解析噴射混凝土技術及其速凝劑的發展

林晟遠

（福建省榕源建設工程有限公司）

解析噴射混凝土技術及其速凝劑的發展

林晟遠

（福建省榕源建設工程有限公司）

當前，中國的新型城鎮化進程加快，而在建筑工程中，混凝土有著廣泛的應用。因此，研究噴射混凝土技術及其速凝劑的發展，也就有了重要的意義。眾所周知，噴射混凝土技術是混凝土工程質量的重要保障，而速凝劑的選擇，與噴射技術的高低相關。在本文中，筆者結合自身的工作實際與理論知識，分析了噴射混凝土技術及其速凝劑的發展。

噴射混凝土；速凝劑；發展史

我國自然災害頻發，而自然災害，比如滑坡、泥石流和地震等，對建筑造成嚴重的破壞，因此，建筑修補技術的研究也就越來越多。其中，噴射混凝土技術，尤其是速凝劑在修補中發揮著重要的作用。當前，噴射混凝土技術及其速凝劑發展比較快。在本文中，筆者結合相關的理論文獻與自身掌握的知識，分析了該命題。

1 噴射混凝土及其噴射技術

1.1 噴射混凝土內涵

噴射混凝土是路用壓縮空氣而得到的利用，通過噴射裝置把混凝土拌合料噴射到建筑物的表面，或者是巖石表面，然后使二者緊密結合到儀器，從而凝結成一種新型的混凝土。噴射混凝土的前身是噴射水泥砂漿。

對于噴射混凝土來說，通常無須用模板之多，但是為了實現節約費用的目的，通常采用優化的工藝，具有強度增強快，密實性良好和施工簡單等因素，因此，在支撐、充填、轉化和隔絕等方面發揮著重要的作用。

由于噴射混凝土的上述諸多優點，使得該混凝土在水工涵洞、隧道和礦山等地下建筑物和混凝土支護中有著廣泛的應用。

此外，地下水池、管道和油罐等施工，以及混凝土構筑物，同樣需要用到噴射混凝土。

1.2 噴射混凝土技術

回望該技術的發展史，自20世紀初該技術出現以來，至今已經有了一百多年的歷史。噴射混凝土技術發源于美國，在1914年在土木建筑工程中首先得以使用，當時為噴射水泥砂漿技術。而到了20世紀50年代，也就是第二次世界大戰結束之后，奧利地在建設水利發電站時，最先使用了噴射混凝土支護技術。

此后，該技術便在世界范圍內，尤其是在土木建筑工程中，被廣泛應用。我國應用該技術比西方完了將近十年。由于噴射混凝土技術的設計、選擇等，對噴射質量有著直接的影響，所以在使用中必須慎重選擇。

（1）干噴技術。最初的噴射混凝土技術皆是干噴混凝土技術，而這種技術的工藝流程具體見圖1所示。干噴技術的優點比較多，比如操作容易、密實性與高空輸送等，在地下滲水工程中具有一定的應用優勢。但是該技術缺點也是顯而易見的，比如施工中的粉塵比較多，而這主要是因為混凝土在噴嘴外會與水混合，所以它的回彈率也比較高。

圖1

此外，由于干噴混凝土的水灰比是根據經驗與肉眼控制的，所以混凝土配置的質量與工作人員的素質以及操作是否恰當有很大的關系。干噴作業產生的粉塵，會損害人的健康，尤其是巷道中的粉塵污染，對人體的危害尤為嚴重，所以，通常在使用中不使用該技術。

（2）濕噴技術。濕噴技術的發展史很短，僅有半個世紀的時間。與干噴技術相對比而諾言，濕噴技術的優勢是顯而易見的，比如回彈度低、生產率高等，這就使得噴射機與噴嘴外的粉塵濃度大大降低，所以能夠顯著提升噴射混凝土的質量，嚴格控制混凝土水灰比，從而減低粉塵對人體的危害。

隨著濕噴技術的快速發展，該技術已經日臻成熟，在世界各國有著廣泛的應用，日本、意大利和加拿大等國家，濕噴技術已經占據主導地位。而在我國的各個領域實踐中，濕噴技術也得到了足夠的重視。但是濕噴技術的缺點是，該技術需要一系列的配套設備，工序比較復雜，原材料成本高，因此，不容易被大范圍推廣應用。

1.3 噴射混凝土的作用機理

（1）充填作用。由于噴射混凝土的噴射速度比較高，所以可以充分充填圍巖裂隙、凹穴巖面與節理等，最終提高圍巖的強度。

（2）隔絕作用。噴射混凝土可以完全封閉圍巖的表面，所以也就阻隔了混凝土與周圍水、空氣與圍巖的接觸，有效避免風化作用、潮解等因素所引起的破壞與剝落等。

（3）轉化作用。混凝土高速噴射到建筑物表面或者巖石的表面之后，由于混凝土具有很強的粘結力，所以能夠與圍巖或者建筑物緊密結構，形成一個混凝土層，在結合面上傳遞各種應力，最終形成一個共同承載的力學體系，把巖石荷載轉化為巖石荷載結構的作用。

（4）支撐作用。由于噴射混凝土的物理學性能良好，這種類型的混凝土具有良好的承載能力與抗壓強度，因此可以起到良好的支撐作用。此外，由于噴射混凝土中摻有一定數量的速凝劑，混凝土的凝結速度加快，可以跟得上作業面，從而有效防止圍巖的變形與破壞。

