湿喷混凝土现场施工要点

湿喷混凝土现场施工要点国内广泛应用干喷法存在的三大技术问题（粉尘、回弹、混凝土品质不稳定）长期以来困扰着人们。国内外施工实践表明：实现湿喷是解决上述问题的有效途径。混凝土湿喷技术在我国应用已有很长时间，但多数施工单位由于湿喷机械的投入较大及技术的复杂等原因，并没有有效采用。虽然设计上往往是采用湿喷技术，但实际施工中基本上是对外声称湿喷，而现场采用潮喷作业，或检查时用湿喷应付了事，出现“挂羊头卖狗肉”的现象。铜汤高速公路在业主及监理的大力支持下，经过中隧铜汤十一标项目部全体人员的共同努力，通过近一个月的试验，终于在全标段率先湿喷成功，其成功经验在全线得以推广。本文结合施工实际情况，对湿喷施工中需加强控制之处进行简单总结。2湿喷混凝土施工要点混凝土喷射分干喷、潮喷、湿喷三种。干喷是用搅拌机将骨料和水泥拌和好，投入喷射机料斗，同时加入速凝剂，将混合料输出，在喷头处加水喷出。干喷作为传统的喷射混凝土施工工艺，施工技术及配套机械设备较成熟，但粉尘大、回弹大一直是干喷工艺难以克服的缺点。潮喷是将骨料预加水，浸润成潮湿状，再加水泥拌和，从而降低上料和喷射时的粉尘。但由于速凝剂是现场加入，计量及均匀拌和均较困难，回弱仍较大。细骨料速凝剂喷头搅拌机喷射机湿喷是用喷射机压送拌和好的混凝土，在喷头上添加液体速凝剂，用高压风将混合料喷到受喷面上的混凝土施工工艺。湿喷技术逐渐成熟，且具有作业粉尘小、喷射回弹少、保护工作环境、节省原材料等诸多优点，特别是有利于保护操作工人的身体健康，所以正在全国大幅推广。施工工艺流程如图1。细骨料速凝剂喷头搅拌机喷射机粗骨料水泥外加剂外加剂水压缩空气湿喷施工中应注意从湿喷机的选型、空压机的配备、配合比试配选用、施工人员及材料等多方进行控制，方能取得良好的湿喷效果。2.1湿喷机选型目前我国市上湿喷机的类型很多，如康达CPS2000湿喷机，瑞申PZS3000型湿喷机，PBT20泵送、湿喷两用机等等。湿喷机类型及性能各异，价格也相差较大，适用条件各不相同。故选用什么样的湿喷机，及其与自有施工机械配套成为湿喷混凝土能否成功的关键性第一步。铜汤十一标经过三次湿喷机选型，最终采用了成都岩锋生产的TK500湿喷机（如图2）。TK500系列湿喷机应用了国内外独创的转子活塞——凸轮喂料机构，解决了湿拌混凝土物料在转子料腔内的粘结堵塞问题，实现了均匀连续小团粒喂料和管道内的稀薄流输送。该机的一些指标及性能参数如下：生产率4～4.5m3/h,液体速凝剂掺量0～7%，系统风压≥0.5Mpa，工作风压0.2～0.5Mpa，最大输送距离水平60m，垂直20m，主电机功率7.5Kw，重量1400kg。作业时机旁粉尘小于10mg/m3，平均回弹小于20%，喷层厚可达10～20cm。混凝土要求最大骨料粒径不得超过15mm和坍落度严格控制在80～150mm范围内。转子原理是采用两套输送系统，一是混凝土输送系统，经混凝土搅拌机拌合好的塑性混凝土从喷射机料斗进入，通过喂料系统均匀送至气料混合仓，与高压风混合呈稀薄状态至喷嘴，另一套是液体速凝剂添加系统，根据液体速凝剂掺量调定计量泵流量，其泵出的液体速凝剂，经雾化器与高压混合，雾化后至喷嘴混合环与呈稀薄流状态的混凝土混合，从喷嘴喷至受喷面。该机操作的注意事项：①只有系统风压大于0.5Mpa时，才能开机操作，否则易造成喷射管堵塞。②必须缓慢打开主风阀，否则由于喷嘴剧烈抖动，造成喷射手无法控制喷嘴。