高壓水槍在建筑混凝土墻面鑿毛的應用

張 濤

（中交第四公路工程局有限公司，北京 100102）

1 混凝土表面界面處理現狀

選用適宜的工藝方法處理混凝土界面一直是人們關注的問題。界面處理是工程質量一個較為薄弱的環節，建筑物混凝土表面的墻磚粘接層或水泥砂漿抹灰層常常因為混凝土表面的界面處理不當，造成開裂、空鼓、脫落等質量問題，嚴重時可影響工程使用功能。

混凝土結構施工時模板表面平整，并且模板大都使用脫模劑，致使澆筑完成的混凝土結構表面較為光滑，所以后期進行裝修時，需要對混凝土表面進行處理，以增大裝修層與基層的附著力。混凝土表面處理有兩種方式：一種是使用機械設備噴涂或者采用掃帚進行涂刷薄薄一層混凝土界面劑或水泥膠漿，讓其固定在光潔的基層之上，以增加裝修時抹灰層與基層的附著力，不出現開裂、空鼓、脫落等問題；另一種方式是采用尖利的鉆子將混凝土表面剔鑿成粗糙不平的麻面，而后進行噴水濕潤，但進行下一道工序時墻面不得有明水存在。

傳統混凝土界面處理方法，不但費時、費工、粉塵污染較大，而且無法保證粘接質量，粘貼瓷磚或抹灰后較為容易出現空鼓、脫落等現象。隨著建筑中組合鋁合金模板的廣泛應用及裝配式建筑的不斷增加，澆筑精度更高也使得墻面過于光滑，導致空鼓、開裂、脫落等質量問題進一步加劇。

2 高壓水槍鑿毛機具及鑿毛原理

20世紀70年代的高壓水射流技術在歐美等一些先進國家混凝土結構的改造與修復中獲得了廣泛的應用。近年來，菲律賓、馬來西亞等一些東南亞國家，還普遍使用這一技術來維護修復公路、橋梁等混凝土結構。在我國，隨著社會經濟總體發展、人口老齡化的加劇和勞動力的不斷減少，必定會造成勞動力費用的增加，這些將促使政府相關職能部門和施工企業使用先進的施工工藝取代原有的施工技術，以提高施工效率和施工質量。同時，這也符合國家推行環保、減少社會資源消耗的綠色進程。

2.1 高壓水槍鑿毛機械組成

特種高壓增壓泵、安全閥、高壓管路、鑿毛槍、水處理系統、壓力調節系統及遠程通信控制系統等。

2.2 高壓水槍鑿毛原理

通過特種高壓增壓泵對水體進行加壓，通過節流噴嘴將加壓后的高壓水轉化成高速水射流，射流約呈喇叭形狀向外擴散。射流機構沿著射流噴射方向可以分成4個不同階段：緊密段、核心段、破裂段以及水滴段。（1）緊密段：此階段緊鄰噴嘴出口，水流仍為緊密狀態，清晰透明，并且水射流橫向斷面上每一點的流速均相等，均為噴嘴出口速度。水射流表面因為與空氣的摩擦而產生波紋，波紋的波幅隨著離噴嘴出口距離的增加而逐漸增大，水射流表面在波幅達到一定程度后開始出現破裂，此時開始有少量的空氣被吸入，水射流表面破裂形成大塊水團。（2）核心段：此階段水射流表面開始出現破碎的大塊水團并且有空氣被吸入，但射流中心部位仍然保持著最初的速度且以緊密狀態呈現。水射流隨著離噴嘴出口的距離越來越遠，中心橫斷面面積逐漸減小，直至最后完全破裂。（3）破裂段：此階段水射流吸入的空氣不斷增加，進而使水射流表面大塊水團破碎成水滴，水射流中心部分的緊密狀態也破碎成大塊水團，并且隨著距離噴嘴出口越來越遠，保持在水射流中部的大塊水團也越來越少，最終完全散落成水滴。（4）水滴段：此階段，大量空氣被水射流吸入，導致水射流整個橫斷面被空氣隔離成為水滴狀。

水射流流速隨著噴嘴出口壓力的增大而增加。在旋渦和脈動速度的作用下，水射流流速的增加導致低壓水射流緊密段表面波紋的波幅增大進而破裂，緊密段的長度也隨之逐步縮短，最終緊密段徹底消失。當壓力增大到一定程度后，水射流射出噴嘴的同時便吸入空氣，導致水射流表面破碎成大塊水團。所以，高壓水射流結構除沒有緊密段以外，其他與低壓水射流結構基本相同。除此之外，高壓水射流還具有噴嘴出口處邊緣上的附面層由層流變為紊流的特性。超高壓水射流的結構除紊流附面層可以侵入噴嘴出口內之外，其他與高壓水射流的結構基本相同。

