喷射混凝土质量控制

从原材料和施工工艺方面对喷射混凝土进行质量控制纯文本

浅谈喷射混凝土质量控制

摘要： 喷射混凝土技术具有采用速度较快，支护及时、支护质量较好、强度高、密实度好、防水性能较好；省工、操作较简单，支护工作量减少；施工灵活性大，可以根据需要分次喷射混凝土追加厚度等优点，本文着重于喷射混凝土质量控制，包括喷射混凝土的强度，喷射混凝土与岩层的粘结力以及喷射混凝土的厚度等。因此，对这些因素的质量控制相当重要。

关键词：喷射混凝土； 质量控制； 混凝土强度； 喷层厚度

前言

喷射混凝土是借助喷射机械，采用压缩空气为动力，将细骨料混凝土湿拌料采用喷射的方法覆盖到需要维护的岩层表面，从而形成混凝土结构的支护方式。喷射混凝土不仅可以单独使用，也可以和锚杆、土钉、预应力锚杆联合使用，目前国内，国内很多高质量工程中均有见到喷射混凝土技术的应用，并且表现良好。强度是一个反应喷射混凝土支护质量全貌的指标，实际施工中也往往是以混凝土的强度（主要是抗压强度）来作为控制喷射混凝土支护质量的主要指标。而喷射混凝土强度，既受到之辈材料质量的额影响，也会受到喷射施工工艺的影响，所以，质量控制是一个复杂的综合性问题，我在此仅以部分的原材料选择和部分施工工艺的应用等来浅谈喷射混凝土质量的控制。

1.喷射混凝土强度的控制

喷射混凝土的强度基本来源于砂浆的强度、砂浆和骨料的粘结力、骨料的颗粒强度等，因此，在此，分别对相关涉及到的材料质量加以控制与讨论。

1.1 水泥

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它取决于水泥的品种和标号。水泥除了应该满足设计所需要的强度外，主要应该满足喷射混凝土施工以后凝结硬化快、保水性好、早期强度增长快、后期强度随龄期的增长而提高以及收缩小等要求。所用水泥应具有强度高、抗渗性和耐久性好，应优先选用普通硅酸盐水泥，硬化开始时间为1.52～4.0h,比表面积应该是2500～4500cm2/g;其次选用矿渣硅酸盐水泥和火山灰质硅酸盐水泥。普通硅酸盐混凝土满足这些要求，因此，喷射混凝土应该优先选择使用这类混凝土。并且使用前应做强度鉴定实验，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。

1.2 骨料

骨料的选择考虑因素众多，因为混凝土的强度除了取决于骨料的强度外，还取决于水泥浆与骨料的粘结强度，同时骨料的表面越粗糙界面粘结强度越高，因此用碎石比用卵石好。实验表明在一定范围内骨料粒径越小，分布越均匀混凝土强度越高，骨料最大粒径地减少不仅增加了骨料与水泥浆的粘结面积，而且骨料周围有害气体减少，水膜减薄，容易拌和均匀，从而提高了混凝土的强度。另外，喷射混凝土所用的沙子，一般应以洁净的中砂或者粗中混合砂较好。细度模数适宜大于2.5，含水率一般应该控制在5%～7%，密度大于2.5，吸水率应该小于3%，粘土含量要小于0.25%。细沙不宜使用，使用的话会造成混凝土收缩，并且可能会出现裂缝，造成喷射混凝土发黏，不利于喷射和泵送。

1.3 拌合用水

工程中应多以饮用水作为拌合用水，而PH值小于4的酸性水和含硫酸盐量（SO4，一）超过水量1%的水，含有影响水泥正常凝结与硬化的有害物质的水均不得使用。

1.4活性掺和料

水泥水化是一个复杂与逐步发展的过程，在28D的龄期内，水泥的实际利用率仅仅占60%～70%，其他的未水化的的水泥中的Ca(OH)2，将会产生体积膨胀，给混凝土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，最关键的是可以利用活性材料中的活性成分(主要是SiO2和A4O3)与水泥水化产物Ca(OH),并进行二次反应，将会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，而且提高了混凝土的抗冻性、抗渗性、抗腐蚀性等性能，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%。

1.5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，必须使用一些外加剂。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，在掺加

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速凝剂之前，应该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。另外速凝剂掺应均匀掺加。 2施工工艺及相关参数控制

2.1喷射混凝土工艺流程

各种材料按照设计配比要求进行拌和→拌和好的松散混凝土直接送到喷射机料斗内→由空压机提供的压缩空气裹挟物料通过运输管送到喷头处→在喷头处加入水与物料混合→在风压作用下喷射到喷面上。

2.2 喷射工艺改进

喷头操作在喷射混凝土作业中是个重要环节, 喷射混凝土的厚度、匀质性、密实程度以及回弹粉尘等, 都与正确而熟练的喷头操作技术分不开。

(1)喷射机安装调试好后, 先注水再送风, 清通机筒和管路, 同时清洗受喷表面。

(2)检查水环眼孔, 如果堵塞, 要疏通. 检查水眼安装使用是否合适, 若位置安装不正, 部分水流不经由水眼而直接进入喷嘴同拌和料混合, 会出现沿岩壁淌浆现象, 影响喷射混凝土质量。

