论文部分内容阅读
摘要：介绍了喷射混凝土的施工工艺和质量控制措施。
关键词：喷射混凝土；施工工艺；质量控制
Abstract: the article introduces the jet concrete the construction technology and quality control measures.
Keywords: jet concrete; The construction technology; Quality control
中图分类号：TV544+.923 文献标识码：A 文章编号：
1、前言
喷射混凝土是借助喷射机械,利用压缩空气或其他动力,将按一定比例配合的拌和料通过管道输送并以高速喷射到受喷面上凝结硬化而成的一种混凝土。喷射混凝土的特殊工艺决定了其具有如下特点:一是具有较高的强度和良好的耐久性。喷射混凝土不是依赖振动来捣实混凝土,而是在高速喷射时由水泥和骨料的反复连续撞击而使混凝土密实,同时又采用较小的水灰比,因而它具有较高的力学强度和良好的耐久性。特别是与混凝土、砖石、钢材有很高的黏结强度,可以在结合面上传递拉应力与剪应力。在拌和料中掺入各种外加剂和外掺料,可以大大改善喷射混凝土的性能。二是工序简单,具有广泛的应用性。喷射混凝土可将混凝土运输、浇注和捣固结合为一道工序,不要或只要单面模板,节省了时间,提高了经济效益。可通过输料软管在高空、深坑或狭小的工作区间向任意方位施作,同时可施作薄壁或复杂的造型结构。在隧道开挖支护、深基坑支护等方面可以达到快速支护的目的,保证了结构安全。
2、喷射混凝土施工工艺种类及其优缺点
2.1干法喷射干法喷射是用搅拌机将骨料、水泥和速凝剂按设计比例干拌均匀，用压缩空气使干混合料在软管内呈悬浮状态并压送到喷枪，再在喷嘴处与高压水混合，以较高速度喷射到岩面上。干法喷射使用的喷射机机械结构较简单，机械清洗和故障处理容易，但容易产生较大的粉尘，回弹量大，加水由喷嘴处的阀门控制，水灰比的控制较难且与操作手的熟练程度有关。2.2湿法喷射湿法喷射是将骨料、水泥和水按設计比例拌和均匀，用湿式喷射机压送拌和好的混凝土混合料到喷头处，再在喷头上添加速凝剂后以较高速度喷射到岩面上。湿法喷射混凝土质量容易控制，喷射过程中的粉尘和回弹量较少，但对喷射机械要求高，机械清洗和故障处理较麻烦。在工程建设中，随着人们环保意识的增强和对喷射混凝土质量要求的提高，以及更先进的湿式混凝土喷射机的研发生产，湿法喷射混凝土已成为目前工程施工现场较多使用的混凝土喷射工艺。
3、喷射混凝土的施工质量控制3.1喷射混凝土原材料质量要求
(1)水泥：应优先采用普通硅酸盐水泥，也可采用矿渣硅酸盐水泥；在软弱围岩中宜选用早强水泥。水泥标号不低于42.5级，使用前应对强度、安全性、凝结时间等进行抽样检验。在水泥存放时严禁受潮和结块，也不得把不同规格、不同厂家的水泥混合使用。(2)粗骨料：为防止喷射混凝土过程中堵塞管道，减少回弹量以及保证混凝土支护结构的强度，粗骨料应采用坚固耐久的碎石或卵石，粒径一般不大于15mm。(3)细骨料：为保证喷射混凝土的强度和减少施工作业时的粉尘，以及减少混凝土硬化时的收缩裂纹，细骨料应用坚硬耐久的中、粗砂，细度模数一般大于2.5，含水量宜控制在5%-7%。(4)水：为保证喷射混凝土正常凝结和硬化，以及确保混凝土的强度和稳定性，水质应符合工程用水的有关标准。不得使用污水及PH值小于4的酸性水和含硫酸盐量超过1%的水，也不得使用含有影响水泥正常凝结与硬化的有害物质的水。(5)活性掺和料：水泥水化是一个逐步发展的过程，在28d的龄期中，水泥的实际利用率仅占60%一70%，而另外的未水化的水泥中的Ca0后期遇水后生成Ca（OH）2，产生体积膨胀，给后期强度带来不利影响，利用活性掺和料代替部分未水化的水泥，不仅可以降低成本，最主要的是可以利用活性材料中的活性成分（主要是Si02与A403）与水泥水化产物Ca（OH）：进行二次反应，生成含水硅酸钙与含水铝酸钙，新生成的水化产物不仅提高了喷射混凝土的强度和致密性，而且提高了其抗冻、抗渗、抗腐蚀等性能，这一类活性掺和料主要是粉煤灰和沸石粉，掺量约为水泥重量的10%-20%.
