摘要：介紹了施工原材料的控制與噴射擊混凝土配合比的設計要點(diǎn)及加強養護的措施。

　　前言

　　隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，大量的新材料、新工藝、新設備、新技術(shù)不斷應用于工程中，同時(shí)，隧道施工技術(shù)也在超長(cháng)、大跨度、防水、穿過(guò)不良地層等方面取得了長(cháng)足的進(jìn)步，涌現出了大量的科技成果。錨噴構筑法在技術(shù)上有采用速度較快，支護及時(shí)、支護質(zhì)量較好、強度高、密實(shí)度好、防水性能較好；省工、操作較簡(jiǎn)單，支護工作量減少；施工靈活性很大，可以根據需要分次噴射混凝土追加厚度，滿(mǎn)足工作設計與要求等優(yōu)點(diǎn)。

　　在國內，一些國際招標的大型水利工程中，如二灘水電站，黃河小浪底工程，三峽工程等，均是采用濕式混凝土噴射作業(yè)。國內目前使用的各種濕式混凝土噴射機多是從國外引進(jìn)的設備。近幾年來(lái)，國內一些單位也開(kāi)發(fā)研制出幾種濕式混凝土噴射機，但生產(chǎn)規模尚有待擴大。濕式混凝土噴射機主要優(yōu)點(diǎn)有四個(gè)。

　�。�1）濕法：作業(yè)大大降低了機旁和噴嘴外的粉塵濃度，消除了對工人健康的危害。

　�。�2）生產(chǎn)率高。干式混凝土噴射機工作效率一般不超過(guò)5擴/h.而使用濕式混凝土噴射機人工作業(yè)時(shí)可達10m'/h，采用機械手作業(yè)時(shí)，則可達20擴/h，

　�。�3）回彈度低。千噴時(shí)，混凝土回彈度可達15%~50%.采用濕噴技術(shù)回彈率可降低到10%以下。

　�。�4）濕噴時(shí)，由于水灰比易于控制，混凝土水化程度高，故可大大改善噴射混凝土的品質(zhì)，提高混凝土的勻質(zhì)性，而干噴時(shí)，混凝土的水灰比是由噴射手根據經(jīng)驗及肉眼觀(guān)查來(lái)進(jìn)行調節的，混凝土的品質(zhì)在很大程度上取決于機手操作正確與否。

　　1、施工工藝與原材料的控制

　　1.1施工工藝

　　噴射前，應將巖面沖洗千凈，并將表面軟弱破碎巖石清掃干凈。噴射作業(yè)應分區段進(jìn)行，長(cháng)度一般不超過(guò)6二，噴射順序應自下而上。后一次噴射應在前一次混凝土終凝后進(jìn)行，若終凝后1h以上再次噴射，應用風(fēng)水清洗混凝土表面。邊墻一次噴射厚度4~6cm，拱部則為2-4em，噴射2一4h后應灑水養護，一般養護7一14d，混凝土噴射后至下一循環(huán)放炮時(shí)間，應通過(guò)試驗確定，一般不小于4h，放炮后應對混凝土進(jìn)行檢查，如出現裂紋，應調整放炮間隔時(shí)間或爆破參數。

　　1.2原材料控制

　�。�1）拌和用水：工程中多以飲用水作為拌和用水，而pH值小于4的酸性水和含硫酸鹽量（SO4，一）超過(guò)水量1%的水，含有影響水泥正常凝結與硬化的有害物質(zhì)的水均不得使用。

　�。�2）水泥：為保證噴射混凝土的凝固時(shí)間及與速凝劑的相溶性，所用水泥應具有強度高、抗滲性和耐久性好，應優(yōu)先選用4S5，以上的普通硅酸鹽水泥，其次選用礦渣硅酸鹽水泥和火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥。在地質(zhì)條件復雜的隧道中應采用早強水泥，使用前應做強度鑒定實(shí)驗，水泥存放時(shí)嚴禁受潮和結塊，也不得把不同規格、不同廠(chǎng)家的水泥混合使用。

