的细浆层，是由水泥、水和微细骨料组成的。浮浆过厚可能会导致混凝土表面的劣化。建议浮浆厚度不大于3mm 的原因是，过厚的浮浆会使混凝土表面缺乏足够的骨料，导致表面强度降低，耐磨性差，且容易产生裂缝。更重要的是，厚浮浆层在固化过程中可能会导致强度差异，增加裂缝风险。因此，为了确保混凝土的整体质量和性能，必须在浇筑过程中严格控制振捣时间和浮浆厚度。正确的振捣和浮浆控制可以确保混凝土的密实度、均匀性和长期性能。

4 结语

桥梁作为交通的生命线，其铺装质量直接关系到交通安全和桥梁的使用寿命。自动覆膜工艺技术所带来的效率提升和质量保证都是传统施工方法难以匹敌的。通过减少人为错误、提供均匀的施工品质以及确保持续的质量控制，自动覆膜技术为桥梁建设行业带来了一场创新革命。随着科技持续发展，我们预见自动化和智能化技术在桥梁施工中的应用会变得更为深入。