噴射混凝土施工控制

【關(guān)鍵詞】噴射混凝土；速凝劑；配合比；回彈量 

　　一、原材料 

　　1、噴射混凝土應(yīng)優(yōu)先選用硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥，也可選用礦渣硅酸鹽水泥或火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥，必要時(shí)，采用特種水泥。水泥強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于32.5MPa。優(yōu)先選用普通硅酸鹽水泥，是因?yàn)樗�含有較多的C3A和C3S，凝結(jié)時(shí)間較快，特別是與速凝劑有良好的相容性。目前PO 32.5水泥已經(jīng)停產(chǎn)，為降低成本本工程選用PC 32.5水泥，并過(guò)大量試驗(yàn)確定與之匹配的速凝劑品種。 

　　2、應(yīng)采用堅(jiān)硬耐久的中砂或粗砂，細(xì)度模數(shù)宜大于2.5。干法噴射時(shí)，砂的含水率宜控制在5%～7%；當(dāng)采用防粘料噴射機(jī)時(shí)，砂含水率可為7%～10%。采用中粗砂及細(xì)度模數(shù)大于2.5的規(guī)定，不僅是為了保證混凝土強(qiáng)度，也是為了減少粉塵和混凝土硬化后的收縮。砂子的含水率控制在5%～7%，主要是為了在干法噴射時(shí)減少材料攪拌時(shí)水泥的飛揚(yáng)損失，降低粉塵，也有利于水泥的充分水化及混合料在噴頭處遇水后易于混合均勻，減小回彈率和提高混凝土強(qiáng)度。 

　　3、應(yīng)采用堅(jiān)硬耐久的碎石，粒徑不宜大于15mm；當(dāng)使用堿性速凝劑時(shí)，不得使用含有活性二氧化硅的石材。目前國(guó)內(nèi)的噴射機(jī)可使用最大粒徑為25mm 的粗骨料，但為了減小回彈率和混合料在管路內(nèi)的堵塞，故最大骨料粒徑不宜大于15mm。本工程采用石灰?guī)r加工的5～16mm的瓜米石作為噴射混凝土用碎石，其堆積密度1459 kg/m3，容重為2603 kg/m3，壓碎值10.4%，含泥量0.6%。 

　　4、噴射混凝土用骨料級(jí)配宜控制在表1所給的范圍內(nèi)。骨料級(jí)配對(duì)混合料在管路內(nèi)輸送、混凝土的密實(shí)性及噴射中的回彈率都有重要影響。因此保證良好的級(jí)配尤為重要。 

　　5、應(yīng)采用符合質(zhì)量要求的外加劑，摻外加劑后的噴射混凝土性能必須滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。在使用速凝劑前，應(yīng)做與水泥的相容性試驗(yàn)及水泥凈漿凝結(jié)效果試驗(yàn)，初凝不應(yīng)大于5min，終凝不應(yīng)大于10min；在采用其他類(lèi)型的外加劑或幾種外加劑復(fù)合使用時(shí)，也應(yīng)做相應(yīng)的性能試驗(yàn)和使用效果試驗(yàn)。為了加速?lài)娚浠炷�土的凝結(jié)、硬化，提高其早期強(qiáng)度，減少?lài)娚浠炷�土施工時(shí)的回彈率和因重力而引起的混凝土脫落，增大一次噴射厚度和縮短分層噴射的間隔時(shí)間，一般在噴射混凝土中加入速凝劑。速凝劑對(duì)于不同品種的水泥，其作用效果也不相同。因此，在使用前應(yīng)做速凝劑與水泥的相容性試驗(yàn)。試驗(yàn)的主要項(xiàng)目為：水泥摻入速凝劑后的初、終凝時(shí)間，早期強(qiáng)度和后期（28天）強(qiáng)度的保有率。根據(jù)工程實(shí)際，我合同段優(yōu)先選用XX集團(tuán)生產(chǎn)的SH-1型速凝劑。該速凝劑最佳摻量為4%，初凝時(shí)間3分15秒，終凝時(shí)間8分鐘，滿(mǎn)足噴射混凝土速凝劑要求且價(jià)格相對(duì)便宜。 

