高压水射流处理混凝土施工缝的施工工艺研究

王洪木（重庆建工第二建设有限公司，重庆　400045）

高压水射流处理混凝土施工缝的施工工艺研究

王洪木
（重庆建工第二建设有限公司，重庆400045）

该文研究了高压水射流处理混凝土施工缝的工艺，分析了水压力、冲毛角度、混凝土强度等级和龄期等因素对冲毛处理效果的影响，提出了适用于不同强度等级混凝土的水压力、冲毛角度和适宜龄期等工艺参数。与人工凿毛、机械凿毛、低压水冲毛等处理方式相比，采用高压水射流可以显著提高混凝土施工缝处理质量和效率，并且可以显著降低施工成本和工人劳动强度以及对施工现场环境的不利影响。

混凝土施工缝；高压水射流；水压力；处理工艺；粗糙度

doi：10.3969/j.issn.1671-9107.2015.02.045

0　引言

混凝土施工缝处理是施工过程中常见的工序，施工缝处理质量对混凝土结构整体性、抗渗性能，甚至结构安全的影响至关重要［1-2］。相关标准对混凝土施工缝处理进行了原则性的规定，但没有明确施工缝的处理方法和技术指标。目前常用的混凝土施工缝处理方法有人工凿毛、机械凿毛、低压水冲毛等［3-4］。人工凿毛劳动强度大，工作效率低；机械凿毛噪音大，粉尘污染严重，影响操作人员的身体健康；低压水冲毛通常采用0.3～0.6MPa的水压力，需要在混凝土终凝前进行，冲毛效率较低，用水量较大，而且会影响施工现场的环境。同时，上述几种处理方法也会对施工缝面层混凝土产生扰动，导致混凝土集料松动，从而产生新的薄弱面。

此外，在施工缝处理过程中，由于没有评价施工缝处理效果的技术指标，施工人员往往凭借经验指导施工缝处理工序，导致混凝土施工缝成为破坏混凝土结构整体性的薄弱面，甚至出现开裂和渗漏等工程质量问题［5-6］。高压水射流由工作压力超过30MPa的高压柱塞泵产生，可以在混凝土终凝后对施工缝进行处理，不仅可以避免对已硬化混凝土的扰动，也可以减少冲毛用水量，同时可以显著提高冲毛效率和质量。本文结合实际工程研究了混凝土龄期、水压力和角度等因素对高压水射流冲毛效率和质量的影响，确定了可以指导实际施工的高压水射流冲毛工艺及参数，有效地解决了采用传统混凝土施工缝处理工艺带来的费工费时、材料消耗大和处理质量难以有效保证的问题，且对于钢筋密集处处理更加有效。

1　施工机具和方法

1.1施工机具

高压水射流装置主要由额定功率30～50kW、额定电压380V的电机驱动高压柱塞泵，通过高压水管经高压水枪产生高压水射流，本文采用最大压力35MPa、工作压力30MPa的高压柱塞泵，进水口水压力为常压，采用自来水供水。高压水枪为手提式喷枪，喷枪长度60cm，喷嘴孔径为0.75mm，水射流为扇面形。

1.2施工方法

施工用水宜采用自来水，如果采用地下水或地表水，水质应符合《混凝土用水标准》JGJ63-2006的要求，供水水源的流量应大于高压水泵最大水流量，确保施工过程中供水正常。启动电机后再驱动高压柱塞泵，检查水压力是否正常，打开喷枪阀门检查水射流是否正常。施工应在混凝土终凝后进行，冲毛时应先将高压柱塞泵的压力调到最小，再根据实际冲毛效果确定合适的水压力和喷嘴距离；采用轮式托架固定喷枪，并调整喷嘴与施工缝的角度和距离，初步设定喷嘴与水平施工缝夹角为50～60°，距离为5～10cm，以处理每平方米混凝土施工缝所需时间来评价冲毛效率，要求冲毛深度达到2～3mm的面积超过所处理面积的90%以上，以确保有效除去施工缝面层水泥浮浆和集料均匀露出，使施工缝面层粗糙度均匀。

2　施工工艺研究

采用高压水射流冲毛工艺，当水压力大于混凝土抗压强度时，高压水可以使混凝土破碎，因此可以在混凝土具有一定强度后再进行冲毛施工，避免对已经凝结硬化的混凝土造成损伤。为了研究高压水射流的冲毛效率和冲毛效果，项目组依

2.1混凝土龄期对施工缝冲毛效率的影响

混凝土施工缝面层冲毛时应根据混凝土龄期和表面硬化程度选择水压力。论文首先研究了混凝土不同时高压水射流的冲毛效率，选择混凝土终凝后1d，2d，3d和7d，分别采用10MPa，15MPa，20MPa和30MPa水压力进行冲毛试验，以每平方米施工缝冲毛所需时间评价冲毛效率，试验结果见表1。

