随着人们生活水平的提高和对环保的重视,人们对节能、环保等有了更高的要求。出现了大量具有能耗低、无噪声、无粉尘、体积小、重量轻、速度快、振动小、操作灵活、故障率低、使用寿命长等特点的工具。这得益于金刚石工具、液压工具和激光技术的发展。
采用金刚石工具切割混凝土始于20世纪40年代
后期,当时,在北美用圆锯片切割机切割高速公路的接缝,此后这种新方法拥有广泛应用,特别是20世纪60年代后期以后拥有快速发展,几乎能在任何场合(包括水下及有管道、线缆的工作场地)切割混凝土。金刚石工具在不断降低成本的条件下,提高了效率和工具寿命,在很广的范围内拥有了推广与发展,可取代很多传统的磨料工具与切割技术。目前金刚石工具已被认可为有效的切割建筑材料的工具,主要包括有效、经济的金刚石孕镶取芯钻头、圆盘锯与绳锯。
液压工具主要包括超高压水枪、液压劈裂机、液压钳、液压镐、液压凿岩机等。
激光切割法需要开发大功率激光切割工具,日本技术人员进行了大量采用激光切割混凝土的试验研究。试验表明:这种远距离非接触切割法易实现遥控切割,切割时的烟尘量很小,产生的切割渣极少,耗能少,是一种很有发展前途的新技术。

2.1 超高压水枪
利用高速喷射水流,其压力可高达300MPa,其中超高压喷射和空腔水流喷射潜力较大。当需要保留混凝土中的钢筋,或需清洗钢筋以再利用以及需尽可能不对存留混凝土造成微裂纹时,该法是选择,且效率极高。一遍可切除150mm深,可随意去除其他大型设备难以施工的部位。
该法可用于旧桥维修加固中,剔除混凝土结构表面的杂质、浮浆、表层劣质混凝土,以增加新、旧混凝土之间的粘结力,或结构与钢板等加固材料之间的粘结力。特别是对桥梁侧面和底面,该方法理想且有效。该法用于开槽仅限于薄壁部位,与金刚石片锯相比,切割速度较慢,成本高。2.2 有效钻孔设备
金刚石孕镶取芯钻机具有轻便、有效、噪音小、采用水冷降温且无粉尘的特点。动力可以是电气的、油压的以及压缩空气的。其钻头直径从13～1524mm不等,钻切的深度可随钻头钢管长度不同任意变化。
液压凿岩机是以高压油为工作介质的强力凿岩设备,它扭矩大、体积小、钻速快、振动小,据悉,重量只有27kg,工作效率是风钻的5～10倍,能耗只有风钻的1/3,连续工作可钻50多m/h。
2.3 金刚石圆盘锯
金刚石锯适用于板、桥面以及其他薄型构件的开槽,可切割,无振动、无尘埃。大多数承包商都愿意采用直径350mm～1m以上的水冷金刚石圆盘锯片,而不采用其他常规锯切工具。且锯片多安装在以柴油发动机作为动力的切割机上,切缝锋利、寿命长、停机少、故障少,切深能达到600mm以上,劳动力成本低,整机质量不足30kg。选择这种工艺的另一个有利因素是切割精度高,能量利用更有效。
若将锯头安装在可任意改变角度及布局的轨道上,轨道可随施工环境及施工场地任意铺设角度,则可切割垂直或倾斜的墙面或不能使用路面切割机的部位。文献[4]称该种切割机为墙体切割机,而将常规切割机称为地面切割机。墙体切割机目前可切割深度为1020mm,可做俯切、竖切或仰切。墙锯切割采用高速液压动力传导,无施工环境限制。自从开发出干切式锯片后,由于它具有一些操作使用上的优势,诸如更高的圆周切割速度与切割效率,同时不降低使用寿命,故干式切割取代了传统的树脂切割片与冷却式湿切金刚石锯片。更为重要的是,干式切割工艺可使用在不便提供水源的偏远地区,同时因减少事后的清除工作而节约了成本。这归功于使用了风冷钢制锯片基体和激光焊接技术,使其能保持锯片的整体牢固性。2.4 金刚石绳锯
