喷射混凝土完整版本

喷射混凝土

喷射混凝土是使用混凝土喷射机,利用压缩空气或其它动力,将掺有外加剂的混凝土拌合料与高压水混合,通过喷嘴喷射到受喷面上,并迅速凝结硬化而成型的混凝土补强加固新材料。

喷射混凝土在物理成份与结构上与普通混凝土基本一致,但由于其施工方便、快速、整体造价低廉等优点,目前已广泛应用于建筑物修补、衬砌和补强,边坡和表面临时支护等工程中,特别是在断面较薄、面积很大的地方,使用喷射混凝土可以有效地节省施工时间。喷射混凝土的分类

普通喷射混凝土材料是由水泥、骨料、水和外加剂等按照一定的比例拌合而成。在此基础上,根据不同的工程需要,又先后发展了纤维喷射混凝土、硅粉喷射混凝土、聚合物改进混凝土以及速凝喷射混凝土等。喷射混凝土的分类纤维喷射混凝土普通的未加筋喷射混凝土与常规的素混凝土一样,是一种脆性材料。当承受拉应力或应变时,容易出现开裂和变形。为了增加其延展性和抗冲击力,在喷射混凝土拌合物中加入纤维,使其在开裂后能够继续支持荷载,并且具有更高的最终强度,特别是抗拉强度。可以加入的纤维通常由以下几种:钢纤维、玻璃纤维和其它合成纤维。喷射混凝土的分类硅粉喷射混凝土在喷射混凝土中加入硅粉可以增加强度,减少渗透性,提高粘聚力,提高喷射混凝土与底层表面的附着力,并使其具有在垂直面和顶板表面一次喷射更厚层的能力。含硅粉的喷射混凝土可以提高对化学物质侵蚀性阻力,并使回弹量明显减少。喷射混凝土的分类聚合物改进混凝土在喷射混凝土中加入聚合物是为了改进抗弯和抗拉强度,改进粘结强度,并且因渗透性小而减少了吸水率。通常是将聚合物乳化液加入混凝土的混合物,部分或全部取代拌和用水,扩散在整个混合物中,形成一种连续一致的聚合物基质体。常用的乳化聚合物是苯乙烯丁二烯。喷射混凝土的分类速凝喷射混凝土在混凝土拌合物中加入速凝添加剂,可以使喷射混凝土快凝,减少回弹损失,提高在潮湿或含水地层中的适应性,加大一次喷射厚度和缩短喷层间的间隔时间。多用于快速修补和密封漏水,特别对于水流流动区,因其能快速形成断面,早期强度增长快,所以可以有效地防止新鲜喷射混凝土被流动的水流冲走。喷射混凝土的原料选择

①水泥优先选用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，其强度等级不应低于42.5级；②细骨料：采用中砂或粗砂，细度模数应大于2.5，使用时的含水率宜为6%～8%；③粗骨料：卵石或碎石粒径不应大于15mm；使用碱性速凝剂时，不得使用活性二氧化硅石料；④水：采用不含有害物质的洁净水；⑤速凝剂：初凝时间不应超过5min，终凝时间不应超过10min。喷射混凝土的原料选择

喷射混凝土质量与水泥品种和强度关系密切。硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥中C3S和C3A含量较高，速凝、快硬、与速凝剂的相容性好，所以优先选用。矿渣硅酸盐水泥和火山灰质硅酸盐水泥抗渗性好，对硫酸盐类侵蚀抵抗能力较强，但初凝时间长、早期强度低、干缩性大，所以对早期强度要求较高的喷射混凝土一般不选用。喷射混凝土的原料选择

为避免混合料搅拌过程中产生大量的粉尘；有利于喷射；使水泥充分水化，故要求砂石宜有一定的含水率。一般砂为6%～8%，石子为1%～2%，但含水率不宜过大，以免凝结成团，发生堵管现象。粗骨料粒径的大小不应大于15mm，一是避免堵管，二是减少石子喷射时的动能，降低回弹损失。喷射混凝土的配合比设计

混合料应搅拌均匀并符合下列规定：①配合比：水泥与砂石质量比宜为1∶4～4.5，砂率宜为45%～55%，水灰比不得大于0.45，速凝剂掺量应通过试验确定；②原材料称量允许偏差：水泥和速凝剂±2%，砂石±3%；③运输和存放中严防受潮，混合料应随拌随用，存放时间不应超过20mm。喷射混凝土的配合比设计

水泥用量过少，则回弹率大，早期强度增长慢；水泥用量过大，经济效益下降，扬尘量大，混凝土收缩增大。每立方米水泥用量以375-400kg为宜，也可在拌合物中掺加粉煤灰、火山灰、沸石粉、磨细矿渣等粉体掺合料，其掺量由试验确定。由于砂率低于45%时容易堵管且回弹量高，高于55%时则会降低混凝土强度和增加混凝土收缩量，故规定砂率宜为45%～55%。速凝剂的合理使用

质检性试验目前,国内在质检性试验方面,通常采用的方法是,规定试验时的温度为20±3°C,喷射混凝土的水灰比为0.4,拌和时间为30s左右,使用凝结时间测定仪测定凝结时间,并规定速凝剂在允许的掺量条件下,初凝及终凝的时间分别不大于5min和10min。速凝剂的合理使用适应性试验通常采用施工现场实际温度,水灰比按照喷射混凝土配合比设计及是否掺加减水剂而确定,初凝、终凝时间的范围也视工程实际情况而定。由于喷射混凝土达到初凝便失去塑性,且尚不具有强度,此时若继续进行喷射施工,则已喷射的喷层易受到冲击而使其性能遭受不良影响。所以为了一次喷射成足够的混凝土厚度,初凝时间不宜过短。为了防止喷敷料下垂、脱落和流淌,同时为了缩短相邻两个喷射层的间隔时间,初凝时间又不宜过长。速凝剂的合理使用