　　6、當(dāng)工程需要采用外摻料時(shí)，摻量應(yīng)通過(guò)試驗(yàn)確定，加外摻料后的噴射混凝土性能必須滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。 

　　7、混合水中不應(yīng)含有影響水泥正常凝結(jié)與硬化的有害雜質(zhì)，不得使用污水及PH值小于4的酸性和含硫酸鹽量按硫酸根離子計(jì)算超過(guò)混合用水重量1%的水。干法噴射用的混合水應(yīng)有足夠的壓力，以保證壓力水穿透料流，使水和水泥均勻混合。壓力水一般由高位水池、水泵或加壓水箱供給。本工程混凝土拌和用水指標(biāo)如表2。 

　　二、施工機(jī)具 

　　1、干法噴射混凝土機(jī)的性能應(yīng)符合下列要求： 

　�、琶芊庑阅芰己�，輸料連續(xù)均勻； 

　�、粕�產(chǎn)能力為3～5m3/h；允許輸送的骨料最大粒徑為25mm； 

　　⑶輸送距離，水平不小于100m，垂直不小于30m。 

　　2、濕法噴射混凝土機(jī)的性能應(yīng)符合下列要求： 

　�、琶芊庑阅芰己�，輸料連續(xù)均勻； 

　�、粕�產(chǎn)率大于5m3/h，允許骨料最大粒徑為15mm； 

　�、腔炷�土輸料距離，水平不小于30m，垂直不小于20m； 

　　⑷機(jī)旁粉塵小于10mg/m3。 

　　3、選用的空壓機(jī)應(yīng)滿(mǎn)足噴射機(jī)工作風(fēng)壓和耗風(fēng)量的要求；當(dāng)工程需要選用單臺(tái)空壓機(jī)工作時(shí)，其排風(fēng)量不應(yīng)小于9 m3/min；壓風(fēng)進(jìn)入噴射機(jī)前，必須進(jìn)行油水分離。 

　　4、混合料的攪拌宜采用強(qiáng)制式攪拌機(jī)。 

　　5、輸料管應(yīng)能承受0.8 MPa以上的壓力，并應(yīng)有良好的耐磨性能。 

　　6、干法噴射混凝土施工供水設(shè)施保證噴頭處的水壓為0.15～0.20 MPa。 

　　三、混合料的配合比與拌制 

　�。ㄒ唬┡浜媳仍O(shè)計(jì)（C20噴射混凝土） 

　　1、設(shè)計(jì)強(qiáng)度：fcu，o> fcu，o+1.645δ=20+1.645×4=26.6 MPa 

　　2、確定水泥用量：本項(xiàng)目采用PC 32.5水泥為噴射混凝土用水泥。假設(shè)每立方水泥用量為400kg，并以400kg/m3為基準(zhǔn)開(kāi)始計(jì)算。 

　　3、確定骨膠比：根據(jù)《GB50086-2001》要求，選用骨膠比為4，則每立方混凝土中骨料總重量為：400×4=1600 kg/m3 

　　4、確定砂率：根據(jù)《GB50086-2001》要求并結(jié)合工程實(shí)際，選用砂率為55%。則Ms=880 kg/m3 Mg=720 kg/m3 

　　5、選定水灰比：根據(jù)《GB50086-2001》要求及經(jīng)驗(yàn)選取W/C=0.45，則：Mc=400×0.45=180 kg/m3 

　　6、基準(zhǔn)配合比：（速凝劑最佳摻量為總膠凝材料用量的4%） 

　　7、配合比調(diào)整： 

　　8、確定施工配合比： 

　　根據(jù)規(guī)范要求，現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行試噴取樣并檢驗(yàn)回彈量是否滿(mǎn)足規(guī)范要求并進(jìn)一步優(yōu)化施工配合比，使該配合比在滿(mǎn)足設(shè)計(jì)強(qiáng)度及規(guī)范要求的前提下達(dá)到最佳經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。 

　�。ǘ�）混合料的拌制 

　　1、混合料配合比應(yīng)遵守下列規(guī)定： 　�、鸥煞▏娚渌�泥與砂、石之重量比宜為1.0：4.0～1.0：4.5；水灰比宜為0.40～0.45；濕法噴射水泥與砂、石之重量比宜為1.0：3.5～1.0：4.0；水灰比宜為0.42～0.50，砂率宜為50%～60%。 