采用金刚石绳锯的切割是由一根钢丝绳完成的,钢丝绳上有一些含金刚石的节点(串珠)。用这种金刚石锯绳围住切割部分形成一个连续环,在动力驱动下环绕切割部分高速旋转。只要环能够网住需要切割的部位,则这种方法可切割任何尺寸的结构。对较大体积的部位,需要钻孔穿过锯绳,在切割过程中锯绳需浇水冷却。
国际上,金刚石绳锯切割早已取代传统的火焰切割和爆破作业。金刚石绳锯摒弃了传统切割技术的缺点,为切割技术带来了一场深刻的技术革命。应用金刚石绳锯开采石材在国外已经有30多年的历史了,早期绳锯只用于切割软质石材,在**范围内绳锯开采大理石矿山的工艺已十分成熟。目前绳锯可广泛应用于花岗岩、砂岩等各种硬度石材开采,产品质量越来越高、成本越来越低,在**范围内已成为趋势。近几年,绳锯基本实现了国产化。绳锯的切割不受建筑物大小的限制,可任意方向切割,如横向、竖向、对角线方向等,摆脱了传统施工中的振动、噪音、灰尘及其他环境问题,缩短了工期,也可远距离控制进行水下切割。其他优势包括锯缝小,不会造成浪费;切面非常平整且不会对剩余部分造成内伤;一般采用先进的自控变频技术,全自动切割控制,操作简便。
目前,锯绳上串珠的方法主要有三种:电镀法、烧结法和钎焊法。电镀法的锯绳用于切割大理石之类的软岩;烧结法的锯绳用于开采花岗岩之类的硬岩,也可用于切割混凝土;钎焊法的锯绳一般用于建筑领域切割钢筋混凝土,且很多情况下采用干切式加工。钎焊法这种制造金刚石串珠的工艺是中国台北台湾砂轮制造公司推出的技术,高温钎焊串珠中金刚石排列规则,分布合理,化学键结合与冶金结合并存,金刚石的把持力强,锯切速度高,锯切成本相对较低。钎焊法制造的串珠绳无论是寿命还是加工效率,均明显地高出电镀法;相信不久的将来很可能完全取代电镀法,在一些强调锯切速度的领域中拥有广泛的应用。跟烧结串珠相比,其寿命不及后者,但锯切速度明显高于后者。国内应加快钎焊式绳锯的开发或者设计出适合切割钢筋混凝土的串珠绳。切割混凝土一般采用液压驱动动力装置。金刚石绳锯平均每小时大概能切割2～3m2的混凝土。
目前采用的多为直径11mm和8.5mm的串珠。据报道,国外细的串珠绳做到了3mm。采用更细的金刚石锯绳意味着锯缝更窄,耗能更少,更加环保,也能使绳锯设备更小、更轻,不足30kg。
文献[12]报道了一种新型的非串珠的金刚石绳锯,是在钢丝绳外周由含磨料的切割体以螺旋状卷绕为一体而构成。克服了串珠绳锯的串珠同一部位经常与被切体接触,产生的不对称磨损。但目前未见到实际用于钢筋混凝土切割的报道。
2.5 液压劈裂机
液压劈裂机由液压泵和分裂器组成,分裂器可以桥梁拆除中的一些新技术和新机具是锲形的,也可由多个与其长度方向垂直的液压头组成,质量一般只有2kg左右。使用时将分裂器插入预先钻好的孔中,油泵供给高达60MPa左右的压力,分裂器扩张力可达数百吨,从而使混凝土分裂。若混凝土内含有钢筋,还应采用其他方法割断钢筋。液压劈裂机构造简单,搬运和操作极方便、作业效率高,成本低、节能、性能稳定。