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混凝土喷射技术

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喷射混凝土回弹率控制

控制喷射混凝土的回弹重点在于原材料控制、施工配合比控制以及在施工工艺上控制。

阶段:原材料控制、优化配合比及现场施工总结阶段
1、原材料控制
(1)水泥
   喷射混凝土水泥应选择早期强度增长快,收缩小,并且能与掺入的速凝剂快速反应的水泥,从而加快凝结速度,以便减少回弹量。在实际生产当中采用标号不低于425的早强水泥。本项目所用水泥经过招标和多次试验终确定采用广元卢家坝水泥厂生产的广旺牌水泥。
(2)砂子
   喷射混凝土时砂子好使用中粗砂,试验证明细度模数在3.1-3.3之间,含泥量小于4.5%,含水率在5%-7%之间为宜。砂子过细时收缩增大,并且施工时粉尘增大,不利于施工;砂子过粗,砂子与碎石不能均匀的混合,回弹量显著增大。砂率对回弹强度的影响:

(3)碎石
  碎石过大回弹量增大,并且施工过程中容易堵管,对机器磨损严重;碎石过小回弹量减少但混凝土强度不够。
(4)外加剂
  喷射混凝土的外加剂主要使用速凝剂,其主要目的使喷射混凝土的凝结速度加快,一则减少回弹损失,防止喷射混凝土因重力作用引起的脱落;再次确保了下个工序施工的安全性、时效性。本项目采用黄河牌速凝剂,初凝时间在3min以内,终凝时间在12min以内,4h后混凝土的强度不低于70%。从而保证了下个循环时间不被耽误。
2、配合比控制
     喷射混凝土必须满足以下要求:
       ①必须保证混凝土28d强度满足设计要求
       ②4-8h后的强度能够控制地层变形能力
       ③有良好的耐久性、回弹量少
(1)水泥用量
在实际生产过程发现水泥用量太少回弹量显著增大,并且混凝土强度不足;水泥用量过多时不仅粉尘增大同时也造成混凝土收缩量增加也造成回弹量增加。具某项研究表明:喷射混凝土水泥用量超过450kg/m3时增大水泥用量对混凝土强度影响不是很明显。
  (2)水灰比
      在喷射混凝土过程中,混凝土表面若出现干斑时不仅回弹量增大而且粉尘增大,不利于施工。若喷射混凝土表面出现水流,则表明水灰比过大,也容易造成回弹量增大。喷射混凝土的水灰比控制在0.45-0.55之间。

在枫相3#隧道前五次实验过程中通过大家的不懈努力终得到以下结论:
     ①施工现场原材料都必须经过试验室检测后才能进场使用。
     ②每次试验前要对砂、碎石进行含水率测定
     ③水灰比对喷射混凝土回弹量影响很大,如何利用风压与水压将混合料充分拌合并能控制好水灰比。
     ④影响喷射混凝土回弹的主要因素总结(见下图)

第二阶段:根据现场情况调整施工工艺,对施工中的难点问题进行二次解决
3、施工工艺控制
(1)风压控制
在喷射混凝土作业时,输料管长度一般在15m左右,喷嘴与喷射岩面的距离在0.8-1.2m时,混凝土喷浆机风压控制在0.2-0.45MPa时回弹量小,考虑到因隧道输风管造成的风力浪费应根据隧道长度与风管的密封程度控制风源压力,对于1000米以下隧道风管密封程度较好的情况下风源压力控制在0.2-0.5MPa。风源压力过大或过小都会导致回弹量增大。

(2)水压控制
     水压过小,混合料因不能充分水化湿润混凝土喷射面将出现干裂,回弹量增大,并且混凝土强度大大降低;水压过大时喷射混凝土因没有初凝而被水流冲洗直接脱落,在实际生产当中,通常在喷头口接直径为100mm长为0.6-0.8m的塑料管目的使混合料和水在喷射管口充分混合均匀。实践证明,水压应比风压高0.1-0.15MPa时喷射效果好。
(3)喷射角度控制
      在喷射平整岩面时,喷嘴与受喷岩面应垂直,如果在喷射混凝土过程中喷射口与受喷面没有垂直时,回弹量将大大增加。因此隧道喷射混凝土在拱腰和拱顶处喷射施工出要特别注意。
(4)距离控制
      在喷射混凝土过程中距离的远近对喷射混凝土的质量和回弹量的影响很大,距离太远,会使喷射混凝土回弹率增大,混凝土密实度降低从而造成混凝土强度不够,距离太近,因风压、水压冲击造成未初凝的混凝土脱落,回弹量不仅增大而且回弹骨料有可能伤及喷枪手。通过实验获得当风压控制合理时,喷嘴与受喷岩面的距离控制在0.8-1.2m弹量少。

(5)分层喷射厚度控制
     一次喷射混凝土过厚常常造成混凝土下垂或脱落,造成回弹量增加。这是由于混凝土因没有达到一定的强度而因自重过大出现脱落现象。施工中发现在刚刚开始喷射混凝土时,回弹量,骨料几乎被回弹,当岩面上层形成0.5-1cm的砂浆层时,回弹量将减少,喷射混凝土达到5cm时回弹量基本稳定下来。施工中发现在喷射混凝土前先对隧道岩面进行湿润可以有效的减少回弹。

(6)各喷层时间间隔的控制
     在喷射混凝土过程中因各喷层时间间隔掌握不当造成回弹量增大。一种是间隔时间太短喷射混凝土未初凝而被风压水压冲击而脱落,造成回弹增大;另一种是时间间隔太长喷射混凝土已初凝再次喷射式骨料不能镶嵌到混凝土面造成回弹增大。因此在施工过程中因按照混凝土的初凝时间以及是否添加速凝剂而控制喷层时间间隔。
(7)喷射顺序
     混凝土喷射应采取分块、分段由下而上先拱脚后边墙和拱腰,后拱顶的喷射顺序进行。对因爆破开挖超挖面积过大的岩面时,采取先两边后中间,从上而下进行。对因超挖严重的大坑可采取分层喷射,并且在喷射的过程中采取逐层挂舍钢筋网片的方法,以减少回弹量。
(8)工人熟练程度
喷枪手对喷射混凝土技术掌握的好坏对回弹量影响很大。喷射口匀速而缓慢的以顺时针方向做螺旋运动时,可以形成均匀的喷射混凝土。因此日常生产过程中应加强工人技能培训,做好工人防护措施。

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