　　噴射混凝土砂率宜為50%～60%，是綜合考慮噴射混凝土的施工性能和力學(xué)性能后提出的。實(shí)踐證明，當(dāng)砂率小于50%，管路容易堵塞，回彈率高；若砂率高于60%，則不僅會(huì)降低噴射混凝土強(qiáng)度，也會(huì)增大收縮。當(dāng)水泥用量增加時(shí)，噴射混凝土的回彈率減少，強(qiáng)度提高。但是，水泥用量太高時(shí)，不僅不經(jīng)濟(jì)，也會(huì)增加混凝土收縮。我試驗(yàn)室經(jīng)過(guò)幾個(gè)項(xiàng)目的試驗(yàn)總結(jié)，當(dāng)水泥用量在400kg/m3時(shí)，強(qiáng)度可以保證，回彈率較小。經(jīng)我試驗(yàn)室室內(nèi)試驗(yàn)并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工情況，推薦膠骨比為1：4，水灰比為0.45，砂率優(yōu)先選用50%。若砂率50%時(shí)回彈率過(guò)大，則可適當(dāng)調(diào)整至55%。工地施工配合比可按照4包水泥即200kg水泥為基準(zhǔn)進(jìn)行配料。施工配合比可參照下列數(shù)據(jù)： 

　　水泥：200kg 砂： 440kg 碎石：360kg 

　�、扑倌齽┗蚱渌�外加劑的摻量應(yīng)通過(guò)試驗(yàn)確定。該品牌速凝劑的推薦摻量為水泥用量的4%。當(dāng)速凝劑摻量小于要求時(shí)，混凝土凝結(jié)時(shí)間過(guò)慢易造成噴射混凝土自然坍落；當(dāng)速凝劑摻量大于要求時(shí)，噴射混凝土凝結(jié)時(shí)間過(guò)快易造成堵管等現(xiàn)象。 

　　2、原材料按重量計(jì)，稱(chēng)量的允許偏差應(yīng)符合下列規(guī)定： 

　�、潘�泥和速凝劑均為+2%； 

　�、粕�、石均為+3%。 

　　3、混合料攪拌機(jī)時(shí)間應(yīng)遵守下列規(guī)定： 

　�、挪捎萌萘啃∮�400L的強(qiáng)制式攪拌機(jī)時(shí)，攪拌時(shí)間不得少于60S； 

　　⑵采用自落式或滾筒式攪拌機(jī)時(shí)，攪拌時(shí)間不得少于120S； 

　�、遣捎萌斯�攪拌時(shí)，攪拌次數(shù)不得少于3次； 

　�、然旌狭蠐接型饧觿┗蛲鈸搅蠒r(shí)，攪拌時(shí)間應(yīng)適當(dāng)延長(zhǎng)。 

　　4、混合料在運(yùn)輸、存放過(guò)程中，應(yīng)嚴(yán)防雨淋、滴水及大塊石等雜物混入，裝入噴射機(jī)前應(yīng)過(guò)篩。 

　　5、干混合料宜隨拌隨用。無(wú)速凝劑摻入的混合料，存放時(shí)間不應(yīng)超過(guò)2h，干混合料摻速凝劑后，存放時(shí)間不應(yīng)超過(guò)20min。 

　　6、用于濕法噴射的混合料拌制后，應(yīng)進(jìn)行坍落度測(cè)定，其坍落度宜為8～12cm。 

　　四、噴射前的準(zhǔn)備工作 

　　1、噴射作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，應(yīng)做好下列準(zhǔn)備工作： 

　�、挪鸪�作業(yè)面障礙物、清楚開(kāi)挖面的浮石和墻角的巖渣、堆積物； 

　　⑵用高壓風(fēng)水沖洗受?chē)娒�；�?duì)遇水易潮解、泥化的巖層，則應(yīng)用壓風(fēng)清掃巖面； 

　　⑶埋設(shè)控制噴射混凝土厚度的標(biāo)志； 

　�、葒娚錂C(jī)司與噴射手不能直接聯(lián)系時(shí)，應(yīng)配備聯(lián)絡(luò)裝置； 

　　⑸作業(yè)區(qū)應(yīng)有良好的通風(fēng)和足夠的照明裝置。 

　　2、噴射作業(yè)前，應(yīng)對(duì)機(jī)械設(shè)備、風(fēng)、水管路，輸料管路和電纜線路等進(jìn)行全面檢查及試運(yùn)轉(zhuǎn)。 

