王洪木（重慶建工第二建設(shè)有限公司，重慶　400045）

高壓水射流處理混凝土施工縫的施工工藝研究

王洪木
（重慶建工第二建設(shè)有限公司，重慶400045）

該文研究了高壓水射流處理混凝土施工縫的工藝，分析了水壓力、沖毛角度、混凝土強度等級和齡期等因素對沖毛處理效果的影響，提出了適用于不同強度等級混凝土的水壓力、沖毛角度和適宜齡期等工藝參數(shù)。與人工鑿毛、機械鑿毛、低壓水沖毛等處理方式相比，采用高壓水射流可以顯著提高混凝土施工縫處理質(zhì)量和效率，并且可以顯著降低施工成本和工人勞動強度以及對施工現(xiàn)場環(huán)境的不利影響。

混凝土施工縫；高壓水射流；水壓力；處理工藝；粗糙度

doi：10.3969/j.issn.1671-9107.2015.02.045

0　引言

混凝土施工縫處理是施工過程中常見的工序，施工縫處理質(zhì)量對混凝土結(jié)構(gòu)整體性、抗?jié)B性能，甚至結(jié)構(gòu)安全的影響至關(guān)重要［1-2］。相關(guān)標準對混凝土施工縫處理進行了原則性的規(guī)定，但沒有明確施工縫的處理方法和技術(shù)指標。目前常用的混凝土施工縫處理方法有人工鑿毛、機械鑿毛、低壓水沖毛等［3-4］。人工鑿毛勞動強度大，工作效率低；機械鑿毛噪音大，粉塵污染嚴重，影響操作人員的身體健康；低壓水沖毛通常采用0.3～0.6MPa的水壓力，需要在混凝土終凝前進行，沖毛效率較低，用水量較大，而且會影響施工現(xiàn)場的環(huán)境。同時，上述幾種處理方法也會對施工縫面層混凝土產(chǎn)生擾動，導(dǎo)致混凝土集料松動，從而產(chǎn)生新的薄弱面。

此外，在施工縫處理過程中，由于沒有評價施工縫處理效果的技術(shù)指標，施工人員往往憑借經(jīng)驗指導(dǎo)施工縫處理工序，導(dǎo)致混凝土施工縫成為破壞混凝土結(jié)構(gòu)整體性的薄弱面，甚至出現(xiàn)開裂和滲漏等工程質(zhì)量問題［5-6］。高壓水射流由工作壓力超過30MPa的高壓柱塞泵產(chǎn)生，可以在混凝土終凝后對施工縫進行處理，不僅可以避免對已硬化混凝土的擾動，也可以減少沖毛用水量，同時可以顯著提高沖毛效率和質(zhì)量。本文結(jié)合實際工程研究了混凝土齡期、水壓力和角度等因素對高壓水射流沖毛效率和質(zhì)量的影響，確定了可以指導(dǎo)實際施工的高壓水射流沖毛工藝及參數(shù)，有效地解決了采用傳統(tǒng)混凝土施工縫處理工藝帶來的費工費時、材料消耗大和處理質(zhì)量難以有效保證的問題，且對于鋼筋密集處處理更加有效。

1　施工機具和方法

1.1施工機具

高壓水射流裝置主要由額定功率30～50kW、額定電壓380V的電機驅(qū)動高壓柱塞泵，通過高壓水管經(jīng)高壓水槍產(chǎn)生高壓水射流，本文采用最大壓力35MPa、工作壓力30MPa的高壓柱塞泵，進水口水壓力為常壓，采用自來水供水。高壓水槍為手提式噴槍，噴槍長度60cm，噴嘴孔徑為0.75mm，水射流為扇面形。

1.2施工方法

施工用水宜采用自來水，如果采用地下水或地表水，水質(zhì)應(yīng)符合《混凝土用水標準》JGJ63-2006的要求，供水水源的流量應(yīng)大于高壓水泵最大水流量，確保施工過程中供水正常。啟動電機后再驅(qū)動高壓柱塞泵，檢查水壓力是否正常，打開噴槍閥門檢查水射流是否正常。施工應(yīng)在混凝土終凝后進行，沖毛時應(yīng)先將高壓柱塞泵的壓力調(diào)到最小，再根據(jù)實際沖毛效果確定合適的水壓力和噴嘴距離；采用輪式托架固定噴槍，并調(diào)整噴嘴與施工縫的角度和距離，初步設(shè)定噴嘴與水平施工縫夾角為50～60°，距離為5～10cm，以處理每平方米混凝土施工縫所需時間來評價沖毛效率，要求沖毛深度達到2～3mm的面積超過所處理面積的90%以上，以確保有效除去施工縫面層水泥浮漿和集料均勻露出，使施工縫面層粗糙度均勻。

2　施工工藝研究

采用高壓水射流沖毛工藝，當水壓力大于混凝土抗壓強度時，高壓水可以使混凝土破碎，因此可以在混凝土具有一定強度后再進行沖毛施工，避免對已經(jīng)凝結(jié)硬化的混凝土造成損傷。為了研究高壓水射流的沖毛效率和沖毛效果，項目組依