(6)外加剂：为了降低用水量、降低回弹率和粉尘率，使喷射混凝土早凝早强，必须使用外加剂。应采用符合质量要求并对人体危害性很小的速凝剂，掺加速凝剂之前，应做速凝剂与水的相溶性实验及水泥净浆速凝效果实验，注意速凝剂效果实验，初凝时间不应大于5min，终凝时间不应大于10min，保持速凝剂干燥勿受潮变质，在喷射混凝土中添加速凝剂的目的是使喷射混凝土满足设计要求，促进早强。一般速凝剂最佳掺量约为水泥重量的2%一4%，实际使用时拱部可利用2%-4%，边墙可用2%，过多的掺量对喷射混凝土反而不利，这是因为速凝剂虽然加速了喷射混凝土的凝结速度，但也阻止了水在水泥中的均匀扩散，使部分水包裹在凝结的水泥中，硬化后形成气孔，另一部分水泥因而得不到充足的水分进行水化反应而干缩，从而产生裂纹。另外速凝剂掺入应均匀。为使喷射混凝土在输送管道中的顺畅和喷射后密实性高，砂石骨料级配应符合有关标准，宜控制在表1的范围内。
表1：喷射混凝土骨料的级配
3.2喷射混凝土配合比的确定根据大量工程实践并结合有关技术规范，喷射混凝土配合比应满足以下要求：(1)干集料中水泥与砂石重量比：干集料中水泥与砂石重量比一般控制在1：4～1：4.5；每m3干集料中水泥用量宜控制在375-400kg。这种配比能满足喷射混凝土强度要求，且回弹较少。(2)含砂率：含砂率一般应控制在14%～55%。实践证明，低于45%时易造成堵管，且回弹大；高于55%时强度降低，收缩加大。需特别强调的是喷射混凝土中不宜采用细砂，它会影响混凝土强度，增加其收缩开裂等。(3)水灰比：水灰比一般以0.40-0.45为宜，否则强度降低、回弹增大。
3.3配合比的施工控制措施 为保证喷射混凝土施工质量, 通过对混凝土原材料性能要求及配合比设计主要参数对质量的影响分析, 采取如下措施实施控制: (1) 从施工工艺上宜采取湿法喷射施工, 可以准确控制水灰比, 确保配合比的稳定和匀质性。 (2) 按配合比对原材料准确计量, 称量允许误差应满足: Ⅰ、水泥和速凝剂均为±2%；Ⅱ、砂和石子均为±3%。(3) 干法喷射施工时, 为了对水灰比实施有效控制, 应先进行试喷, 掌握设计水灰比的操作控制范围, 以利于指导施工。 (4) 做好配合比原材料的试验检测工作, 了解掌握原材料的实际特性, 为配合比设计提供可靠依据。 (5) 严格按技术规范和配合比设计规程进行配合比设计, 不但要考虑设计技术要求, 还要充分考虑实际施工条件因素, 使配合比设计最优, 能最大限度的满足设计技术性能和施工工作性的要求。 (6) 喷射混凝土混合料宜采用强制式搅拌机拌制, 拌制时间不得少于60S。当采取湿喷工艺 施工时, 应先对干料进行拌和, 均匀后在加水搅拌。 3.4喷射混凝土养护措施
养护是喷射混凝土施工中的一个重要环节，在正常养护条件下，混凝土强度随龄期延长而增大，其原因是由于胶凝材料的水断水化。而水化速度与环境温度和湿度有关，由于经常放炮和通风不良导致隧道内的温度较高，喷射混凝土周围的空气相对来说比较干燥，加上水化热引起的混凝土内部温度较高，将使其表面水分很快就蒸发掉，进而引起水石“毛细管”中水分继续蒸发。喷射混凝土中水泥与水接触的时间短且范围有限，与普通混凝土相比水泥水化的程度更低。喷射混凝土的凝结过程也是水泥进一步水化的过程，水泥的水化反应必须在有水的条件下才能发生，水泥水化因为水泥石缺少水分不能继续进行，还因毛细管引力作用在混凝土中引起收缩，此时的喷射混凝土强度还很低，收缩引起的拉应力将使混凝土开裂，破坏了混凝土结构，影响混凝土强度的继续增长，而且停止水化使水化物不能进一步向水泥石的毛细孔填充，还将影响混凝土的抗渗性。
4、结束语
喷射混凝土技术发展十分迅速,随着施工工艺的日趋完善、新型外加剂外掺料的开发,极大地改善了喷射混凝土的性能和适用范围。喷射混凝土的质量直接影响着结构受力、防护、耐久性等情况，所以对喷射混凝土施工，必须按质量控制系统的要求，通过各种措施强化质量意识，加强质量管理，制定操作规程，使喷射混凝土在工程建设中发挥越来越重要的作用。
关键词：喷射混凝土；施工工艺；质量控制
Abstract: the article introduces the jet concrete the construction technology and quality control measures.