　　3、受?chē)娒嬗械嗡�、淋水時(shí)，噴射前應(yīng)按下列方法做好治水工作： 

　�、庞忻黠@出水點(diǎn)時(shí)，可埋設(shè)導(dǎo)管排水； 

　�、茖�(dǎo)水效果不好的含水巖層，可埋設(shè)盲溝排水； 

　�、秦Q井淋幫水，可設(shè)截水圈排水。 

　　4、采用濕法噴射時(shí)，宜備有液態(tài)速凝劑，并應(yīng)檢查速凝劑的泵送及計(jì)量裝置性能。 

　　五、噴射作業(yè) 

　　1、噴射作業(yè)應(yīng)遵照下列規(guī)定： 

　�、艊娚渥鳂I(yè)應(yīng)分段分片依次進(jìn)行，噴射順序應(yīng)自下而上； 

　�、扑貒娀炷�土一次噴射厚度應(yīng)遵照表4選用； 

　�、欠謱訃娚鋾r(shí)，后一層噴射應(yīng)在前一層混凝土終凝后進(jìn)行，若終凝1h后再進(jìn)行噴射時(shí)，應(yīng)先用風(fēng)水清洗噴層表面； 

　�、葒娚渥鳂I(yè)緊跟開(kāi)挖工作面時(shí)，混凝土終凝到下一循環(huán)放炮時(shí)間，不應(yīng)小于3h。 

　　2、噴射機(jī)司機(jī)的操作應(yīng)遵守下列規(guī)定： 

　　⑴作業(yè)開(kāi)始時(shí)，應(yīng)選送風(fēng)，后開(kāi)機(jī)，再給料；結(jié)束時(shí)，應(yīng)待噴完后，再關(guān)風(fēng)； 

　�、葡驀娚錂C(jī)供料應(yīng)連續(xù)均勻；機(jī)器正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，料斗內(nèi)應(yīng)保持足夠的存料； 

　�、菄娚錂C(jī)的工作風(fēng)壓，應(yīng)滿(mǎn)足噴頭處的壓力在0.1MPa左右。大量的工程實(shí)踐表明，噴射速度（即噴頭出口處的工作風(fēng)壓）是影響噴射混凝土質(zhì)量和回彈率的重要因素之一。當(dāng)噴頭處風(fēng)壓為0.1MPa左右時(shí)，在其他影響因素符合規(guī)定的時(shí)候，噴射混凝土回彈率較小，強(qiáng)度較高，粉塵濃度較底。當(dāng)風(fēng)壓過(guò)小，即噴射速度太小時(shí)，則由于噴射沖擊力小，粗骨料不容易嵌入新鮮混凝土中，則掉落較多且混凝土密實(shí)度較低，不但回彈率高也影響噴射混凝土強(qiáng)度；當(dāng)風(fēng)壓過(guò)大，即噴射沖擊力大時(shí)，回彈率也高，也會(huì)使粉塵濃度增大； 

　�、葒娚渥鳂I(yè)完畢或因故中斷噴射時(shí)，必須將噴射機(jī)和輸料管內(nèi)的積料清除干凈。以防止噴射混凝土凝結(jié)后造成堵管。 

　　3、噴射手的操作應(yīng)遵守下列規(guī)定： 

　　⑴噴射手應(yīng)經(jīng)常保持噴頭具良好的工作性能。水環(huán)出水眼的暢通和噴頭各部件之間良好的密封，使之不漏水，從而保證干混合料在噴頭處與水得到均勻的混合。 

　�、茋婎^與受?chē)娒鎽?yīng)垂直，宜保持0.60～1.00m的距離。當(dāng)噴頭與受?chē)娒娲怪�，噴頭與受?chē)娒娴木嚯x保持在0.60～1.00m的情況下進(jìn)行噴射作業(yè)時(shí)，粗骨料易嵌入塑性砂漿層中。噴射沖擊力適宜，表現(xiàn)為一次噴射厚度大，回彈低，粉塵小。 