2 噴射混凝土技術速凝劑

噴射混凝土事實上屬于速凝混凝土，所以速凝劑對于噴射混凝土的影響比較大。對于噴射混凝土來說，速凝劑是不可或缺的添加劑；速凝劑的質量好壞直接影響噴射混凝土的質量與使用性能，它的主要作用是，使混凝土的硬化速度加快，從而使混凝土在較短的時間內具有高強度?？梢哉f，混凝土技術水平很大程度上取決于速凝劑的研究進展。當前，不管是國內還是國外，均重視噴射混凝土速凝劑的研究。

速凝劑分類：

速凝劑的類別非常多，根據產品形態分類，可分為固態速凝劑與液態速凝劑兩類，而根據堿含量劃分，可非為有堿速凝劑、無堿速凝劑等。速凝劑的性能衡量指標主要有其本身的物理性質、化學性質與狀態等，也包括速凝效果、強度、穩定性與耐久性等。

（1）粉狀速凝劑。速凝劑屬于化工產品的一種，其發展的源頭可以上溯到20世紀30年代。速凝劑的產生，對于噴射混凝土的發展是決定性的，最初是在干噴技術中得到的應用。在之前，粉狀速凝劑一般情況下以鋁氧熟料和碳酸鹽作為主要的堿性物質，但是缺點比較多，比如粉塵多、堿性大和回彈率高等。這些缺點有兩方面的壞處：①浪費材料；②降低噴射質量。但是由于粉塵速凝劑的價格比較低，在國內外的噴射混凝土速凝劑當中，它仍然占據著主導地位。

粉狀速凝劑的抗腐蝕性比較好，但是由于其這個特性，對施工與生產人員的眼睛與皮膚可能造成較大傷害。相關的文獻研究結論顯示，如果粉塵速凝劑的堿性比較高，則可能影響水化初期的鋁酸鹽水化結構，因此增加混凝土發生反應的可能性，不利于后期強度的形成。堿性速凝劑對后期混凝土強度的削弱作用比較大，一般為20～50%。

（2）液體速凝劑。粉狀速凝劑經過改良之后得到了的便是液體速凝劑，與粉狀速凝劑相比較而言，液體速凝劑在混凝土拌合物中的分散更為容易，但是可能會造成混凝土的質量出現上下波動，不利于提高噴射混凝土的品質。在20世紀70年代末期，美國已經開始研究液體速凝劑，研制的大都是堿性速凝劑。而到了20世紀80年代，日本成功研發出液體速凝劑。

液體速凝劑根據堿含量不同劃分，非為堿性液體速凝劑、低堿液體速凝劑與無堿液體速凝劑三種。但是對于噴射混凝土的性能來說，堿性物質會對其產生不利的影響，所以低堿液體速凝劑、無堿液體速凝劑在生產中的應用越來越廣泛。當前，在我國的海上鄰國日本，以及歐盟各國，均使用的是無堿液體速凝劑，同時無堿液體速凝劑也是液體速凝劑的未來發展方向。

（3）國內速凝劑的研究現狀。當前，對于水泥速凝劑的研究，存在著抗滲性能差、噴射料漿粘聚性不足等缺點。由于中國仍處于研究的初級階段，所以，有這些問題存在和實屬正常。目前市場上的液體速凝劑的價格整體偏高，高出粉狀速凝劑2～3倍，因此成型的產品不是很多。盡管不少的工程師與企業均在開展此項研究，取得了一定的成績，但是在實際生產中應用的并不多，而這主要是因為中國這方面的技術不成熟。

由此，可以得出的三條結論是：①噴射混凝土技術將成為各國噴射技術的主流，成為未來的發展方向；②由于速凝劑是噴射混凝土技術的重要組成部分，所以，速凝劑的市場前景廣闊，發展方向為無堿液體速凝劑；③當前，市場上的無堿液體速凝劑的狀態不穩定，需要開發新產品。

3 結語

噴射混凝土技術在修復建筑裂隙、地下工程中有著廣泛應用，而且應用的效果良好。但由于目前，我國對噴射混凝土技術的研究文獻比較少，對該技術的應用指導性比較低，在一定程度上限制了技術應用。在本文中，筆者結合自身的工作經驗，對噴射混凝土技術速凝劑做了有益的探討，從噴射混凝土及噴射混凝土技術、速凝劑及速凝劑分類數個角度進行了分析，希望對研究者有所裨益。

[1]馬忠誠，王嵐，馬競宇.噴射混凝土技術及其速凝劑的發展[J].混凝土（實用技術），2011（12）.

[2]蘇凱，李 莉，陶 麗.用于噴射混凝土的低堿性速凝劑研究[J].混凝土（實用技術），2010（23）.

[3]郭奇峰，吳濤.噴射混凝土速凝劑淺析[J].西部探礦工程，2012（09）.

[4]王忠蘭，張兆勛.分析噴射混凝土技術及其速凝劑的發展[J].建井技術，2013（34）.

[5]郭寶昌，李薇薇.淺析噴射混凝土技術及其速凝劑的發展[J].山西建筑，2012（09）.

TU528.04

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1673-0038（2015）01-0030-02

2014-12-20