喷射混凝土
喷射混凝土
1、概况
近年来国内外喷射混凝土技术以它简便的工艺，独特的效应，经济的造价，广阔的用途，在建筑工程领域内展示出旺盛的生命力。
1.1 喷射混凝土的特点
喷射混凝土是借助喷射机械，利用压缩空气或其他动力，将按一定比例配合的拌合料，通过管道输送并以高速喷射到受喷面（岩石壁面、模板、旧建筑物）上凝结硬化而成的一种混凝土。
喷射混凝土不是依赖振动来捣实混凝土，而是在高速喷射时，由水泥与集料的反复连续撞击而使混凝土压密，同时又可采用较小的水灰比（常为0.4～0.45），因而它具有较高的力学强度和良好的耐久性。特别是与混凝土、砖石、钢材有很高的粘结强度，可以在结合面上传递拉应力和剪应力。喷射法施工还可在拌合料中加入速凝剂，使水泥在10分钟内终凝，使混凝土喷射后能立即获得强度。喷射法施工可将混凝土的运输、浇注和捣固结合为一道工序，不要或只要单面模板。可通过输料软管在高空、深坑或狭小的工作区间向任意方位施作薄壁的或复杂造型的结构，工序简单，机动灵活，具有广泛的适应性。研究凝结时间可调、工作性良好、长期性能稳定的微膨胀抗渗防裂高性能喷射混凝土，解决隧道工程中混凝土材料的关键技术问题，已成为现代喷射混凝土发展的主要趋势。
1.2喷射混凝土技术的最新发展
喷射混凝土是由喷射水泥砂浆发展起来的。1914年在美国的矿山和土木建筑工程中
首先使用喷射水泥砂浆。1942年瑞士阿利瓦（Aliva）公司研制成转子式混凝土喷射机，1947年联邦德国公司研制成双罐式混凝土喷射机。1948～1953年间兴建的奥地利卡普隆水力发电站的米尔隧洞最早使用喷射混凝上支护。以后，瑞士、西德、法国、瑞典、美国、英国、加拿大、苏联、日本等国相继在土木建筑工程中采用了喷射混凝土技术。我国冶金、水电部门于六十年代初期，即着手研究混凝土喷射机械及喷射棍凝土技术，1965年11月，冶金部建筑研究院与第三冶金建设公司合作，成功地在鞍钢弓长岭铁矿建成了一条用喷射混凝土支护的矿山运输巷道。七十年代以来，国内外加强了对喷射混凝土的研究开发工作，技术上取得许多突破，使之在地下工程、薄壁结构工程、维修加固工程、岩土工程、耐火工程和防护工程等土木建筑领域获得了广泛的发展。
近年来，喷射混凝土技术的主要成就和最新发展集中地表现在以下几方面：
（1）施工机械不断更新，向系列化、配套化的方向发展
美国“Read”型和日本“改良—Ⅰ”型转盘式混凝土喷射机，结构紧凑，体积小，重量仅约300kg，综合性能好，已在各类工程中广泛采用。美国巧仑奇（challenge）公司研制成的挤压泵送型湿喷机，生产能力高达“18m3/h，该机还附有能精确控制速凝剂添加的装置，能将圆柱状固态速凝剂，自动切削成粉末后运送到喷咀处。完成的喷射混凝土，回弹仅5%～8%，混凝土强度达2.8Mpa，施工粉尘显著减少。瑞典研制成用于单独喂送钢纤维的专门设备，可防止纤维喷射混凝土施工时纤维扭结成团。
遥控喷射机械手也在一些工程中应用。它由液压驱动，配有一根带喷嘴的悬臂，能自由地伸人高空进行喷射。在地下工程中，采用喷射机械手同配料、运输、搅拌联合作业的三联机组相结合的施工方式，不仅能大大提高工效，也可在放炮通风后立即喷射，有利于稳定岩层，施工人员可远离掌子面工作，既安全可靠，又可减轻粉尘的危害。
