高压水枪在建筑混凝土墙面凿毛的应用

张 涛

（中交第四公路工程局有限公司，北京 100102）

1 混凝土表面界面处理现状

选用适宜的工艺方法处理混凝土界面一直是人们关注的问题。界面处理是工程质量一个较为薄弱的环节，建筑物混凝土表面的墙砖粘接层或水泥砂浆抹灰层常常因为混凝土表面的界面处理不当，造成开裂、空鼓、脱落等质量问题，严重时可影响工程使用功能。

混凝土结构施工时模板表面平整，并且模板大都使用脱模剂，致使浇筑完成的混凝土结构表面较为光滑，所以后期进行装修时，需要对混凝土表面进行处理，以增大装修层与基层的附着力。混凝土表面处理有两种方式：一种是使用机械设备喷涂或者采用扫帚进行涂刷薄薄一层混凝土界面剂或水泥胶浆，让其固定在光洁的基层之上，以增加装修时抹灰层与基层的附着力，不出现开裂、空鼓、脱落等问题；另一种方式是采用尖利的钻子将混凝土表面剔凿成粗糙不平的麻面，而后进行喷水湿润，但进行下一道工序时墙面不得有明水存在。

传统混凝土界面处理方法，不但费时、费工、粉尘污染较大，而且无法保证粘接质量，粘贴瓷砖或抹灰后较为容易出现空鼓、脱落等现象。随着建筑中组合铝合金模板的广泛应用及装配式建筑的不断增加，浇筑精度更高也使得墙面过于光滑，导致空鼓、开裂、脱落等质量问题进一步加剧。

2 高压水枪凿毛机具及凿毛原理

20世纪70年代的高压水射流技术在欧美等一些先进国家混凝土结构的改造与修复中获得了广泛的应用。近年来，菲律宾、马来西亚等一些东南亚国家，还普遍使用这一技术来维护修复公路、桥梁等混凝土结构。在我国，随着社会经济总体发展、人口老龄化的加剧和劳动力的不断减少，必定会造成劳动力费用的增加，这些将促使政府相关职能部门和施工企业使用先进的施工工艺取代原有的施工技术，以提高施工效率和施工质量。同时，这也符合国家推行环保、减少社会资源消耗的绿色进程。

2.1 高压水枪凿毛机械组成

特种高压增压泵、安全阀、高压管路、凿毛枪、水处理系统、压力调节系统及远程通信控制系统等。

2.2 高压水枪凿毛原理

通过特种高压增压泵对水体进行加压，通过节流喷嘴将加压后的高压水转化成高速水射流，射流约呈喇叭形状向外扩散。射流机构沿着射流喷射方向可以分成4个不同阶段：紧密段、核心段、破裂段以及水滴段。（1）紧密段：此阶段紧邻喷嘴出口，水流仍为紧密状态，清晰透明，并且水射流横向断面上每一点的流速均相等，均为喷嘴出口速度。水射流表面因为与空气的摩擦而产生波纹，波纹的波幅随着离喷嘴出口距离的增加而逐渐增大，水射流表面在波幅达到一定程度后开始出现破裂，此时开始有少量的空气被吸入，水射流表面破裂形成大块水团。（2）核心段：此阶段水射流表面开始出现破碎的大块水团并且有空气被吸入，但射流中心部位仍然保持着最初的速度且以紧密状态呈现。水射流随着离喷嘴出口的距离越来越远，中心横断面面积逐渐减小，直至最后完全破裂。（3）破裂段：此阶段水射流吸入的空气不断增加，进而使水射流表面大块水团破碎成水滴，水射流中心部分的紧密状态也破碎成大块水团，并且随着距离喷嘴出口越来越远，保持在水射流中部的大块水团也越来越少，最终完全散落成水滴。（4）水滴段：此阶段，大量空气被水射流吸入，导致水射流整个横断面被空气隔离成为水滴状。

水射流流速随着喷嘴出口压力的增大而增加。在旋涡和脉动速度的作用下，水射流流速的增加导致低压水射流紧密段表面波纹的波幅增大进而破裂，紧密段的长度也随之逐步缩短，最终紧密段彻底消失。当压力增大到一定程度后，水射流射出喷嘴的同时便吸入空气，导致水射流表面破碎成大块水团。所以，高压水射流结构除没有紧密段以外，其他与低压水射流结构基本相同。除此之外，高压水射流还具有喷嘴出口处边缘上的附面层由层流变为紊流的特性。超高压水射流的结构除紊流附面层可以侵入喷嘴出口内之外，其他与高压水射流的结构基本相同。