2.1混凝土齡期對施工縫沖毛效率的影響

混凝土施工縫面層沖毛時應(yīng)根據(jù)混凝土齡期和表面硬化程度選擇水壓力。論文首先研究了混凝土不同時高壓水射流的沖毛效率，選擇混凝土終凝后1d，2d，3d和7d，分別采用10MPa，15MPa，20MPa和30MPa水壓力進行沖毛試驗，以每平方米施工縫沖毛所需時間評價沖毛效率，試驗結(jié)果見表1。

表1　混凝土齡期對施工縫沖毛效率的影響

根據(jù)表1，隨著齡期延長，即使提高水壓力，沖毛時間也明顯增加，表明沖毛效率隨齡期延長而降低。因此，高壓水射流沖毛宜在混凝土終凝后12～24h開始，如果由于天氣或施工工藝等原因造成沖毛施工滯后，則應(yīng)隨著混凝土齡期的增長而提高水壓力，以確保水射流在混凝土面層產(chǎn)生的沖擊力大于混凝土面層抗壓強度，從而使沖毛施工順利進行。如果混凝土終凝后超過7d甚至更長時間，則水壓力需要顯著提高，才能保證沖毛施工的順利進行。沖毛施工的最佳時間是混凝土終凝后12～24h時開始，不宜遲于混凝土終凝后3d，以保證沖毛效果和降低因沖毛水壓力提高而產(chǎn)生的能源消耗。沖毛施工應(yīng)連續(xù)進行，以避免對其他施工工序產(chǎn)生影響。

2.2水壓力對施工縫沖毛效率的影響

齡期相同時，高壓水射流壓力對沖毛效率具有顯著影響，論文研究了混凝土終凝后1d齡期時水壓力對沖毛效率的影響，試驗結(jié)果見表2。

表2　水壓力對施工縫沖毛效率的影響

根據(jù)表2，當混凝土齡期相同時，隨著水壓力的提高，沖毛效率逐漸提高，當水壓力大于混凝土抗壓強度后，提高水壓力對沖毛效率的影響逐漸減小。根據(jù)實驗研究和查閱相關(guān)文獻，論文提出了沖毛施工時混凝土強度等級和齡期不同時水壓力的參考值，見表3。

表3　高壓水沖毛時混凝土強度等級和齡期不同時的水壓力參考值/MPa

2.3沖毛角度對施工縫處理效率的影響

噴嘴與施工縫面層的角度決定了混凝土的受力形式，當高壓水射流垂直于混凝土面層時，混凝土受到水射流的沖擊，可以認為是正壓力，但是隨著噴嘴與混凝土面層的夾角的角度逐漸減小，混凝土面層開始受到剪切力作用。由于混凝土的抗剪強度明顯小于混凝土的抗壓強度，因此減小噴嘴與混凝土面層夾角，更有利于使混凝土面層剝落，從而提高沖毛效率。試驗研究了沖毛角度對混凝土施工縫處理效率的影響，結(jié)果見表4。

表4　沖毛角度對施工縫沖毛效率的影響

根據(jù)表4，隨著沖毛角度的減小，高壓水射流的沖毛效率逐漸提高，同時結(jié)合現(xiàn)場沖毛效果，認為高壓噴槍的噴嘴與混凝土施工縫面層的角度控制在40～50°，可以保證沖毛效果達到最佳，獲得粗糙度均勻的施工縫處里面。

3　結(jié)論

（1）高壓水射流沖毛宜在混凝土終凝后12～24h開始，水射流壓力應(yīng)不小于混凝土沖毛時的抗壓強度；沖毛施工不宜遲于混凝土終凝后3d，以保證沖毛效果和降低因沖毛水壓力提高而產(chǎn)生的能源消耗。

（2）高壓噴槍的噴嘴與混凝土施工縫面層的角度控制在40～50°，可以保證沖毛效果達到最佳。

（3）高壓水射流處理混凝土施工縫施工速度快，成本低，設(shè)備簡單，操作簡便，工人易于掌握，不會產(chǎn)生噪音等污染問題，具有推廣應(yīng)用價值。

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責(zé)任編輯：孫蘇，李紅

Study on Construction Technology of High Pressure Water Jet for Concrete Construction Joints Processing

This paper studies the construction technology of high pressure water jet for concrete construction joints processing，analyzes the impact of water pressure，scour angle，strength and concrete class on the processing effect，and proposes the processing parameters suitable for concrete of different strength levels.Compared with manual processing，mechanical processing，and low-pressure water treatment，high-pressure water jet can significantly improve the quality and efficiency of concrete construction joint processing，and obviously reduce construction cost and labor intensity as well as the adverse effects on the environment of the construction site.

concrete construction joints；highs-pressure water jet；water pressure；processing technology；roughness

TU745.5

A

1671-9107（2015）02-0045-02

2014-11-18

王洪木（1969-），男，重慶人，本科，高級工程師，主要從事建設(shè)工程管理和施工應(yīng)用技術(shù)研究。托重慶某長江大橋錨碇工程的C40大體積混凝土分層澆筑產(chǎn)生的水平施工縫進行了高壓水射流沖毛工藝的研究，主要研究了混凝土水平施工縫處理過程中，混凝土齡期、沖毛壓力和角度等因素對高壓水射流沖毛效率和效果的影響。