　�。�3）骨料：混凝土的強度除了取決于骨料的強度外，還取決于水泥漿與骨料的粘結強度，同時(shí)骨料的表面越粗糙界面粘結強度越高，因此用碎石比用卵石好。實(shí)驗表明在一定范圍內骨料粒徑越小，分布越均勻混凝土強度越高，骨料最大粒徑地減少不僅增加了骨料與水泥漿的粘結面積，而且骨料周?chē)�有害氣體減少，水膜減薄，容易拌和均勻，從而提高了混凝土的強度。

　�。�4）活性：摻和料：水泥水化是一個(gè)逐步發(fā)展的過(guò)程，在28d的齡期中，水泥的實(shí)際利用率僅占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，產(chǎn)生體積膨脹，給后期強度帶來(lái)不利影響，利用活性摻和料代替部分未水化的水泥，不僅可以降低成本，最主要的是可以利用活性材料中的活性成分（主要是Si02與A403）與水泥水化產(chǎn)物Ca（OH）：進(jìn)行二次反應，生成含水硅酸鈣與含水鋁酸鈣，新生成的水化產(chǎn)物不僅提高了噴射混凝土的強度和致密性，而且提高了其抗凍、抗滲、抗腐蝕等性能，這一類(lèi)活性摻和料主要是粉煤灰和沸石粉，摻量約為水泥重量的10%-20%.

　�。�5）外加劑：為了降低用水量、降低回彈率和粉塵率，使噴射混凝土早凝早強，必須使用外加劑。應采用符合質(zhì)量要求并對人體危害性很小的速凝劑，摻加速凝劑之前，應做速凝劑與水的相溶性實(shí)驗及水泥凈漿速凝效果實(shí)驗，注意速凝劑效果實(shí)驗，初凝時(shí)間不應大于5min，終凝時(shí)間不應大于10min，保持速凝劑干燥勿受潮變質(zhì)，在噴射混凝土中添加速凝劑的目的是使噴射混凝土滿(mǎn)足設計要求，促進(jìn)早強。一般速凝劑最佳摻量約為水泥重量的2%一4%，實(shí)際使用時(shí)拱部可利用2%-4%，邊墻可用2%，過(guò)多的摻量對噴射混凝土反而不利，這是因為速凝劑雖然加速了噴射混凝土的凝結速度，但也阻止了水在水泥中的均勻擴散，使部分水包裹在凝結的水泥中，硬化后形成氣孔，另一部分水泥因而得不到充足的水分進(jìn)行水化反應而干縮，從而產(chǎn)生裂紋。另外速凝劑摻人應均勻。

　　2、噴射混凝土配合比的設計與控制要點(diǎn)

　　噴射混凝土的配合比不同于普通混凝土的配合比，需要根據其施工工藝來(lái)選擇，主要講述C，噴射混凝土潮噴法的配合比的設計方法。為了減少回彈量需要較高的砂率，砂率增加意味著(zhù)集料的總面積增加，這就要求用更多的水泥來(lái)包裹集料表面，以滿(mǎn)足噴射混凝土的強度要求，水泥用量越大，噴射混凝土就越容易干縮、開(kāi)裂，同時(shí)成本也增加。因此首先確定水泥用量，根據經(jīng)驗水泥用量宜為375一450kg/m；，其次確定砂率，宜選用粗砂或中砂，砂率宜為45%一55%，砂率過(guò)高或過(guò)低易造成堵管，再次確定水灰比，水灰比宜為0.4—0.5，水灰比過(guò)小會(huì )產(chǎn)生粉塵，回彈量大，粘結力低，噴層會(huì )產(chǎn)生干斑，砂窩等現象，水灰比過(guò)大會(huì )造成強度低、速凝效果差，噴層流淌、滑移、坍落等現象，另外要注意根據施工環(huán)境的溫度，周?chē)鷰r壁類(lèi)別、施工隊伍的施工水平做相應的調整。

　　研究超塑化劑、硅灰、速凝劑和摻人火山灰或礦渣硅酸鹽水泥的復合作用，用濕噴法生產(chǎn)高性能?chē)娚浠炷�土（HPS）具有下列優(yōu)點(diǎn)：（1）堿腐蝕性低；（2）工作性高和坍落度損失低；（3）回彈率低；（4）早期強度和后期強度高；（5）耐久性強。

