混凝土基面处理技术装备及工艺研究

混凝土基面处理技术装备及工艺研究

李俊杰1，杨林振1，张效毓1，涂书豪1，杨飞2，刘宁2

（1. 中国长江电力股份有限公司，湖北宜昌 443000；2. 江苏富技腾机电科技有限公司，江苏南京 210000）

摘要：文章探讨了混凝土基面处理技术及其对建筑结构耐久性的影响，概述了基面处理的重要性，详细介绍了高压水破除及表面处理设备原理、选配、操作与维护，并通过检修案例展示了高压水射流设备的应用。文章还介绍了基面处理的工艺流程和解决常见问题的策略，并分析了一体化处理设备在提升施工效率和质量上的优势。

关键词：混凝土基面处理；技术装备；工艺；研究

Research on technical equipment and technology of concrete foundation treatment

Li Junjie1, Yang linzhen1, Zhang Xiaoyu1, Tu Shuhao1, Yang Fei2，Liu Ning2

( China Yangtze Power Co.,Ltd, Yichang, 443000, China; Jiangsu Fedjetting Tech Co., Ltd, Nanjing, 210000, China)

Abstract: This paper discusses the concrete foundation treatment technology and its impact on the durability of building structure, Outlines the importance of foundation treatment, introduces the principle, selection, operation and maintenance of high-pressure water breaking and surface treatment equipment in detail, and demonstrates the application of high-pressure water jet equipment through maintenance cases. The paper also introduces the process flow of base surface treatment and the strategies to solve common problems, and analyzes the advantages of integrated treatment equipment in improving construction efficiency and quality.

Key words: concrete foundation treatment; Technical equipment; Technology; study

在建筑行业中，混凝土作为一种广泛使用的工程材料，其耐久性和稳定性对整个结构的寿命至关重要。混凝土基面处理作为施工过程中的关键步骤，直接影响到后续施工质量和结构的长期性能[1]。随着建筑技术的发展，对混凝土基面处理技术提出了更高的要求。本文结合具体实际项目案例分析、探讨混凝土基面处理技术装备及工艺，旨在探讨混凝土基面处理的先进技术装备及工艺，分析其在现代建筑工程中的应用，并展望未来的发展趋势。

1水射流技术的发展概况

高压水射流技术最初主要是在采矿界开始研究，20世纪60年代以后，越来越多的工业部门对这一新技术产生了浓厚的兴趣，日益引起了国际上相关工程和学术界的重视。国外研究高压水射流的起因，一方面是和工程技术向高速、高压和高效发展的总趋势有关，另一方面又和采掘工业迫切需要一种能防爆、防尘的破碎、钻凿工具密切相关[2]。随着水力采煤技术的兴起，高压水射流技术得到大力推广，提高水压力、减小喷嘴直径可以显著提高水射流的落煤效果，于是开始研制较高压力的压力源（高压泵和增压器）及高压脉冲射流（俗称水炮）。进入60年代，大批高压柱塞泵和增压器的问世大大推动了高压水射流技术的研究工作[3]。

2 混凝土基面处理技术概述

混凝土基面是指直接承受施工或使用过程中各种作用力的混凝土表面层，其物理和化学特性对于建筑的结构性能和耐久性至关重要。这些特性包括混凝土的强度、平整度、吸水性等，它们直接影响基面的附着力、防水性能和耐磨性。进行基面处理的主要目的是提高这些性能，确保后续施工的质量和建筑的使用寿命。然而，混凝土基面在施工或使用过程中常出现裂缝、蜂窝、麻面等问题，这些问题不仅影响基面的美观，还可能导致涂层起壳、脱落，甚至影响结构的稳定性和安全性。因此，对混凝土基面进行适当的处理，如修复裂缝、填补蜂窝、磨平麻面等，对于提升建筑的整体性能和延长其使用寿命具有重要意义。

混凝土基面处理的七种关键技术包括机械打磨、酸洗、喷砂、激光处理、超声波清洗、真空吸尘和热喷[4]。每种方法都有其独特的应用场景和优势，为混凝土基面的预处理提供了多样化的选择。

3 高压水破除混凝土基面处理技术

水力破除破碎原理：由高压泵加压，产生100-280Mpa的高压水射流，射入混凝土表面。高压水在混凝土孔隙中产生一个超压，当其压力超过混凝土的抗拉强度时，混凝土发生破碎。 [5]。采用该工艺进行施工，不会损伤混凝土及钢筋等原有结构，同时也已经把保留部分的混凝土进行了拉毛处理，使新旧混凝土接触面更多，粘结力更强。不仅提高施工效率，降低综合成本，更能够减少社会资源的浪费。

4 案例分析

4.1 项目背景

水工建筑物检修前需先对过流面表面进行清洗、凿毛处理，清理混凝土表面的青苔、泥土、灰尘等杂物，露出原始混凝土面或者历史修补面，以保证修补材料与破损面的粘接强度。金属结构防腐检修前首先要对金属表面进行刮铲、喷砂处理，清除金属结构表面的青苔、泥土、灰尘等杂物，使金属体表面干洁并具有一定的粗糙度，增强镀层与金属母体的结合面积，提高粘结强度。水工建筑物混凝土凿除以及金属结构防腐检修的基面处理，目前常用的方法与手段较为原始，效率较低，急需更新迭代，通过机械化替代人工，提高检修效率与检修质量。