③喷边墙工作风调节作用压为0.2～0.4Mpa，喷拱部位为0.3～0.5Mpa.④停机时先停主电机，在关主风阀，否则将损坏机器。⑤喷射助手应及时协助喷射手理顺混凝土管，防止弯管憋堵。⑥料斗打开时，不能开动振动电机。⑦液体速凝剂要求计量准确，直接关系喷射作业时间、混凝土强度及材料成本。计量泵调节螺杆刻度值=速凝剂的要求流量/计量泵最大流量*100%=（喷射机生产率*每方混凝土中水泥用量*速凝剂掺量/速凝剂容量）/计量泵最大流量*100%。如：计量泵流量P=115（I/h液体速凝剂容重A=1.4（kg/i喷射机生产率B=4.5（m3/h每方混凝土中水凝量D=425（kg/m3液体速凝剂掺量5%，Y=B*D*C/(A*P)=59%.2.2对空压机的要求高压风的稳定与否将直接影响湿喷效果。湿喷机一般对空压机性能要求并不高，只要求能够有足够及稳定的压缩空气来满足湿喷机连续作业即可。不能保证有稳定的压缩空气供应的空压机不得使用，特别是一些使用超年限的处于报废的空压机严禁使用。铜汤十一标项目部采用西安L-20/8电动空压机及英格索兰P900E电动空压机均可达到湿喷施工要求。湿喷中雾化现象多数是由于空压机供风不稳造成的。当空压机所提供的压缩空气不稳定或不连续时，导致湿喷机输料管内混凝土不连续，但由于液体速凝剂连续供应，在喷头处出现湿喷雾化严重现象。而多数带凝剂具有一定的刺激性，致使施工人员难以忍受，在不明原因情况下甚至对湿喷工艺产生抵触情绪，造成湿喷失败。在实际施工中往往因空压机比较昂贵，一般能够正常使用就一直在用，忽视各方性能及耗电情况等与实际利用价值之间的关系。2.3混凝土配合化当机械设备达到要求后，选用合适的混凝土配合比，为湿喷最重要的控制因素。湿喷所用混凝土配合比应通过试验确定，满足设计强度和喷射工艺要求。喷射混凝土一般应满足可喷性和早强性的要求，但速凝剂掺量不能过大以免影响混凝土的耐久性。混凝土的坍落度与湿喷机的性能有关，同时考虑混凝土运输过程中损失及便于现场工人可操作性等。铜汤十一标所用湿喷混凝土配合比设计如下表1：喷射C25混凝土配合比设计表1材料名称型号产地每方材料用量备注水泥P.O.42.5铜陵海螺488砂九华河819石5～10万东888外加剂TY-5A减水剂石家庄长安铁园3.904TY-3A速凝剂石家庄长安铁园9.76水泥用量2%水饮用水205坍落度12～15㎝配比前期所用碎石粒径为5～16mm，回弹较大，后改用5～10mm回弹减少，强度可以满足设计要求，效果较好。外加剂采用石家庄长安铁园建材厂TY-5A高效减水剂与TY-3A液体速凝剂，虽设计按水泥用量2%进行掺量设计，但实际操作中边墙一般速凝剂掺量控制在1%左右即可，拱部掺量在3～4%。混凝土坍落度控制在12～15㎝（施工中多采用较小值）。2.4喷射手喷射手的技能也是影响喷射混凝土效果的重要因素之一。喷射手操作的熟练程度直接影响到喷射混凝土的质量及材料的消耗。施工前对喷射手进行培训，合格后上岗，优先选用有经验的喷射手。喷射作业人员必须穿戴安全防护用品。喷射作业时一般选用两名喷射手，一人喷射，一人辅助作业。助手负责理顺输料管，防止管路出现急弯和“憋死”现象，同时负责与喷射机联系，反馈风压及速凝剂控制情况。发现喷头不出料或喷层成块脱落时，及时停机查明原因。喷头与受喷面宜垂直，距离应与工作气压相适应，以0.6～1.2m为宜。有钢筋网时，喷射距离可小于0.6m，喷射角度可稍偏一些，喷射混凝土应覆盖钢筋2㎝以上。控制喷层厚度，使其均匀，操作时喷头应不停且缓慢地作横抽环形移动，循环渐进。