　　2.1材料和配合比

　　2.1.1水泥

　　高強硅酸鹽水泥由于水化速度較快，用于做噴射混凝土性能一般優(yōu)于混合水泥�；鹕交液偷V渣硅酸鹽水泥具有耐久性高，水化熱低，對裂縫自收縮和干縮有較好性能�；鹕交宜�泥中可用35%粉煤灰替代硅酸鹽水泥；礦渣水泥中可用50%礦渣取代硅酸鹽水泥。

　　2.1.2硅灰

　　使用加密硅灰以改善對基材的粘結力和減少集料回彈。

　　2.1.3超塑化劑

　　使用市售的質(zhì)量濃度為30%的液體淡基丙烯酸醋（CAE）為超塑化劑，生產(chǎn)水灰比為0.42一0.44，坍落度為210一220mm流動(dòng)性混凝土。也可采用聚磺酸鹽系高效減水劑。

　　2.1.4速凝劑

　　用兩種不同的市售速凝劑，一種常用速凝劑是硅酸鈉（30%），另一種無(wú)堿速凝劑是以從（SO4），為主要成分的水溶液（60%），當使用后者時(shí)，由于無(wú)堿降低了在施工過(guò)程中堿性腐蝕的危險。

　　2.1.5集料

　　使用細砂（0一4mm），粗砂（4一6mm），石子（6一8mm）三者的體積比為65%，30%，5%。

　　2.1.6混凝土配比

　　配制兩種未摻速凝劑的基準對比拌合物，它們的主要區別在于水泥品種（42.5火山灰水泥和42.5礦渣水泥）每種混凝土拌合30min，在噴嘴處加人不同的速凝劑（水玻璃或無(wú)堿速凝劑）的摻量分別為水泥量的8%一12%或6%一7%，

　　2.2試驗結果

　　由于使用超塑化劑，50min之內的坍落度損失可以忽略不計，這意味著(zhù)在噴嘴處加人速凝劑之前坍落度損失可忽略不計，以可靠方式供給噴射設備的泵送混凝土的工作性能好，噴射混凝土產(chǎn)量可達20m；/ho在規定超塑化劑摻量為1%一2%時(shí)，盡管礦渣水泥混凝土的W/C稍低于火山灰水泥混凝土，其初始坍落度（220mm）還是稍高于火山灰水泥混凝土坍落度（210mm）在無(wú)筋隧道內施工，由于復合有超塑化劑、硅灰和速凝劑，拌合物粘結性好，研究的所有噴射混凝土的回彈率僅僅為2%一3%.

　　3、噴射混凝土養護措施

　　養護是噴射混凝土施工中的一個(gè)重要環(huán)節，在正常養護條件下，混凝土強度隨齡期延長(cháng)而增大，其原因是由于膠凝材料的水斷水化。而水化速度與環(huán)境溫度和濕度有關(guān)，由于經(jīng)常放炮和通風(fēng)不良導致隧道內的溫度較高，噴射混凝土周?chē)�的空氣相對�?lái)說(shuō)比較干燥，加上水化熱引起的混凝土內部溫度較高，將使其表面水分很快就蒸發(fā)掉，進(jìn)而引起水石“毛細管”中水分繼續蒸發(fā)。噴射混凝土中水泥與水接觸的時(shí)間短且范圍有限，與普通混凝土相比水泥水化的程度更低。噴射混凝土的凝結過(guò)程也是水泥進(jìn)一步水化的過(guò)程，水泥的水化反應必須在有水的條件下才能發(fā)生，水泥水化因為水泥石缺少水分不能繼續進(jìn)行，還因毛細管引力作用在混凝土中引起收縮，此時(shí)的噴射混凝土強度還很低，收縮引起的拉應力將使混凝土開(kāi)裂，破壞了混凝土結構，影響混凝土強度的繼續增長(cháng)，而且停止水化使水化物不能進(jìn)一步向水泥石的毛細孔填充，還將影響混凝土的抗滲性。

　　4、結束語(yǔ)

　　噴射混凝土在隧道施工中應用已經(jīng)非常廣泛，噴射混凝土的質(zhì)量直接影響著(zhù)結構受力、防護、耐久性等情況，所以對噴射混凝土施工，必須按質(zhì)量控制系統的要求，通過(guò)各種措施強化質(zhì)量意識，加強質(zhì)量管理，制定操作規程，使噴射混凝土在隧道防護中發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。