Keywords: jet concrete; The construction technology; Quality control
中图分类号：TV544+.923 文献标识码：A 文章编号：
1、前言
喷射混凝土是借助喷射机械,利用压缩空气或其他动力,将按一定比例配合的拌和料通过管道输送并以高速喷射到受喷面上凝结硬化而成的一种混凝土。喷射混凝土的特殊工艺决定了其具有如下特点:一是具有较高的强度和良好的耐久性。喷射混凝土不是依赖振动来捣实混凝土,而是在高速喷射时由水泥和骨料的反复连续撞击而使混凝土密实,同时又采用较小的水灰比,因而它具有较高的力学强度和良好的耐久性。特别是与混凝土、砖石、钢材有很高的黏结强度,可以在结合面上传递拉应力与剪应力。在拌和料中掺入各种外加剂和外掺料,可以大大改善喷射混凝土的性能。二是工序简单,具有广泛的应用性。喷射混凝土可将混凝土运输、浇注和捣固结合为一道工序,不要或只要单面模板,节省了时间,提高了经济效益。可通过输料软管在高空、深坑或狭小的工作区间向任意方位施作,同时可施作薄壁或复杂的造型结构。在隧道开挖支护、深基坑支护等方面可以达到快速支护的目的,保证了结构安全。
2、喷射混凝土施工工艺种类及其优缺点
2.1干法喷射干法喷射是用搅拌机将骨料、水泥和速凝剂按设计比例干拌均匀，用压缩空气使干混合料在软管内呈悬浮状态并压送到喷枪，再在喷嘴处与高压水混合，以较高速度喷射到岩面上。干法喷射使用的喷射机机械结构较简单，机械清洗和故障处理容易，但容易产生较大的粉尘，回弹量大，加水由喷嘴处的阀门控制，水灰比的控制较难且与操作手的熟练程度有关。2.2湿法喷射湿法喷射是将骨料、水泥和水按設计比例拌和均匀，用湿式喷射机压送拌和好的混凝土混合料到喷头处，再在喷头上添加速凝剂后以较高速度喷射到岩面上。湿法喷射混凝土质量容易控制，喷射过程中的粉尘和回弹量较少，但对喷射机械要求高，机械清洗和故障处理较麻烦。在工程建设中，随着人们环保意识的增强和对喷射混凝土质量要求的提高，以及更先进的湿式混凝土喷射机的研发生产，湿法喷射混凝土已成为目前工程施工现场较多使用的混凝土喷射工艺。
3、喷射混凝土的施工质量控制3.1喷射混凝土原材料质量要求
(1)水泥：应优先采用普通硅酸盐水泥，也可采用矿渣硅酸盐水泥；在软弱围岩中宜选用早强水泥。水泥标号不低于42.5级，使用前应对强度、安全性、凝结时间等进行抽样检验。在水泥存放时严禁受潮和结块，也不得把不同规格、不同厂家的水泥混合使用。(2)粗骨料：为防止喷射混凝土过程中堵塞管道，减少回弹量以及保证混凝土支护结构的强度，粗骨料应采用坚固耐久的碎石或卵石，粒径一般不大于15mm。(3)细骨料：为保证喷射混凝土的强度和减少施工作业时的粉尘，以及减少混凝土硬化时的收缩裂纹，细骨料应用坚硬耐久的中、粗砂，细度模数一般大于2.5，含水量宜控制在5%-7%。(4)水：为保证喷射混凝土正常凝结和硬化，以及确保混凝土的强度和稳定性，水质应符合工程用水的有关标准。不得使用污水及PH值小于4的酸性水和含硫酸盐量超过1%的水，也不得使用含有影响水泥正常凝结与硬化的有害物质的水。(5)活性掺和料：水泥水化是一个逐步发展的过程，在28d的龄期中，水泥的实际利用率仅占60%一70%，而另外的未水化的水泥中的Ca0后期遇水后生成Ca（OH）2，产生体积膨胀，给后期强度带来不利影响，利用活性掺和料代替部分未水化的水泥，不仅可以降低成本，最主要的是可以利用活性材料中的活性成分（主要是Si02与A403）与水泥水化产物Ca（OH）：进行二次反应，生成含水硅酸钙与含水铝酸钙，新生成的水化产物不仅提高了喷射混凝土的强度和致密性，而且提高了其抗冻、抗渗、抗腐蚀等性能，这一类活性掺和料主要是粉煤灰和沸石粉，掺量约为水泥重量的10%-20%.