表1　混凝土龄期对施工缝冲毛效率的影响

根据表1，随着龄期延长，即使提高水压力，冲毛时间也明显增加，表明冲毛效率随龄期延长而降低。因此，高压水射流冲毛宜在混凝土终凝后12～24h开始，如果由于天气或施工工艺等原因造成冲毛施工滞后，则应随着混凝土龄期的增长而提高水压力，以确保水射流在混凝土面层产生的冲击力大于混凝土面层抗压强度，从而使冲毛施工顺利进行。如果混凝土终凝后超过7d甚至更长时间，则水压力需要显著提高，才能保证冲毛施工的顺利进行。冲毛施工的最佳时间是混凝土终凝后12～24h时开始，不宜迟于混凝土终凝后3d，以保证冲毛效果和降低因冲毛水压力提高而产生的能源消耗。冲毛施工应连续进行，以避免对其他施工工序产生影响。

2.2水压力对施工缝冲毛效率的影响

龄期相同时，高压水射流压力对冲毛效率具有显著影响，论文研究了混凝土终凝后1d龄期时水压力对冲毛效率的影响，试验结果见表2。

表2　水压力对施工缝冲毛效率的影响

根据表2，当混凝土龄期相同时，随着水压力的提高，冲毛效率逐渐提高，当水压力大于混凝土抗压强度后，提高水压力对冲毛效率的影响逐渐减小。根据实验研究和查阅相关文献，论文提出了冲毛施工时混凝土强度等级和龄期不同时水压力的参考值，见表3。

表3　高压水冲毛时混凝土强度等级和龄期不同时的水压力参考值/MPa

2.3冲毛角度对施工缝处理效率的影响

喷嘴与施工缝面层的角度决定了混凝土的受力形式，当高压水射流垂直于混凝土面层时，混凝土受到水射流的冲击，可以认为是正压力，但是随着喷嘴与混凝土面层的夹角的角度逐渐减小，混凝土面层开始受到剪切力作用。由于混凝土的抗剪强度明显小于混凝土的抗压强度，因此减小喷嘴与混凝土面层夹角，更有利于使混凝土面层剥落，从而提高冲毛效率。试验研究了冲毛角度对混凝土施工缝处理效率的影响，结果见表4。

表4　冲毛角度对施工缝冲毛效率的影响

根据表4，随着冲毛角度的减小，高压水射流的冲毛效率逐渐提高，同时结合现场冲毛效果，认为高压喷枪的喷嘴与混凝土施工缝面层的角度控制在40～50°，可以保证冲毛效果达到最佳，获得粗糙度均匀的施工缝处里面。

3　结论

（1）高压水射流冲毛宜在混凝土终凝后12～24h开始，水射流压力应不小于混凝土冲毛时的抗压强度；冲毛施工不宜迟于混凝土终凝后3d，以保证冲毛效果和降低因冲毛水压力提高而产生的能源消耗。

（2）高压喷枪的喷嘴与混凝土施工缝面层的角度控制在40～50°，可以保证冲毛效果达到最佳。

（3）高压水射流处理混凝土施工缝施工速度快，成本低，设备简单，操作简便，工人易于掌握，不会产生噪音等污染问题，具有推广应用价值。

［1］罗东波，周敬.地下室曲面超长墙体混凝土裂缝控制技术［J］.重庆建筑，2006，5（12）：50-52.

［2］刘风林.超大型水池施工缝的设置及施工处理［J］.建筑技术，2002，33（7）：496-497.

［3］蒋为群，黄红飞.大坝混凝土施工缝处理的质量控制［J］.小水电，2006，31（1）：57-58.

［4］李嘉进.二滩大坝混凝土水平施工缝和混凝土与坝基结合面的处理［J］.水电站设计，2002，18（2）：18-20.

［5］宋玉普，魏春明.混凝土施工缝接缝面劈拉强度试验研究［J］.混凝土，2006，28（6）：22-25.

［6］丁瑞沾.现浇混凝土施工缝施工工艺 ［J］.江西建材，2012，32（1）：84-85.

责任编辑：孙苏，李红

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，重庆人，本科，高级工程师，主要从事建设工程管理和施工应用技术研究。托重庆某长江大桥锚碇工程的C40大体积混凝土分层浇筑产生的水平施工缝进行了高压水射流冲毛工艺的研究，主要研究了混凝土水平施工缝处理过程中，混凝土龄期、冲毛压力和角度等因素对高压水射流冲毛效率和效果的影响。