　　⑶干法噴射時(shí)，噴射手應(yīng)控制好水灰比，保持混凝土表年平整，呈濕潤(rùn)光澤，無(wú)干斑或滑移流淌現(xiàn)象。干法施工時(shí)的水灰比是在噴射作業(yè)過(guò)程中，由噴射手根據(jù)經(jīng)驗(yàn)控制的，主要是憑目測(cè)。若達(dá)到了規(guī)定中的要求，其水灰比一般在0.40～0.45左右，這樣對(duì)保證噴射混凝土的強(qiáng)度和密實(shí)性是有利的。 

　　4、噴射混凝土的回彈率，邊墻不應(yīng)大于15%，拱部不應(yīng)大于25%。 

　　5、豎井噴射作業(yè)應(yīng)遵守下列規(guī)定： 

　�、艊娚錂C(jī)宜設(shè)置在地面；噴射機(jī)如置于井筒內(nèi)時(shí)，應(yīng)設(shè)置雙層吊盤(pán)。 

　�、撇捎霉艿老铝蠒r(shí)，混合料應(yīng)隨用隨下。 

　�、菄娚渑c開(kāi)挖單行作業(yè)時(shí)，噴射區(qū)段高宜與掘進(jìn)段高相同，在每一段高內(nèi)，可分成1.50～2.00m的小段，各小段的噴射作業(yè)應(yīng)由下而上進(jìn)行。 

　　6、噴射混凝土養(yǎng)護(hù)應(yīng)遵守下列規(guī)定： 

　�、艊娚浠炷�土終凝2h后，應(yīng)噴水養(yǎng)護(hù)；養(yǎng)護(hù)時(shí)間，一般工程不得少于7d，重要工程不得少于14d。 

　�、茪鉁氐陀�+5℃時(shí)，不得噴水養(yǎng)護(hù)。 

　　7、冬季施工應(yīng)遵守下列規(guī)定： 

　�、艊娚渥鳂I(yè)區(qū)的氣溫不應(yīng)低于+5℃； 

　�、苹旌狭线M(jìn)入噴射機(jī)的溫度不應(yīng)低于+5℃； 

　�、菄娚浠炷�土強(qiáng)度在下列數(shù)值時(shí)，不得受凍： 

　　A、普通硅酸鹽水泥配制的噴射混凝土低于設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)30%時(shí)； 

　　B、礦渣水泥配制的噴射混凝土低于設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)40%時(shí)。 

　　六、噴射混凝土抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)試塊制作方法 

　　1、標(biāo)準(zhǔn)試塊應(yīng)采用從現(xiàn)場(chǎng)施工的噴射混凝土板件上切割成要求尺寸的方法制作。模具尺寸為450mm*350mm*120mm，其尺寸較小的一個(gè)邊為敞開(kāi)狀。 

　　2、標(biāo)準(zhǔn)試塊制作應(yīng)符合下列步驟： 

　�、旁趪娚渥鳂I(yè)面附近，將模具敞開(kāi)的一側(cè)朝下，以80°（與水平面的夾角）左右置于墻角。 

　�、葡仍谀＞咄獾倪厜ι蠂娚洌�待操作正常后，將噴頭移至模具位置，由下而上，逐層向模具內(nèi)噴滿(mǎn)混凝土。 

　�、菍�噴滿(mǎn)混凝土的模具移至安全地方，用三角抹刀刮平混凝土表面。 

　�、仍谒淼纼�(nèi)潮濕環(huán)境中養(yǎng)護(hù)1d后脫模。將混凝土大板移至試驗(yàn)室，在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下養(yǎng)護(hù)7d，用切割機(jī)去掉周遍和上表面（底面可不切）后，加工成邊長(zhǎng)100mm的立方體試塊。立方體試塊的允許偏差，邊長(zhǎng)+1mm；直角<2°。 

　　3、加工后的邊長(zhǎng)為100mm的立方體試塊繼續(xù)在標(biāo)準(zhǔn)條件下養(yǎng)護(hù)至28d齡期，進(jìn)行抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。