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建筑结构与施工技术交流

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喷射混凝土技术  

2010-12-11 15:05:47|  分类: 基坑支护技术 |  标签: |举报 |字号 订阅

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喷射混凝土技术分干喷、潮喷、湿喷和混合喷四种
  

喷射混凝土是利用压缩空气,将按一定配比的混凝土拌和料通过管道输送并高速喷射到受喷面上凝结硬化,从而形成混凝土支护层。近年来,喷射混凝土技术以其简单的工艺、独特的效应、经济的造价和快捷的施工速度,在建筑、铁公路隧道施工、矿山井巷建设、边坡加固等领域广泛应用。
 
隧道喷射砼根据工艺流程一般分干喷、潮喷、湿喷和混合喷四种。主要区别是各工艺的投料程序不同,特别是加水和速凝剂的时机不同。

干喷:干喷是将骨料、水泥和速凝剂按一定比例干拌均匀,然后装入喷射机,用压缩空气使干集料在软管内呈悬浮状态压送到喷枪,再在喷嘴处与高压水混合,以较高速度喷射到岩面上。干喷使用的机械结构较简单,机械清洗和故障处理容易。但其缺点是容易产生较大的粉尘,回弹量大,加水是由喷嘴处的阀门控制的,水灰比的控制比较难而且与操作手的熟练程度有关。

潮喷:是将骨料预加少量水,使之呈潮湿状,再加水泥拌和,从而降低上料、拌和和喷射时的粉尘。但大量的水仍是在喷头处加入和喷出的,其喷射工艺流程和使用机械同干喷工艺。目前施工现场较多使用的是潮喷工艺。

湿喷:是将骨料、水泥和水按设计比例拌和均匀,用湿式喷射机压送到喷头处,再在喷头上添加速凝剂后喷出。湿喷混凝土质量容易控制,喷射过程中的粉尘和回弹量很少,是应当发展应用的喷射工艺,但对喷射机械要求高,机械清洗和故障处理较麻烦。对于喷层较厚的软岩和渗水隧道,则不易使用湿喷。

混合喷射:又称水泥裹砂造壳喷射法,它是将一部分砂加第一次水拌湿,再投入全部水泥强制搅拌造壳;然后加第二次水和减水剂拌和成SCE砂浆;将另一部分砂和石、速凝剂强制搅拌均匀。然后分别用砂浆泵和干式喷射机压送到混合管混合后喷出。混合喷射是分次投料搅拌工艺与喷射工艺的结合,其关键是水泥裹砂(或砂、石)造壳技术。混合喷射工艺使用的主要机械设备与干喷工艺基本相同,但混凝土的质量较干喷混凝土质量好,且粉尘和回弹率有大幅度降低。但使用机械数量较多,工艺较复杂,机械清洗和故障处理很麻烦。因此混合喷射工艺一般只用在喷射混凝土量大和大断面隧道工程中。

由于喷射工艺的不同,喷射混凝土强度不同,干喷和潮喷混凝土强度较低,一般只能达到C20而混和喷射和湿喷则可达到C30~C35。

 


  1 干喷概述

  喷射混凝土是借助于喷射机械利用压缩空气把沙、石、水泥混合物通过管道输送到喷嘴处与水结合以高速喷射到受喷面上,凝结硬化形成混凝土。喷射混凝土不需振捣,而是在高速喷射时,利用强大水气动力使混凝土骨料反复撞击致使混凝土密实,喷射法施工将混凝土的运输、浇筑、振捣结合为一道工序,工序简单,机动灵活,具有广泛的适应性和推广性。混凝土喷射技术以它的施工工艺简便,效果显著,经济适用,广泛应用于建筑、采矿、交通、人防等领域。在地下工程、隧洞支护衬砌工程、薄壁结构工程、修复加固工程、岩土防护工程等方面发挥了巨大作用。本文介绍此项技术在南京市六合区水利工程中的推广应用。

  2 喷射混凝土原材料、配合比的选择与控制

  水泥:喷射混凝土的水泥采用不低于425号硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥,因这两种水泥能速凝快结,后期强度也较高。

