噴射混凝土支護作業材料及主要工藝參數確定

田應平

摘 要：噴射混凝土支護目前在煤礦井巷工程中得了到普通應用，選擇合適的材料和確定合理的工藝參數可以顯著地提高噴射強度、減少回彈率。本文首先對噴射混凝土材料選擇作出了說明，然后總結我國噴射混凝士的實踐經驗，研制了井巷支護中噴射混凝土的重量配合比可參照表，最后對工藝參數作了詳細的論述，對指導噴射混凝土施工具有重要意義。

關鍵詞：水泥；配合比；噴射混凝土

中圖分類號：TE24 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）01-0167-01

1 噴射混凝土材料

1.1 水泥

噴射混凝土要求凝結快、早期強度高。噴射混凝土使用水泥標號一般不應低于425#。近年來，為適應噴射混凝土的發展，改善施工工藝，研制出超早強水泥、煤矸石速凝早強水泥和噴射水泥等，都具有明顯的速凝、快硬、早強、高強和微膨脹等優良性能。使用這些水泥進行噴射混凝土時，不再需要添加速凝劑。

1.2 砂

一般用中砂或粗中砂混合的石英砂為最好。砂子使用前應過篩，含泥量超過3%時，要用水沖洗。

1.3 石子

可采用堅硬的河卵石或碎石。卵石本身強度高，表面光滑，有利于在管道中輸送，可以減少堵管現象。故在條件許可范圍內，應優先采用河卵石作粗骨料。石子使用前應篩洗。河卵石粒徑不應大于20mm，級配要適中。

1.4 水

水質要潔凈，不應含有雜質。污水、PH值大于4的酸性水和硫酸鹽含量按SO4。計超過水重1%的水都不許使用。

1.5 速凝劑

速凝劑的使用效果與水泥品種有著密切關系，不同的速凝劑對于：不同品種的水泥的適應性是有差異的，因此使用前應根據所用水泥的性能、施工溫度等條件按速凝劑出廠說明書的要求進行水泥凈漿凝結試驗，決定最佳摻量。

摻量一般為水泥重量的2.5%～4%。要求3～5min初凝。

2 噴射混凝土的配合比

配合比的合理與否對噴射混凝士的效果關系極大，應根據不同的用途和噴射部位來確定。合適的配合比應使噴射混凝土層有足夠的抗壓、抗拉和粘結強度，以及收縮變形值小，同彈率低。總結我國噴射混凝士的實踐經驗，井巷支護中噴射混凝土的重量配合比可參照表1選用。

3 噴射混凝土的主要工藝參數

3.1 噴射機的工作風壓

根據經驗得知：當輸料長度l0～15m，噴頭距受噴面1～1.2m，混凝土的配合比為1：2：2時，WG一25型噴射機的風壓一般為0.09～0.12MPa；LHP一701型噴射機為0.15～0.13MPa。其它條件不變時，工作風壓隨水平輸料管長度增加而增大的關系基本上是線性關系。我國建筑科學研究院經研究得出如下公式：

空載壓力：0.001×輸料管長度（m）MPa

工作壓力=0.1+0.0013×輸料管長度（m）MPa

3.2 水壓

水壓應比風壓大0.1MPa左右，以利于從水環射出的水能充分濕潤瞬間通過噴頭的混合料。一般噴頭供水壓力為0.25MPa。

3.3 水灰比

水灰比是一個重要參數。根據試驗，最適宜的水灰比介于0.4～0.5之間，在這個范圍內，噴射混凝土的強度高而同彈率低。但因噴射工藝無法定量加水來控制水灰比，只能依靠噴射手根據施工經驗操作水閥控制給水量。一般來說，給水算l不足時，噴層表面出現干斑，回彈率增大，粉塵飛揚，混凝土不密實；若水量過大，則混凝土產生滑移以致流淌。合適的水灰比應使剛噴射過的混凝土表面有一層水亮光澤，粘塑性好，一次噴射厚度較大。

3.4 噴頭與噴射面的距離及傾角

工作風壓一定時，若噴頭距受噴面太近，會使灰漿四濺，回彈率劇增；若此距離太遠則會造成料束分散、搗固無力、骨料大量墜落。因此，因合理調整噴頭與受噴面的距離。一般此距離在0.4～1.0m之間為宜。

實踐證明，噴頭噴射方向與受噴面垂直時，回彈最小，當噴頭與受噴面斜交時，必然出現。一個平行于受噴面的噴射分力，這個分力不利于噴射混凝土和巖面粘著，增加了回彈量。噴頭與受噴面夾角愈小，回彈愈多，因此，除了噴巖幫側墻下苛：日寸，噴頭的噴射角可下俯10°～l5°，其它方向始終要求噴頭的噴射方向垂直于受噴面。

3.5 一次噴射厚度

一次連續噴射混凝土的厚度應當適宜。若一次噴射厚度過大，在重力作用下，混凝土顆粒之間的凝聚力被克服，混凝土就要發生墜落，造成回彈率的急劇增大。但一次噴射厚度也不能太小，否則石子無法嵌入灰漿層中，也會造成回彈率增加。參考全國先進生產礦井的情況，確定一次噴射厚度的最佳值為：噴墻，70～80mm，噴拱項部位，30～40mm。

3.6 噴層之間的間隔時間

間歇時間需視水泥品種、施工時的溫度和速凝劑的摻量等因素而定。常溫（15℃～20℃）下使用摻有速凝劑的普通硅酸鹽水泥時，多層噴射混凝士的噴射間歇時間為15～30min；不加速凝劑時應隔4h左右。溫度較低或采用凝結慢的水泥時，間隔時間還應適當延長。

3.7 拌合料的靜放時間

攪拌好的噴射混凝土干料，應嚴格控制靜放時間，否則會使噴層結構疏松，強度降低，回彈率增大。摻有速凝劑時，靜放時間不得超過15min；不摻速凝劑時不得超過2h。