混凝土施工缝冲毛技术探讨

陈晓虎

（中交四航局第二工程有限公司 广州510230）

0 引言［1］

混凝土施工缝处理方式主要采用电锤及风炮等进行凿毛，此种传统的方式存在着施工难度大、人工设备耗费大、凿毛深浅不均等问题，另由于顶层混凝土振捣控制不佳，浮浆过厚，凿毛需达到一定深度才可露出骨料，难以达到较为理想的效果。本文基于香港某废物管理设施工程沉箱预制施工，对沉箱分层施工缝处理进行研究，通过高压水枪冲毛方式，解决了传统凿毛施工存在的普遍问题。

1 工程概况

香港某废物管理设施项目码头及海堤采用重力式沉箱结构，沉箱高度10～13 m。按传统分层浇注工艺进行预制，分层方式为底层2 m，标准层4 m，顶层根据不同高度分为2 m、3 m、4 m，因此沉箱存在着2～3道水平分层施工缝。由于沉箱需于海上进行浮运，施工缝处理需达到较好的效果，避免出现渗水，保证浮运过程中的安全。

2 冲毛原理［2］

在混凝土浇注完成后，通过在混凝土表面喷洒缓凝剂，让表面混凝土凝结时间延长，与内部混凝土凝结时间形成时间差。在内部混凝土凝结而表面混凝土尚未凝结时，利用高压水枪将表面混凝土的浆冲走，留下部分嵌固在混凝土内的粗骨料，在混凝土表面形成粗糙面，以便在下次混凝土浇注时进行良好结合。

3 关键技术分析

3.1 混凝土配制［3］

混凝土凝结时间对冲毛施工有着一定的影响。在配制混凝土时，根据气温情况，通过调节外加剂的成分，控制混凝土的凝结时间。

项目所配制D50/20 混凝土，设计强度50 MPa，设计坍落度为175±45 mm，粗骨料采用5～10 mm 及10～20 mm 两种级配，外加使用苏博特PCA-I 型高性能减水剂。根据季节气温的不同，选择合适的凝结时间，确保在浇注完成后有恰当的时间进行冲毛的各道工序。

为掌握不同气温条件下混凝土的凝结时间，根据项目所在地的常年气温情况，对混凝土在20 ℃、30 ℃、40 ℃气温下的凝结时间进行了测试，测试报告如图1所示，测试结果统计如表1所示。

测试结果表明，混凝土的凝结时间随着气温的升高而缩短。

在不同掺量条件下混凝土的凝结时间测试结果如表2所示。

图1 凝结时间Fig.1 Setting Time

根据测试结果，随着外加剂掺量的提高，混凝土初凝时间有所增长，但是这种增长并不明显。考虑到混凝土的工作性能的稳定性，外加剂掺量随着气温的升高，可稍作调整，调整范围为1.2%～1.8%。

表1 凝结时间测试结果一Tab.1 Testing Result 1 of Setting Time

表2 凝结时间测试结果二Tab.2 Testing Result 2 of Setting Time

缓凝组分在外加剂中的掺量，对于混凝土凝结时间影响很大，对聚羧酸高效减水剂，缓凝组分要求更加严格。故在气温变化之际，应及时通知外加剂厂家适当的调整外加剂的缓凝组分的含量，使混凝土的凝结时间接近统一，便于现场的时间掌控。

3.2 表面缓凝剂用量［4-5］

项目混凝土表面冲毛所采用的缓凝剂为苏博特SBT-AW（I）表面缓凝剂。SBT-AW（I）表面缓凝剂以有机化合物为主要成分，配合以保水、缓凝等功效，附着于混凝土表面后，通过活性组分的渗透及对水泥水化的抑制作用，获得露出骨料纹理的混凝土表面。

SBT-AW（I）表面缓凝剂采用喷洒型，根据厂家的推荐用量，项目部进行了相关的试验，分别在4个位置进行测试，采用喷洒用量分别为0.15 kg/m2、0.20 kg/m2、0.30 kg/m2、0.35 kg/m2的刻蚀深度分别为2.5 mm、3.5 mm、3.8 mm、3.9 mm。

where n is a factor, which when equal to unity gives the minimum dislocation density, and D is the crystallite size.