(3)喷射前, 先把喷头处的水阀开动一点, 即先给喷头一股水, 待拌和料送至喷头后, 调整水阀就可以把水灰比找好。 正常工作中, 水阀不宜经常变动, 调整水阀或喷射中突然中断供料时, 喷头应对着岩壁底脚, 待正常后, 方可把喷头对准要喷射的位置。

(4)要保证喷头喷射方向与受喷面垂直, 喷嘴口至受喷面以0. 8～1. 0m为宜. 当喷射侧墙较低部位时, 可将输料管夹于腋下, 以减轻手腕的负担。 当喷射侧墙较高部位时, 可将输料管夹于两腿间或担在肩上, 这样较省劲。 喷射拱顶时, 除将输料管夹于两腿间外, 喷头应靠近喷射手头部, 这样在垂直地向岩面喷射时, 可避免回弹物的直接射击。

(5)输料管应顺直放置或形成尽可能大的弯曲半径。

(6)连续上料, 保持机筒内料满。 在料斗口设置15 mm 孔径筛网, 避免超径骨料进入机内。

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(7)严格控制加水量, 无干斑, 不流淌, 表面平整且无异常回弹和粉尘, 说明加水量合适。若有干斑, 回弹和粉尘大, 则是加水量偏小; 若流淌, 则是加水量过大。

(8)岩面干燥, 水灰比可稍大一点; 岩面较湿, 水灰比可小一点, 酌情调整水灰比。

(9)喷射要分段、分片进行。 每片均自下部开始向上移行, 喷射料束环形旋转, 旋转直径约为15 ～30 cm, 转速均匀, 一圈压半圈, 行间搭接2～3 cm。 以一次喷至不坠落的临界状态为限, 一般一次喷厚5 cm 左右, 采用针探法控制. 喷射总厚度为10 cm, 分两次喷成。

(10)喷射完毕, 闭紧水阀门, 喷头出口朝低处, 以免水阀漏水倒流入输料管内。

2.3喷射混凝土部分工艺的采用

(1) 喷射前，应将表面冲洗干净，并将表面软弱破碎岩土清扫干净。喷射作业应分区段进行，长度一般不超过6m。后一次喷射应在前一次混凝土终凝后进行，若终凝后1h以上再次喷射，应用水清洗混凝土表面。喷射后，一般养护7～14d。

(2)控制喷嘴喷射时的最佳角度，即喷射方向收喷射面的垂线成10°～15°夹角，将会避免混凝土回弹料对操作手的回弹与伤害。

(3)喷射混凝土的表面很容易粗糙不平，将会直接影响到下一道工序的质量。喷射混凝土中掺和有速凝剂，混凝土的褚宁时间很短，喷射厚度和质量全靠喷射手把握，为此，在每隔一定距离埋设定位厚度钢筋，同时拉通线，边喷射边用木杠找平，这样，不仅既控制了喷面的平整度，又将会起到压实混凝土的作用

(4)喷射厚度的控制，在喷射前期就应该预埋定位厚度钢筋和拉通线方法，控制喷面加固厚度。另外，一次喷射混凝土的厚度要适中。如果一次喷射厚度太薄，骨料容易反弹；如果太后，容易出现下坠、流淌等现象。一般的，一次喷射厚度不应该小于骨料粒径的二倍。掺速凝剂时，一次喷射厚度则可以适当增加。

(5)喷射操作时，工作风压应控制在喷嘴处有0.1MPa的压力，喷嘴处的水压必须大于风压，而且，压力需稳定，一般比风压大0.1MPa。喷射的时候应该分段、自下而上进行，喷嘴与受喷面的距离应控制在1m左右。

2.4喷射混凝土配合比设计与控制

喷射混凝土的配合比不同于普通混凝土的配合比，需要根据其施工工艺来选择。为了减少回弹量需要较高的砂率，砂率增加意味着集料的总面积增加，这就要求用更多的水泥来包裹集料表面，以满足喷射混凝土的强度要求，水泥用量越大，喷射混凝土就越容易干缩、开裂，同时成本也增加。因此首先确定水泥用量，根据经验水泥用量宜为375～ 450kg/m；，其次确定砂率，宜选用粗砂或中砂，砂率宜为45%～55%，砂率过高或过低易造成堵管，再次确定水灰比，水灰比宜

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为0.4～0.5，水灰比过小会产生粉尘，回弹量大，粘结力低，喷层会产生干斑，砂窝等现象，水灰比过大会造成强度低、速凝效果差，喷层流淌、滑移、坍落等现象，另外要注意根据施工环境的温度，周围岩壁类别、施工队伍的施工水平做相应的调整。

2.5喷射混凝土养护

养护是喷射混凝土施工中的一个重要环节，因此对喷射混凝土施工，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，使喷射混凝土在隧道防护中发挥越来越重要的作用。

(1)喷射混凝土厚度达到设计要求后，应刮抹修平，且在混凝土初凝后及时进行。修平时不得扰动新鲜混凝土的内部结构及其与基层的粘结。

(2)待最后一层混凝土终凝2h后，应淋水养护，养护时间不应少于14d。

(3)当气温低于+5C。时，不宜喷水养护，应采取保水养护。

参考文献

[1]韩立军 岩土加固技术 中国矿业大学出版社 2005年

[2]邹贵文 喷射混凝土质量控制

[3]王剑波 原柸业 喷射混凝土质量控制与评定方法探讨 2001年

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/3zym.html