要正确合理地确定初凝、终凝时间,必须综合考虑喷射混凝土的施工方法、施工程序、施工进度、喷层厚度、围岩类别、支护标准、围岩表面条件、喷射部位等情况。既然影响初凝、终凝时间标准的因素甚多,而实际工程条件又千变万化,因此笼统地只规定一个不大于某一数值的作法显然是不恰当的。一般，建议初凝时间为2～6min,终凝时间为8～15min。速凝剂的合理使用流动性能试验往往结合凝结性能试验来进行。当在选定正常水灰比条件下拌制水泥净浆(掺加速凝剂)时,若出现过干现象,则表明流动性能差,此时可采取适当加大水灰比来进行调节。若经调节仍不能满足稠度要求时,即认为流动性能不符合标准。速凝剂的合理使用

此外,在凝结性能试验中,通常不把掺加的速凝剂量计入水泥量中,即采用的是外掺法。实际上,这种外掺法将会影响混凝土浆的稠度,使得速凝剂最佳掺量难以控制。为此,建议采用内掺配料法,即速凝剂和水泥在同一量中。喷射混凝土施工工艺

干喷法是用强制式搅拌机将一定比例的骨料和水泥混合干拌后,投入喷射机料头,同时加入速凝剂,用压缩空气使干混合料在软管内呈悬浮状态,压送到喷头,在喷头处加水混合后,以较高速度喷射到受喷面上。其施工工艺流程见图1。

干喷法施工工艺具有施工工艺流程简单、所需施工设备较少、输送距离长等优点。由于采用无水拌和,工作面粉尘及回弹量较大,喷料时有脉冲现象;同时拌和水在喷头处才施加,水灰比的控制程度与喷射手操作的熟练程度有直接关系,这就决定了喷射混凝土的质量不够稳定,因此设计强度需要根据现场试验分析来进行调整。

干喷法的拌合料配合比及施工技术参数的选择如下所述:①水灰比一般为0.4～0.5,砂率为45%～55%,现场可通过试验进行调整,砂率若超出此范围,不但回弹增多、砼收缩增大,而且容易堵塞输料管;②拌合料中骨胶比,即水泥与骨料重量比一般为1∶4～1∶5,水泥用量一般为350～400ｋｇ/ｍ3；

③水压,要求水压大于风压01～015ＭＰａ,以便水流能穿透干混合料,使其能拌合均匀和充分湿润,同时水压不应大于04ＭＰａ。④风压,一般控制在01～02ＭＰａ,风压与喷射质量有密切的关系,过大的风压会加大回弹量,损失水泥,并且使粉尘浓度增高,恶化施工环境;风压过小则会使喷射力减弱,造成砼的密实性差。⑤喷射输送能力,水平距离最小可达100ｍ,最大可达300ｍ;垂直距离不小于30ｍ,最大可达100ｍ。喷射混凝土施工工艺

湿喷法施工工艺流程湿喷法是将水泥、骨料和水按设计比例拌合均匀,用湿式喷射机压送至喷枪,在喷头处加入添加剂后从喷嘴喷出。其施工工艺流程见图2。与干喷法相比,湿喷法具有以下特性:①粉尘、回弹量均较低,生产环境状况良好,节约材料；②用水量较多,但能准确控制水灰比,拌合充分,易于保证砼的质量；③湿喷机具设备较为复杂,但磨损较小；④输送距离和高度远比干喷法小,喷射系统布置需靠近工作面；⑤水泥用量较干喷法多。

湿喷法的材料配合比与干喷法基本相同,在外加剂方面有以下要求:①速凝剂：湿喷混凝土对速凝剂的要求是初凝在5ｍｉｎ以内,终凝在10ｍｉｎ以内,8ｈ以后强度不小于3ＭＰａ，掺量应控制在3%～8%。②微硅粉：微硅粉的粒度控制在400μｍ左右,掺量应控制在2%～4%。③减水剂：一般减水剂掺量应控制在0.5%～1%。喷射混凝土施工工艺

潮喷法(潮料掺浆法)是将骨料预加少量水,使之呈潮湿状,再加水泥和水拌合,从而降低上料、拌合和喷射时的粉尘。其施工工艺与干喷法基本相同只是加水分两步进行,骨料投入搅拌机均匀混合后进行第一次加水,同时加入减水剂,拌和均匀后再加入水泥和硅粉。第一次加水时的混合料水灰比为0.25,其余水是在第二次加入。喷射混凝土施工工艺

水泥裹砂造壳喷射法是先将一部分砂加第一次水拌湿,再投入全部用量水泥,强制拌和成以砂为核心外裹水泥壳的球体;然后加第二次水和减水剂拌和成ＳＥＣ砂浆;再将另一部分骨料、速凝剂按配合比配料,强制搅拌成均匀的干混和料。然后再分别通过砂浆泵和干式喷射机,将拌和成的砂浆和干混和料由高压胶管送到混和管混和,最后由喷头喷出。其施工工艺流程见图3。

与普通喷射砼性能相比,混合喷射法具有以下优点:①喷射能力较高,可达10～20ｍ3/ｈ,压送距离与干喷法接近;②施工环境条件明显改善,粉尘量仅为2～5ｍｇ/ｍ3,施工回弹率可有效降至7%～15%;③