(6)外加剂：为了降低用水量、降低回弹率和粉尘率，使喷射混凝土早凝早强，必须使用外加剂。应采用符合质量要求并对人体危害性很小的速凝剂，掺加速凝剂之前，应做速凝剂与水的相溶性实验及水泥净浆速凝效果实验，注意速凝剂效果实验，初凝时间不应大于5min，终凝时间不应大于10min，保持速凝剂干燥勿受潮变质，在喷射混凝土中添加速凝剂的目的是使喷射混凝土满足设计要求，促进早强。一般速凝剂最佳掺量约为水泥重量的2%一4%，实际使用时拱部可利用2%-4%，边墙可用2%，过多的掺量对喷射混凝土反而不利，这是因为速凝剂虽然加速了喷射混凝土的凝结速度，但也阻止了水在水泥中的均匀扩散，使部分水包裹在凝结的水泥中，硬化后形成气孔，另一部分水泥因而得不到充足的水分进行水化反应而干缩，从而产生裂纹。另外速凝剂掺入应均匀。为使喷射混凝土在输送管道中的顺畅和喷射后密实性高，砂石骨料级配应符合有关标准，宜控制在表1的范围内。
表1：喷射混凝土骨料的级配
3.2喷射混凝土配合比的确定根据大量工程实践并结合有关技术规范，喷射混凝土配合比应满足以下要求：(1)干集料中水泥与砂石重量比：干集料中水泥与砂石重量比一般控制在1：4～1：4.5；每m3干集料中水泥用量宜控制在375-400kg。这种配比能满足喷射混凝土强度要求，且回弹较少。(2)含砂率：含砂率一般应控制在14%～55%。实践证明，低于45%时易造成堵管，且回弹大；高于55%时强度降低，收缩加大。需特别强调的是喷射混凝土中不宜采用细砂，它会影响混凝土强度，增加其收缩开裂等。(3)水灰比：水灰比一般以0.40-0.45为宜，否则强度降低、回弹增大。
3.3配合比的施工控制措施 为保证喷射混凝土施工质量, 通过对混凝土原材料性能要求及配合比设计主要参数对质量的影响分析, 采取如下措施实施控制: (1) 从施工工艺上宜采取湿法喷射施工, 可以准确控制水灰比, 确保配合比的稳定和匀质性。 (2) 按配合比对原材料准确计量, 称量允许误差应满足: Ⅰ、水泥和速凝剂均为±2%；Ⅱ、砂和石子均为±3%。(3) 干法喷射施工时, 为了对水灰比实施有效控制, 应先进行试喷, 掌握设计水灰比的操作控制范围, 以利于指导施工。 (4) 做好配合比原材料的试验检测工作, 了解掌握原材料的实际特性, 为配合比设计提供可靠依据。 (5) 严格按技术规范和配合比设计规程进行配合比设计, 不但要考虑设计技术要求, 还要充分考虑实际施工条件因素, 使配合比设计最优, 能最大限度的满足设计技术性能和施工工作性的要求。 (6) 喷射混凝土混合料宜采用强制式搅拌机拌制, 拌制时间不得少于60S。当采取湿喷工艺 施工时, 应先对干料进行拌和, 均匀后在加水搅拌。 3.4喷射混凝土养护措施
养护是喷射混凝土施工中的一个重要环节，在正常养护条件下，混凝土强度随龄期延长而增大，其原因是由于胶凝材料的水断水化。而水化速度与环境温度和湿度有关，由于经常放炮和通风不良导致隧道内的温度较高，喷射混凝土周围的空气相对来说比较干燥，加上水化热引起的混凝土内部温度较高，将使其表面水分很快就蒸发掉，进而引起水石“毛细管”中水分继续蒸发。喷射混凝土中水泥与水接触的时间短且范围有限，与普通混凝土相比水泥水化的程度更低。喷射混凝土的凝结过程也是水泥进一步水化的过程，水泥的水化反应必须在有水的条件下才能发生，水泥水化因为水泥石缺少水分不能继续进行，还因毛细管引力作用在混凝土中引起收缩，此时的喷射混凝土强度还很低，收缩引起的拉应力将使混凝土开裂，破坏了混凝土结构，影响混凝土强度的继续增长，而且停止水化使水化物不能进一步向水泥石的毛细孔填充，还将影响混凝土的抗渗性。
4、结束语
喷射混凝土技术发展十分迅速,随着施工工艺的日趋完善、新型外加剂外掺料的开发,极大地改善了喷射混凝土的性能和适用范围。喷射混凝土的质量直接影响着结构受力、防护、耐久性等情况，所以对喷射混凝土施工，必须按质量控制系统的要求，通过各种措施强化质量意识，加强质量管理，制定操作规程，使喷射混凝土在工程建设中发挥越来越重要的作用。