突然断水或断料时，喷头应迅速移离喷射面，严禁用高压气体、高压水冲击未终凝的混凝土。严格控制水灰比，喷到岩面上混凝土应湿润光泽，粘塑性好，无干斑或滑移流淌现象。喷射完成后及时刮除修整，使喷面更加理想。2.5喷射时间对混凝寺根本的要求是在混凝土初凝之前，坍落度满足喷射机要求情况下，完成喷射作业。控制混凝土初凝时间与外加剂掺量有关，通过试验确定，同时结合喷射机的实际作业功率进行拌制。混合料应拌合均匀，随拌随用，并采用强制搅拌机在短时间内完成，严禁受潮，同时防止机械出现故障赞成混凝土浪费。实际中，混凝土拌制好后尽量控制在30分钟以内喷射完成效果较好。2.6作业面喷射混凝土作业面是否平整、是否有钢筋网对湿喷效果及喷射速度与厚度有很大影响。一般有钢筋网时较易喷射，喷层厚度可略大一些，但回弹偏大；无钢筋网时喷射风压不宜过大，分层厚度应小些，喷射速度不宜过快。在喷射混凝土之前，应用水或高压风管将岩壁面的粉尘杂物冲洗干净。喷射作业中发现松动石块或遮挡喷射混凝土的物体时，应及时清除。喷射作业应分段、分片由下而上顺序进行，每段长度不宜超过6m。一次喷射混凝寺厚度应根据设计厚度及喷射部位确定，初喷厚度不得小于4～6㎝。喷射作业应以适当厚度分层进行，后一层喷射应在前一层混凝土终凝后进行，若终凝后间隔1h以上且初喷表面已蒙上粉尘时，受喷面应用高压气体、水清洗干净。岩面有较大凹洼时，应结合初喷予以找平。喷射混凝土作业需紧跟开挖面，下次爆破距喷射混凝土作业完成时间的间隔，不得小于4h。2.7材料规范及喷射机对材料要求：水泥应优先采用普通硅酸盐水泥，在软弱围岩中宜选用早强水混。水泥标号不小于425号，使用前应做强度复查试验。速凝剂必须采用质量合格的产品，要求初凝不超过5min，终凝不超过10min，应根据水泥品种、水灰比等，通过试验确定速凝剂的最佳掺量，并应在使用时准确计量。砂应采用硬质洁净的中砂或粗砂，细度模数宜大于2.5，含水率一般为5%~7%，使用前应一律过筛。石料粒節不宜大于15㎜，钢纤维喷射混凝土时粒径不应大于10㎜，且级配良好。当使用碱性速凝剂时，石料不得含有活性二氧化硅。水采用无腐蚀性物质的达到拌合要求的水。2.8检查配合比拌和均匀每班检查不得少于两次，材料计量，以质量计算允许误差为：水泥与速凝剂各为2%，砂与石料各为5%。喷射混凝土终凝2h后，应喷水养护，养护时间不少于7d。2.9其它应根据对喷射混凝土的质量要求和作业条件的要求，以及现场的维修养护能力等选定喷射混凝土方式，同时考虑对粉尘和回弹量的限制程度。喷射混凝土施工准备工作应充足，机械、人员到位并保证正常工作，操作人员工作积极性与责任心都对喷射混凝土质量有很大影响。同时加强培训引导作业工人的思想转变，由习惯于干喷向湿喷转变，使之明确湿喷的优点，从而更有利于湿喷质量的保证。3几点建议由于湿喷相对温县喷技术要求相对较高，影响湿喷混凝土效果的因素较多，实际施工中以下几个问题仍需改进：3.1湿喷机械价格昂贵，一些易损件虽经改进，如结合板、活塞等，但成本仍较高。3.2湿喷机的生产效率有待进一步提高。很多湿喷机上所标明的生产率远高于实际施工生产率。3.3湿喷混凝土所用的液体速凝剂，要求与水泥的型号及酸碱性相匹配，多数具有很强的腐蚀性，施工中对操作人员及混凝土日后强度都有影响，而且价格较高。3.4另在混凝土配比中外加剂掺量及液体速凝剂掺量的计量准确性都有待进一步控制。特别是由于外加剂掺入后对混凝土初凝时间要求及对现场工