当高压水射流以较高的速度撞击物体的瞬间，水射流流体的动能转化成冲量作用在与物体的接触面上，水射流的端部压力将升高到冲击压力值。物体表面被此冲击压力撞击后以撞击点为中心形成放射状裂纹，裂纹在水射流的连续冲击作用下发展成裂缝，进而形成深坑，在深坑中高压水向周围施压进而对坑内四周物质产生拉应力，最终发展成凹坑。同理，高压水射流撞击混凝土表面后也会以撞击点为中心形成放射状裂纹，裂纹在水射流的持续撞击作用下发展为裂缝，进而形成深坑。在深坑中高压水向四周施压进而对坑内周围骨料产生拉应力，因为水射流不仅在持续不断地撞击材料，而且对混凝土表面也进行冲刷及剪切，不断带走破碎的骨料进而逐步剥蚀混凝土。由于高压水射流的撞击作用速度极快，在非常短的时间内便可完成上述一系列动作，因此混凝土表面看起来好像被高压水射流进行了剔凿一样。

3 高压水枪凿毛应用

3.1 施工工艺

（1）工艺流程。指定设备位置→接驳水电、高压管→试机→混凝土表面凿毛。

（2）施工方法。①指定设备位置：因为施工现场环境较为复杂，凿毛机必须避开人流量较大的地方，放置在安全可靠的位置。②接驳水电、高压管：将电缆线接驳到开关配电箱处，接驳高压管、进水管。③试机：安装高压水凿毛枪时需要使用专业工具，安装完成后检查设备仪表是否正常，然后对着空旷处进行第一次试机。④混凝土表面凿毛：将高压管、凿毛枪接驳至施工作业楼层。每台凿毛机配置1名机长和1名操作人员，由机长操作遥控器，操作员穿戴好防护服，在进行混凝土凿毛施工之前要对着空旷处再次试机，待水压达到额定值之后即可开始进行凿毛作业，凿毛作业时凿毛深度不应低于0.5mm。在对混凝土墙面进行凿毛时，一般情况下以竖向条纹自上而下施工为主，保持凿毛后的墙面干净。最后，墙面使用凿毛枪进行吹扫、清洗，确保没有明显粉尘存留于墙面，使墙面保持清洁，保证凿毛质量合格。

3.2 施工注意事项

（1）由于高压水射流具有非常大的冲击力，因此在任何时候高压水枪均不得对着人体，避免喷射到人体上造成人员伤害。

（2）高压水管禁止弯折。

（3）为保证设备的净化过滤系统能够正常工作，需采用清洁的自来水作为水源，避免对高压水枪凿毛机设备造成不必要的损害。

（4）混凝土表面凿毛之后，光滑的水泥层表面被破坏，粘接剂中水分会被混凝土快速地吸收，所以在配制瓷砖粘接剂或水泥膏时应考虑适当增加水的含量。

（5）操作人员必须严格执行高压水枪混凝土凿毛操作标准，确保机械设备运转正常，减少对设备的损害，降低设备故障率，避免事故发生。正确高效地运用凿毛技术才能保证混凝土界面处理效果，提高瓷砖粘接质量和抹灰质量，避免出现开裂、空鼓、脱落等现象。

（6）每天施工前对凿毛机设备进行一次检査验收，确保施工安全。

（7）必须对操作人员进行岗前教育培训，培训合格后方可进行施工操作。

（8）进入施工现场的操作人员必须佩戴安全帽，配备安全防护用品。

（9）施工操作人员严禁酒后上岗作业。

4 高压水枪凿毛优点

（1）有效地解决了空鼓、脱落等现象。混凝土表面经高压水枪凿毛之后，其表面水泥浆层被破坏形成带有纹路的粗糙面，瓷砖粘接剂、水泥砂浆等可以更好地渗透到混凝土内部，使瓷砖或水泥砂浆抹灰层等与混凝土粘接更加牢固，大大降低了空鼓、开裂、脱落等现象出现的概率。

（2）降低成本、节能降耗。混凝土表面经高压水枪凿毛后，表面附着的脱模剂及灰尘被清除干净，可免去甩浆、挂网、找平等工序，然后可用瓷砖胶直接铺贴或墙面直接抹灰，对墙面处理更快捷。

（3）施工方法更环保。使用甩浆、挂网、抹灰这些传统的施工方法会产生大量粉尘、灰渣等废弃物；而使用高压水枪凿毛，在作业现场仅会产生少量的灰浆和水，在短时间内便可自然风干，作业更环保，对人体危害更小。

（4）高压水枪对混凝土凿毛作业的同时，使用的水也可对混凝土起到养护和表面清洗的作用。

（5）有效保证防水施工。需做防水施工的混凝土表面经高压水枪凿毛后，因其表面既干净整洁又有一定的粗糙度，可有效保证防水涂料与基层的粘接强度。

5 结束语

传统混凝土表面界面处理工艺存在着空鼓、开裂、脱落等一系列的问题，高压水枪凿毛不仅解决了传统混凝土表面处理工艺存在的问题，而且施工成本低、施工效率高、安全环保，进一步提高了施工质量。综合这些特点，高压水枪凿毛是一项高效节能、安全环保的施工工艺，并能够解决施工过程中实际存在的问题，这种新工艺符合我国国情，值得大力推广使用。