超过0.20 kg/m2后，增加深度效果不明显。根据测试结果要求，本项目最终确定选用0.20 kg/m2的表面缓凝剂的喷洒量作为施工指导用量。

3.3 现场操作控制

3.3.1 混凝土浇注

为避免顶层混凝土振捣时，粗骨料下沉导致表面浮浆过厚而影响冲毛效果，在顶层混凝土浇注时可采用小功率振捣棒并严格控制振捣时间，既要保证混凝土密实，又要尽可能减少骨料的下沉。为避免喷洒缓凝剂不均以及冲毛时冲水不均，浇注完成的混凝土表面应相对平整，避免出现过大高差。

3.3.2 缓凝剂喷洒［6］

缓凝剂喷洒采用手动喷雾器进行。在喷洒时，喷头应与混凝土表面垂直，若喷头与混凝土表面不垂直，会引起喷洒的不均匀。缓凝剂洒得较多的位置，缓凝效果影响的深度较大，而洒得较少的位置，缓凝效果影响的深度较小，最终表现为冲毛面所露出的粗骨料高低不一。因此，在喷洒时，应尽可能保证均匀。

3.3.3 冲毛［7-8］

冲毛试验采取以下参数作为基础参数进行试验：高压喷头距离混凝土面高度为50～100 cm，喷头角度为30°、45°、60°，喷射压力为3 MPa、4 MPa、5 MPa。

冲毛时间根据混凝土的配比、缓凝剂组分并结合现场气温进行判断。在温度较低时，混凝土凝结时间较长，供现场判断的时间也较充分，冲毛的时机易于掌握，易达到较好效果；在温度较高时，混凝土凝结时间缩短，表面水分蒸发较快，冲毛时机不易掌握，效果较差。现场操作时，应在表面微干后及时进行冲毛，冲毛工效应满足所有新浇混凝土面都能及时完成。

冲毛采用高压水枪，水压一般控制在3～4 MPa。冲毛过程中，水枪应与混凝土面保持一定角度。若角度过小，易在冲毛过程中将骨料周围的浆冲得过深，导致骨料嵌入混凝土的深度不足；若角度过大，易在冲毛过程中将骨料沿水平方向冲出，造成露出混凝土表面的骨料不足。

根据冲毛的效果对比分析得出结论：高压喷头距离混凝土面高度为60 cm、喷头角度为45°、喷射压力为4 MPa时效果最好。

3.4 施工应用及效果［9-10］

混凝土层间结合的效果具体表现在两层间的粘结力的大小，为了检验冲毛的效果，项目部在预制场内制作了5 片模拟沉箱层段，层与层之间分别用传统的凿毛与冲毛进行粘结力试验，试验结果如表3所示。

表3 粘结力试验结果Tab.3 Testing Result of Adhesion Stress

试验结果表明，采用水洗冲毛技术后的效果与传统的凿毛基本上一致，相对于传统的凿毛工艺，水洗冲毛可以节约大量的人力和物力，更加省时，更加环保。根据以上试验效果，将冲毛技术在项目沉箱预制生产过程中进行应用，实际效果如图2 所示。在夏季施工时，混凝土的凝结时间设定为7～8 h，冬季施工时，混凝土凝结时间设定为5～6 h。按0.20 kg/m2的缓凝剂用量，在混凝土浇注完成后立即均匀喷洒缓凝剂，在等待约2～3 h（冬季时3～4 h），其他未喷洒缓凝剂的混凝土开始出现凝结时，采用3～4 MPa 的水压，以45°左右的角度对混凝土表面进行冲毛，至粗骨料露出1/3～1/2 即可。若由于等待时间控制不当或混凝土凝结时间差异，造成冲毛效果不佳，可进行人工补凿毛，以达到施工要求。

图2 施工缝实际效果Fig.2 Actual Result of Construction Joint

4 结论

根据本项目现场试验及实际操作结果分析总结，采用冲毛工艺处理施工缝时需重点注意如下方面：

⑴混凝土凝结时间需足够完成冲毛操作的各个工序，此时间需根据气温调整外加剂的掺量，以控制在2～3 h为宜；

⑵缓凝剂的用量为0.20 kg/m2时，刻蚀深度满足要求，冲毛可达到较好效果；

⑶在喷洒缓凝剂时，喷嘴应垂直于混凝土表面，且距离混凝土表面距离适中，确保喷洒均匀；

⑷冲毛时水枪与混凝土表面成45°角时，冲毛效果较好。