浅析喷射混凝土质量控制要点

浅析喷射混凝土质量控制要点

康争气

北京首钢矿山建设工程有限责任公司北京100000

摘要：随着社会的进步，科学技术飞速发展，施工技术水平不断的提高，喷射混凝土用途也越来越广泛，已经渗入当今基建行业的各个领域。在井巷工程、地采工程、水利工程、隧洞工程、边坡支护、混凝土结构补强加固等工程施工中都需要用到喷射混凝土。

关键词：喷射混凝土；原材料控制；配合比控制；施工技术控制。

1喷射混凝土概述

喷射混凝土是借助喷射机械，利用压缩空气或其它动力，将按一定配合比的水泥、砂、石子及外加剂等拌合料与水混合，通过喷管以较高速度喷射到受喷面上，在很短的数分钟之内凝结硬化而成型的混凝土补强加固新材料。

2混凝土支护的作用及特点

2.1喷射混泥土支护的作用

1）支承围岩：由于喷层能与周围围岩紧密贴合粘结，并给围岩表面抗力和剪力从而使围岩处于三向受力的有利状态，防止围岩强度恶化。此外，喷层本身的抗冲能阻止不稳定块体的塌滑。

2）卸载作用：由于喷层属柔性，能有控制地使围岩在不出现有害变形的前提下进入一定程度的塑性，从而使围岩卸载。同时喷层的柔性也能使喷层中的弯曲应力减小，有利于砼承载力的发挥。

3）填平补强围岩：喷射混凝土可射入围岩张开的裂隙，填平表面凹穴，使裂隙分割的岩块层面粘联在一起，保持岩块间的咬合、镶嵌作用，并提高其间的粘结力、摩阻力，有利于防止围岩松动，并避免或缓和围岩应力集中。

4）隔绝作用：喷射混凝土层封闭了围岩的表面，完全隔绝了空气、水与围岩的接触，有效地防止了风化、潮解引起的围岩破坏与剥落。

5）分配外力：通过喷层把外力传给锚杆、网架等，使支护受力均匀。

2.2、喷射混凝土的特点

1）自捣。喷射混凝土结构密实，强度较高，不需人工捣固。

2）早强。能随地下工程掘进及时施工，入速凝剂后凝结硬化快，有较高的早期强度，与锚杆配合使用，能有效控制围岩的松动和变形。

3）密贴。由于是以高速喷射到岩壁上，与围岩具有较大的粘结力，能及时封闭围岩，防止围岩风化和强度降低。

4）施工机械化程度高、速度快。喷射混凝土的支护使砼的运输、浇灌、捣固等工序合为一条作业线，免除了立模拆模等繁杂的工序，施工工艺简单，还可用管道进行长距离输送。

5）成本较低，适用范围较广。喷射混凝土能作为永久支护，也能用于掘进工作面的临时支护，还可用于处理工程事故。

3、喷射混凝土原材料控制要点

3.1、水泥

应优先采用普通硅酸盐水泥，也可采用矿渣硅酸盐水泥；在软弱围岩中宜选用早强水泥。水泥标号不低于42.5级，使用前应对强度、安全性、凝结时间等进行抽样检验。在水泥存放时严禁受潮和结块，也不得把不同规格、不同厂家的水泥混合使用。

3.2、粗骨料

为防止喷射混凝土过程中堵塞管道，减少回弹量以及保证混凝土支护结构的强度，粗骨料应采用坚固耐久的碎石或卵石，粒径一般不大于15mm。

3.3、细骨料

为保证喷射混凝土的强度和减少施工作业时的粉尘，以及减少混凝土硬化时的收缩裂纹，细骨料应用坚硬耐久的中、粗砂，细度模数一般大于2.5，含水量宜控制在5%-7%。

3.4、水

为保证喷射混凝土正常凝结和硬化，以及确保混凝土的强度和稳定性，水质应符合工程用水的有关标准。不得使用污水及PH值小于4的酸性水和含硫酸盐量超过1%的水，也不得使用含有影响水泥正常凝结与硬化的有害物质的水。

3.5、活性掺和料

水泥水化是一个逐步发展的过程，在28d的龄期中，水泥的实际利用率仅占60%一70%，而另外的未水化的水泥中的Ca0后期遇水后生成Ca（OH）2，产生体积膨胀，给后期强度带来不利影响，利用活性掺和料代替部分未水化的水泥，不仅可以降低成本，最主要的是可以利用活性材料中的活性成分（主要是Si02与A403）与水泥水化产物Ca（OH）：进行二次反应，生成含水硅酸钙与含水铝酸钙，新生成的水化产物不仅提高了喷射混凝土的强度和致密性，而且提高了其抗冻、抗渗、抗腐蚀等性能，这一类活性掺和料主要是粉煤灰和沸石粉，掺量约为水泥重量的10%-20%.

