巖土工程中噴射混凝土技術的應用

湯 飛

（安徽省城建設計研究總院股份有限公司，安徽 合肥 230000）

1 噴射混凝土的物料配比設計

1.1 原材料的選用

噴射混凝土材料的組成中不但包括水泥、骨料和拌合水之外，還有一定數量的特殊外加劑。材料質量直接影響著拌合混凝土的性質。其所用水泥的所有指標全都應該符合施工要求；骨料的保存必須干燥、干凈，沒有污染，將細度模數等掌握好，在符合要求的前提下，盡可能采用粒徑較小的石子，最大粒徑在25mm 以內，粒徑在10mm 以上的占比應該小于30%；混合水與拌合料的位置，距噴頭出口保持一定距離，讓水充分的與混合料拌和，以防止產生大規模的回彈與粉塵，在錨網噴射支護中這一現象特別明顯。施工時為實現對堿骨料反應的控制，不允許使用含二氧化硅的集料，以確保噴射混凝土的性能可以正常發揮。使用外加劑的時候，要首先經過性能相容性試驗。對速凝劑來說，其理想摻量大多在2.5%～4%。過去的速凝劑呈粉狀，且堿性偏重，故此具有粉塵量大、回彈難控的特點，其強度條件受到了嚴重影響。對速凝劑近年來不斷深入的低堿甚至無堿研究，以及廣泛應用，可以有效解決上述問題，強化混凝土的穩定性，完美的解決速凝劑與混凝土之間相容的問題，也在某種程度上對經濟成本的控制發揮了很大的作用。

1.2 物料配比設計

噴射式混凝土拌合的配比設計方面跟傳統的混凝土有著顯著差異。必須嚴格遵循約定的公式，對粘聚力等指標進行考慮，經過大量計算求出配合比初始值，再按照現場坡面潮度、天氣潮濕度、骨料的含水率等條件進行試驗，確定實際施工所用配合比，以同時滿足噴射工藝和工程的實際需求。在設計配合比期間，水泥用量是一個十分重要的指標，通常控制在365kg/m3～400kg/m3之內。不在此范圍內的用量全都會降低混凝土的性能。砂率選擇時要參考工程的具體要求，以45%～60%為宜。水灰比是影響混凝土強度性能的一個核心指標，故而其數值必須控制在0.4～0.5 以內。

2 施工工藝

噴射混凝土施工系統盡管全都是由三個相同的部分組成，也就是供氣、供水和供料，而具體組合形式的差異也會影響混凝土的施工質量。露天支護中通常有鋼筋網片；使用網片會加大回彈率，應在施工中予以充分重視。干噴法十分常見，且是一種歷史最悠久的噴射方法。其施工工藝非常簡易，可以承擔遠距離運輸，但也有著生產效率低下、粉塵量過大、水灰比無法控制等問題。濕噴法是現階段使用較廣泛的，可以確保混凝土的強度。混合濕噴機（代表類型是PS6I） 是在傳統噴射機基礎上進行了改良，通過運用抽漿泵與獨立的制漿設備，對粉塵及回彈程度進行抑制，顯著強化了抗壓效果，而且具備良好的濕噴技術。潮摻漿法與水泥裹砂法這些技術其實也是在干、濕噴法的基礎上進行的改良，取得的效果也比較好。噴射混凝土技術發揮的功用效果還取決于施工的具體操作，比如噴射機的選用、風壓、噴射軌跡等的掌控、每次噴射的時間間隔以及噴射口到坡面的距離控制等。這里要特別指明的是，因露天噴射支護中，噴頭往往距拌料機很遠，有的還會在100m 以上，在停機時不可以停料后立即停風，應在等待3～5 分鐘后才可以停風停水停電。

3 混凝土性能

噴射混凝土本身的性能是一線技術人員與學者們一直關注的焦點，應當及時針對出現的問題予以完善。現階段噴射混凝土使用的堿性粉狀速凝劑，對其后期的強度會產生嚴重制約，因此應該適當加入外摻料。對經常出現于噴射混凝土中的粉塵堆積以及回彈不可控等問題，應該在供水管中放入磁化器，使用磁化水完成混凝土的拌制。實驗表明，和普通的噴射混凝土比較，使用磁化水拌合出來的噴射混凝土，在強度方面要高出約10%，而且粉塵的濃度也降低了一半以上。可是具體施工時混凝土要求在短時間內必須凝結，但拌和水卻要借助磁化器才可以獲得一定強度，因此想要確保施工的連續性難度比較大。而且，水的分子結構經磁化后，也出現了變化，這樣一來對混凝土的性質是不是會出現不利影響也必須進一步加以驗證。在強化混凝土抗裂性能方面，纖維能用作一種良好的抗裂材料。噴射混凝土在加入復合纖維之后的防滲透、抗碳化能力上全都明顯強于普通混凝土。可是，鋼纖維的成本偏高，拌和過程相對更加復雜，而且技術難度也挺大，故此必須更高配置的噴射機具。以聚丙烯纖維來代替也是一種方法，它可以進一步強化混凝土的抗滲性，在此前提下增加強度，加大持久性，而且在性價比方面也體現出一定優勢。在強化工程的密實性上，磨細礦渣的作用比較明顯。它可以使水泥漿體凝結時間適當延長，加大了混凝土材料的流動性，強化了自密實作用，而且，突出的級配性能也使其回彈率沒有受太大影響。

4 結語

本文所涉及的噴射混凝土技術施工方法，是現階段該技術實際應用中的典型代表，在多種條件下都能夠選擇與之相適應的技術。針對目前的現有技術，應該從以下幾個方面予以改進：首先是對干噴法中低回彈、多粉塵弊端的改進。應該從噴頭位置入手，控制回彈料。其次是開發更多可以掌控配合比的、具備自動調節功能的設備，大力推進效率更好的小型聯合作業機械，對施工設備系統進行優化。即有助于經濟成本的控制，也能夠確保巖土工程施工的質量。