  砂:采用中粗砂,细度模数大于2.5。砂子过细,干缩增大,表面裂缝较多,同时强度也受到影响;砂子过粗,回弹量大,工作效率低。

  石子:卵石或碎石均可,施工中以卵石为好。卵石对设备及管路磨蚀小,碎石针片状多,管路易堵塞。骨料的最大粒径不大于20MM,骨料级配要连续,骨料级配对拌和物的可泵性、通过管道的流动性、在喷嘴处的水化、对受喷面的粘附及表面密度和经济性有较大影响。为防止超大尺寸的大块堵塞管路,在拌和前对骨料进行过筛。
水:与普通混凝土用水相同。

  胶骨比:水泥与骨料之比1︰4。水泥过少,回弹量大,初期强度增长慢;水泥过多,粉尘量增多施工条件劣化,硬化后的混凝土收缩大。水泥用量以400KG/M3为限,水泥用量超过400KG/M3时喷射混凝土强度不随用量增大而提高。水泥用量过多,混凝土中起结构骨架作用的骨料太少,拌和料在喷嘴处混合时混合不均匀,水化不充分,从而降低了喷射混凝土强度。

  砂率:喷射混凝土采用50%;

砂率对喷射混凝土性能的影响

喷射混凝土

 

 

性  能

 

 

砂   率

 

 

<45%

 

 

>55%

 

 

45%—55%

 

 

回弹量

 

 

管路堵塞

 

 

喷射时的可泵性

 

 

混凝土收缩

 

 

 

 

 

 

不好

 

 

较小

 

 

较小

 

 

不易

 

 

 

 

 

 

较小

 

 

不易

 

 

较好

 

 

较小

 

 

  水灰比:对于干法喷射混凝土施工,预先不能准确的给定拌和料的水灰比,水量全靠喷射手在喷嘴处的调节。当喷射混凝土表面出现流淌、滑移、拉裂时,表明水灰比太大;如果喷射混凝土表面出现干斑,作业中粉尘大,回弹量大,表明水灰比太小。水灰比适宜时,喷射混凝土表面平整,水亮光泽,粉尘和回弹量均较少。经测定适宜的水灰比为0.4-0.5。

  3 喷射混凝土施工工艺

  3.1 待喷面的处理

  紧贴土层表面喷射混凝土施工,要清除冻结、松散和积水的地层表面,受喷面土层要严格压实和平整。修理加固损坏的结构,要清除所有松散物,对于混凝土砖石基面要用压力水冲洗,再将积水吹走。在松动岩层表面施工,先人工清除松动的岩块,再用高压水气冲洗受喷面。

  3.2 喷射机的操作

  工作风压的控制:工作风压过高,喷射速度过大,回弹量大;工作风压过低,喷射速度过小,压实力小,混凝土强度降低。当输料管长度为20米且高差小于5米时,工作风压控制在0.12—0.14MPA。工作开始前,打开进气阀,在喷射机空转中,先调整好空载压力0.03—0.04MPA,喷射机带荷工作后,风压逐步增加到0.1MPA,此时根据喷嘴处粉尘和回弹量进行微调,使之达到满意的压力。

  喷嘴处的料流要保持始终一致,料流不均会产生干湿相间。当料流量少时,拌和料水灰比过大,会引起脱落。当料流量大时,拌和料水量不足,会出现分层现象,降低混凝土强度和耐久性。为此要保持供料的连续性和气压的稳定性。

  3.3、喷嘴的操作

  在喷平整的受喷面时,喷嘴与受喷面垂直。喷嘴与受喷面的距离为 0.8—1.0M,大于1.0M回弹量增加密实度降低,小于0.8M不仅回弹量增加而且喷射手也受回弹颗粒的打击。喷射方法是横过受喷面将喷嘴稳定而系统地作椭圆形移动,环行圈为横向40—60CM,高15—20CM。

  喷射手要持续注视压实的新鲜喷射混凝土,调节水量使其产生有光泽的表面。如加水过多,表面出现流淌,且喷射混凝土下垂;加水过少,表面出现干斑,回弹多粉尘大且喷射混凝土强度低。

  顶喷侧喷分层喷射,时间间隔2-4H。一次喷射厚度以喷射混凝土不滑移,不坠落为度,向上喷射3—5CM,水平喷射6—7CM,向下喷射10—15CM。控制喷射厚度的方法是先喷或粉一些混凝土条,然后在它们之间喷至所需厚度。

  3.4 表面的修整

  喷射面自然整平,这样可避免损坏喷射混凝土与钢筋之间或喷射混凝土与底部材料之间的粘结,避免混凝土内部产生裂缝。整平方法在混凝土初凝后用刮刀将模板或基线以外多余的材料清除,后再喷砂浆找平。


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