3.6、外加剂

为了降低用水量、降低回弹率和粉尘率，使喷射混凝土早凝早强，必须使用外加剂。应采用符合质量要求并对人体危害性很小的速凝剂。

4、喷射混凝土配合比控制要点

4.1、含水率及用量适当调整

为保证混凝土和易性符合施工要求，需将混凝土含水率及用量做适当调整（保持水灰比不变）。在实际生产中，操作者为方便施工，往往追求较大的塌落度，擅自增加用水量而不

管强度是否能达到要求；再加上现场质检人员的管理不到位，对水灰比缺少严格的控制等原因，均使混凝土实际用水量大于理论用水量，从而导致混凝土强度的降低。

4.2、砂、石材料应准确计量

不少施工单位在生产时，第一车砂、石用磅秤一下，随后就采用在小推车上画线的办法来控制重量，从而导致了砂、石材料的用量偏差。因此，有条件的单位尽量采用混凝土拌和楼，利用电脑准确计量；若实在没有，应不怕麻烦，坚持每车过磅，以控制材料用量。

4.3、水泥用量适当

有些配合比设计人员为了保证混凝土的质量而单纯提高水泥用量，无疑是一种浪费。在满足混凝土的流动性、强度要求的前提下节约水泥，降低成本是混凝土配合比设计的一项基本原则，同时混凝土中水泥用量过多不但不经济而且在水泥水化时胶凝量过多，在混凝土硬化过程中增大体积收缩会造成混凝土开裂，给混凝土结构带来危害。

5、喷射混凝土施工技术控制要点

5.1、喷射要领

1）喷射应分段、分片由下而上螺旋顺序进行，每段长度一般不超过6m。喷射时，喷嘴要正对受喷面作均匀顺时针方向的螺旋转动，螺旋直径20-30cm，以使混凝土喷射密实。当岩面有较大坑洼时，应先喷凹处，然后找平。

2）一次喷射厚度（掺速凝剂），拱部为5-7cm，墙部6-9cm。喷射时按间距1-2m插入长度比设计厚度大5cm的铁丝，作施工控制用。

3）后一层喷射应在前层砼终凝后进行，若终凝后间隔1小时，受喷面应用高压风、水清洗。

4）喷射砼的回弹物不能重复利用，所有回弹物应从工作面清除。当喷射面有水时，应在砼中根据试验结果添外掺剂。

5）开挖断面有金属杆件或钢支撑时，其背面要喷射密实，粘结紧密、牢固。

6）喷射砼须紧跟开挖时，下次爆破距喷射砼完成时间间隔不得小于4小时，使喷射砼的强度不致因爆破震动而受影响。

5.2、喷射混凝土厚度的控制

1）喷射混凝土的厚度应达到设计厚度和规范允许的误差范围。从施工现场的情况看，个别隧道存在喷射混凝土普遍偏薄的现象，这是有风险的。因为初期支护将会和围岩共同控制同岩变形的释放，保证下道工序施工安全和隧道结构的稳定，是主要受力者。若喷射混凝土出现裂缝，原则上也应及时进行补喷和采取其他补强措施，以控制围岩变形在适度范畴，而不是任其释放。

2）在有钢拱架作为初期支护的情况下，往往出现钢拱架处喷层厚，两钢拱架间喷层薄，形成纵向波浪型。这种情况将会产生如下后果：（1）在围岩变形较大或局部存在松动围岩时，可能由于喷层厚度不够，无法提供足够抗力而导致喷层出现裂缝甚至掉块；（2）在铺设防水板后浇筑二次衬砌混凝土时，容易将防水板挤破，也可能在初期支护和二次衬砌间形成空洞区。要解决这个问题，重点应放在喷射过程中，要求喷射手在全断面螺旋喷射完成后，及时对钢拱架间进行补喷；或者在挂防水板前对喷射混凝土表面进行检查，严重不够的必须及时进行补喷，否则二次衬砌混凝土浇筑后再通过打孔（或预埋钢管）注浆填充来处理两层间的空洞，不仅费时费工，而且还会破坏防水板，造成漏水现象。

结论喷射混凝土的质量直接影响着结构受力、防护、耐久性等情况，所以对喷射混凝土的原材料的选择、配合比的控制、施工过程控制以及后期养护工作必须按质量控制系统的要求严格执行，通过各种措施强化质量意识，加强质量管理，制定操作规程，使喷射混凝土在工程建设中发挥越来越重要的作用。

参考文献：

[1]朱丹.钢纤维喷混凝土应用之我见现代隧道技术.2001.10

[2]刘炳辉.钢纤维喷射混凝土在隧道初期支护中的应用实践.公路交通技术2003.4

[3]冯宝红.公路隧道施工技术规范.人民交通出版社，2009