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混凝土喷射技术

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预拌速凝喷射混凝土生产及施工技术

  喷射混凝土是用于加固和保护结构或岩石表面的一种具有速凝性质的混凝土。该技术是借助喷射机械,利用压缩空气或其他动力,将按一定配合比的水泥、砂、石子及外加剂等拌合料,通过喷管喷射到受喷面上,在很短的数分钟之内凝结硬化而成型的混凝土补强加固材料。喷射混凝土主要用于煤矿、井巷、隧道、高速公路边坡经锚杆加固后表面喷射加固,简称“锚喷”。
  一、国内外速凝喷射混凝土技术的发展
  喷射混凝土是由喷射水泥砂浆发展起来的。1909年,美国在矿山和土木工程中开始使用喷射水泥砂浆;1953年-1956年间,瑞士阿里瓦公司相继研制成了BS-12型喷射机,可以喷射含有较大粒径骨料拌成的混凝土,同时又有了较耐用的输料软管和较好的速凝剂,使喷射技术开始有了较快的发展。此后,在奥地利、德国以及美国、加拿大、英国、日本、瑞典、苏联、澳大利亚、法国等国相继将这项技术用于土建、铁路、公路隧道、水工隧洞,地下电站和矿山坑道工程之中。从此就把喷射混凝土和锚杆紧密地结合在一起。
  二十世纪八十年代以来,以北欧挪威、瑞典为代表,干式喷射混凝土已逐步被潮喷、湿喷、钢纤维喷射混凝土所代替,广泛应用于矿山、水利、建筑等工程施工中。1990年6月,在瑞典召开的锚喷支护学术会议把喷射混凝土支护作为主题,有力推动了喷射混凝土的发展。
  喷射混凝土技术在我国经过了一个引进、推广、创新的过程。我国于20世纪60年代首先在煤炭系统地下工程中应用喷射混凝土,随着施工、材料技术日趋成熟,喷射混凝土在岩石边坡护坡、建筑基坑、地面建筑加固中得到比较广泛的运用。喷射混凝土的发展很大程度取决于混凝土喷射机的性能。1990年6月,中国煤矿总公司首次组团参加了在瑞典乌帕沙拉市举行的第五次国际锚喷支护学术会议。会议的主题是喷射混凝土支护。参加学术会议的二十多个国家的近100名代表交流了过去十年来各国在地下工程喷射混凝土支护领域的发展概况,着重探讨了湿式喷射混凝土技术的应用与发展前景。
  二、速凝喷射混凝土的优点
  与普通混凝土相比,喷射混凝土具有施工速度快、工艺简单、混凝土早期强度高、成本较低等优点;尤其是施工作业方式灵活,可在高空、深坑或狭小的工作区间向任意方位制作薄壁或复杂造型的结构;不用或只用单面模板;施工占地面积小、机动灵活,在不规则构件以及不便使用模板的工程中,其优越性尤为明显。
  (l)不需振捣。喷射混凝土集混合料的运输、浇灌和捣固为一道工序,混凝土以较高的速度(30一120m/s)从喷嘴喷向受喷面,先到达受喷面上的混凝土受到后喷混凝土的冲击和压密,使混凝土结构密实,强度较高,不需要人工捣固。
  (2)早期强度高。喷射混凝土加入速凝剂后,凝结硬化快,有较高的早期强度,但是后期强度下降。
  (3)适用性广、施工速度快。可通过输料软管在高空、深坑或狭小的工作区间向任意方位施作薄壁的或复杂造型的结构;不用或只用单面模板;施工占地面积小、机动灵活、节省劳动力,具有广泛的适应性。对混凝土结构加固补强时,还具有施工快速简便、机械设备简单、对交通影响不大等优点。在不规则构件以及不便使用模板的工程中,其优越性尤为明显。
  三、原材选择
  水泥品种和强度等级的选择主要应满足工程使用要求,当加入速凝剂时,还应考虑水泥与速凝剂的相容性。喷射混凝土宜选用硅酸盐系列的水泥,如硅酸盐水泥、普通硅酸盐、水泥矿渣碳酸盐水泥。
  粗集料的粒径不宜大于20mm。集料级配对喷射混凝土拌合料的可泵性、通过管道的流动性、在喷嘴处的水化、对受喷面的黏附以及终产品的密度和经济性都有重要作用。细集料可选用无风化的山砂或河砂,细度模数应在2.7~3.7之间,其中直径小于0.075mm的细砂应低于20%。因为砂子过细不仅会影响喷射性能,而且会影响水泥浆与集料表面的黏结。

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