4.2水工金结设备基面处理一体化装备组成：

装备系统主要由高压泵站、真空泵站、行走机构、执行机构(破碎头、除锈喷盘)等构件组成。

图1 装备系统结构布置图

4.3 装备系统原理：

高压泵组及管路系统是将水箱里面的水通过过滤、高压水泵加压等工序，形成高压水，将不同主机的高压水汇总到高压软管上，再输送到执行机构的喷枪管。起输送自来水、加压自来水，形成高压水并输送到喷枪管的系统，主要包括高压水泵、耐压软管、高压软管、液压油管、低压软管，系统总流量不低于 40L/min，连续工作输出压力不低于 200MPa。

图2  装备系统原理图

4.3.1 水工金结设备基面处理一体化装备工作原理

该装备的工作原理基于高压水射流技术，通过将普通的自来水加压至100-200Mpa的高压，然后通过直径约φ0.1-0.6mm的喷嘴，形成速度达800-1000m/s的高速水箭。这一过程不仅实现了约3倍音速的水流速度，而且确保了水流的高精度和高能量输出，适用于混凝土表面清洗或凿除。

4.3.2 水工金结设备基面处理一体化装备关键机构组成

（1）高压泵站：作为装备的核心部分，高压泵站负责提供高压水流，这是混凝土凿除和金属结构表面除锈的关键动力来源。泵站采用先进的增压技术，能够将普通的自来水增加至100-200Mpa的压力，通过特殊设计的喷嘴形成高速水箭，以实现高效率的表面清洗和材料切割。

（2）真空泵站：在金属结构除锈过程中，真空泵站发挥着至关重要的作用。它能够有效吸取并处理除锈过程中产生的废水和废料，保持施工现场的整洁，同时减少环境污染。

（3）行走机构：该机构采用模块化设计，能够适应不同的工作环境和地形。电机驱动的行走机构不仅提供了稳定的液压油源，还能精确控制执行机构的运动，确保作业的灵活性和准确性。

（4）执行机构：包括破碎头和除锈喷盘，这两个部件是实际进行混凝土凿除和金属结构除锈的工具。每个执行机构都配备了坚固的防护罩，以保护操作人员和设备免受飞溅的碎屑和水花的伤害。破碎头参数包括减速比、最大旋转速度、偏摆角度和破碎直径等，均选用高性能的液压马达，确保动力强劲且稳定。

图3执行机构结构布置图

（图示中，①驱动组件，②破碎组件，③限高组件，④横向导轨）

（5）液压驱动站：这个部件的设计注重于操作的简便性和维护的便捷性。它采用电机驱动变量泵，通过比例阀控制，实现了精确的液压动力输出。此外，液压驱动站还具备液压故障检测保护功能，能够在出现异常时及时报警并采取措施，保障作业的安全性。

4.4现场实验：

4.4.1混凝土凿除：

（1）用于混凝土凿除，凿除深度达10cm以上；

（2）具备扫描破碎等距保持功能；

（3）承受工作压力要求可达100MPa以上，喷枪具备防护能力。

图4混凝土凿除效果

4.4.2金属表面处理

（1）能清楚金属结构表面锈迹，达到一定的粗糙度，满足粗糙度要求与清洁度要求；

（2）具备扫描破碎等距保持功能；

（3）承受工作压力不低于260MPa，喷枪具备防护能力。

图5金属结构表面处理效果

4 结语

混凝土基面处理技术对确保建筑工程质量至关重要。通过深入研究现有技术装备和工艺，我们可以有效提升基面处理的效率与质量，增强结构耐久性[6]。未来研究需聚焦环保材料、高效设备和智能化技术的创新，以推动该技术的可持续性发展。本文的案例分析凸显了机械化在水工检修中的潜力，并预示了技术进步将使混凝土基面处理更高效、环保。研究成果为建筑行业提供了宝贵参考，对促进技术发展和应用、推动行业技术进步具有重要价值。

参考文献：

[1]杨润忠.表面处理方式对混凝土结构及抗蚀性能的影响[J].居业,2023,(05):199-201.

[2] Summers D A.Waterjetting Technology[M].London：E&FN Spon，1995

[3]崔谟慎，孙家俊.高压水射流技术[M].北京：煤炭工业出版社，1993

[4]邸书茵.某水电站地下厂房优质混凝土施工技术[J].电力勘测设计,2022,(09):74-77.

[5]周敏，张建安.高压水射流技术在管道清理工程中的应用[B].水电与新能源,2019,(05):51-52.

[6]姜斌,张兆杰.水泥混凝土桥面粗糙处理及防水粘结层施工技术[J].大众标准化,2020,(20):178-180.

作者简介：李俊杰（1994-），男，工程师，主要从事水工建筑物及闸坝金属结构检修，电话15797311579，寄刊地址：湖北省宜昌市西坝建设路1号，邮政编码：443000