當高壓水射流以較高的速度撞擊物體的瞬間，水射流流體的動能轉化成沖量作用在與物體的接觸面上，水射流的端部壓力將升高到沖擊壓力值。物體表面被此沖擊壓力撞擊后以撞擊點為中心形成放射狀裂紋，裂紋在水射流的連續沖擊作用下發展成裂縫，進而形成深坑，在深坑中高壓水向周圍施壓進而對坑內四周物質產生拉應力，最終發展成凹坑。同理，高壓水射流撞擊混凝土表面后也會以撞擊點為中心形成放射狀裂紋，裂紋在水射流的持續撞擊作用下發展為裂縫，進而形成深坑。在深坑中高壓水向四周施壓進而對坑內周圍骨料產生拉應力，因為水射流不僅在持續不斷地撞擊材料，而且對混凝土表面也進行沖刷及剪切，不斷帶走破碎的骨料進而逐步剝蝕混凝土。由于高壓水射流的撞擊作用速度極快，在非常短的時間內便可完成上述一系列動作，因此混凝土表面看起來好像被高壓水射流進行了剔鑿一樣。

3 高壓水槍鑿毛應用

3.1 施工工藝

（1）工藝流程。指定設備位置→接駁水電、高壓管→試機→混凝土表面鑿毛。

（2）施工方法。①指定設備位置：因為施工現場環境較為復雜，鑿毛機必須避開人流量較大的地方，放置在安全可靠的位置。②接駁水電、高壓管：將電纜線接駁到開關配電箱處，接駁高壓管、進水管。③試機：安裝高壓水鑿毛槍時需要使用專業工具，安裝完成后檢查設備儀表是否正常，然后對著空曠處進行第一次試機。④混凝土表面鑿毛：將高壓管、鑿毛槍接駁至施工作業樓層。每臺鑿毛機配置1名機長和1名操作人員，由機長操作遙控器，操作員穿戴好防護服，在進行混凝土鑿毛施工之前要對著空曠處再次試機，待水壓達到額定值之后即可開始進行鑿毛作業，鑿毛作業時鑿毛深度不應低于0.5mm。在對混凝土墻面進行鑿毛時，一般情況下以豎向條紋自上而下施工為主，保持鑿毛后的墻面干凈。最后，墻面使用鑿毛槍進行吹掃、清洗，確保沒有明顯粉塵存留于墻面，使墻面保持清潔，保證鑿毛質量合格。

3.2 施工注意事項

（1）由于高壓水射流具有非常大的沖擊力，因此在任何時候高壓水槍均不得對著人體，避免噴射到人體上造成人員傷害。

（2）高壓水管禁止彎折。

（3）為保證設備的凈化過濾系統能夠正常工作，需采用清潔的自來水作為水源，避免對高壓水槍鑿毛機設備造成不必要的損害。

（4）混凝土表面鑿毛之后，光滑的水泥層表面被破壞，粘接劑中水分會被混凝土快速地吸收，所以在配制瓷磚粘接劑或水泥膏時應考慮適當增加水的含量。

（5）操作人員必須嚴格執行高壓水槍混凝土鑿毛操作標準，確保機械設備運轉正常，減少對設備的損害，降低設備故障率，避免事故發生。正確高效地運用鑿毛技術才能保證混凝土界面處理效果，提高瓷磚粘接質量和抹灰質量，避免出現開裂、空鼓、脫落等現象。

（6）每天施工前對鑿毛機設備進行一次檢査驗收，確保施工安全。

（7）必須對操作人員進行崗前教育培訓，培訓合格后方可進行施工操作。

（8）進入施工現場的操作人員必須佩戴安全帽，配備安全防護用品。

（9）施工操作人員嚴禁酒后上崗作業。

4 高壓水槍鑿毛優點

（1）有效地解決了空鼓、脫落等現象。混凝土表面經高壓水槍鑿毛之后，其表面水泥漿層被破壞形成帶有紋路的粗糙面，瓷磚粘接劑、水泥砂漿等可以更好地滲透到混凝土內部，使瓷磚或水泥砂漿抹灰層等與混凝土粘接更加牢固，大大降低了空鼓、開裂、脫落等現象出現的概率。

（2）降低成本、節能降耗。混凝土表面經高壓水槍鑿毛后，表面附著的脫模劑及灰塵被清除干凈，可免去甩漿、掛網、找平等工序，然后可用瓷磚膠直接鋪貼或墻面直接抹灰，對墻面處理更快捷。

（3）施工方法更環保。使用甩漿、掛網、抹灰這些傳統的施工方法會產生大量粉塵、灰渣等廢棄物；而使用高壓水槍鑿毛，在作業現場僅會產生少量的灰漿和水，在短時間內便可自然風干，作業更環保，對人體危害更小。

（4）高壓水槍對混凝土鑿毛作業的同時，使用的水也可對混凝土起到養護和表面清洗的作用。

（5）有效保證防水施工。需做防水施工的混凝土表面經高壓水槍鑿毛后，因其表面既干凈整潔又有一定的粗糙度，可有效保證防水涂料與基層的粘接強度。

5 結束語

傳統混凝土表面界面處理工藝存在著空鼓、開裂、脫落等一系列的問題，高壓水槍鑿毛不僅解決了傳統混凝土表面處理工藝存在的問題，而且施工成本低、施工效率高、安全環保，進一步提高了施工質量。綜合這些特點，高壓水槍鑿毛是一項高效節能、安全環保的施工工藝，并能夠解決施工過程中實際存在的問題，這種新工藝符合我國國情，值得大力推廣使用。