（2）新型外加剂与喷射水泥的开发，改善了喷射混凝土的性能
外加剂和水泥的特性对喷射混凝土的性能有重要影响。
国外最近已研制成新型非碱性速凝剂，PH值为７～７.５（而普通速凝剂的PH值高达12.7），当速凝剂掺量为水泥重量的2%时，初凝时间仅为38秒，加入这种速凝剂，喷射混凝土的后期强度损失也小，同时还可大大减少回弹。瑞士Aliva公司生产的非碱性速凝剂，掺入后，喷射混凝土28天龄期的抗压强度比掺入碱性速凝剂的大55%。西德近两年研制成siliponSPR6型粘结剂，它能显著地减少喷射混凝土施工粉尘。如在喷射混凝土原始混合料中掺人占水泥重偏的粘结剂，则可减少粉尘浓度80%～95%。
进人七十年代，美国、日本等国在市场上出售喷射水泥（Jet cement），它对改善喷射混凝土的性能和扩大喷射混凝土应用也颇有成效。喷射水泥同普通硅酸盐水泥相比，具有许多优良的特性，如凝结时间能任意调节具有良好的快硬性能，2～3小时后抗压强度达20MPa；低湿下强度发展良好，在5℃时，6小时抗压强度在10MPa以上；干缩小抗渗性好。
（3）钢纤维喷射混凝土的研究和应用有了明显的成效
国内外的资料表明，在喷射混凝土中掺入直径为0.25～0.4mm，长度为20～30mm的钢纤维（掺量为每立方米混凝土80～100kg），可以明显地改善喷射混凝土的性能，即抗压强度提高50%；抗拉强度提高50%～80%；抗弯强度提高60%～100%；韧性提高20～50倍；抗冲击性提高8～30倍。此外，它的抗冻融能力、疲劳强度、耐磨和耐热性能都有明显的改善，因而应用领域十分广泛。
（4）“新奥法”不断完善，革新了困难地层条件下的隧洞建造技术
以喷射混凝土、锚杆和测量技术为三大支柱的新奥地利隧道设计施工法（简称新奥法），能及时地掌握围岩和支护的变形动态，以此作为指导设计和施工信息，从而能最大限度地发挥围岩的自支承作用，具有极大的适用性和经济性，如奥地利的陶恩公路隧道和阿尔贝格公路隧道，穿过的岩层主要为软弱破碎的千枚岩，并具有强烈的构造应力。石墨特征明显的千枚岩的抗剪强度常小于0.1MPa，采用新奥法施工，使围岩得以稳定。西德、法国的一些城市地下铁道，穿过砂质粘土等软弱地层，采用喷射混凝上、锚杆为主要特征的新奥法施工，衬砌可以在12小时内闭合，使地面沉陷控制在1～2cm以内，显示了极大的优越性。
（5）造壳喷射混凝土改进了施工工艺
日本近年来首创的造壳喷射混凝土（或称水泥裹砂喷射法）施工，兼有干式及湿式喷射法的优点。它将喷射混凝土的原材料分为砂浆和干集料两部分，分别用压缩空气送到喷咀附近的混合管处合流，再由喷咀喷出。由于包裹在砂子表面的砂浆具有不离析、不泌水，强度稳定等特点，使喷射混凝土回弹率小，粉尘少，强度稳定，表现出多方面的优点。
（6）变革模板体系，扩大了在薄盈异型建筑中喷射混凝土技术的应用
采用喷射混凝上可以施作成任意形状的薄壁结构，粘结力高，防水性好，对于球壳结构和薄壁异型结构的施工，十分有利。近年来，国外对喷射混凝土模板结构作了一系列改革，如采用建筑物的隔热层（泡沫苯乙烯）作模板、气囊模板、钢丝网模板。用钢丝网代替模板，既能阻止骨料的穿透，又因其富有弹性以及孔眼能吸收喷射冲击力，使回弹量减少。这样就扩大了在薄壁异型建筑中喷射混凝土技术的应用。如美国印第安州的妇科医院圆顶建筑群，香港的太空馆，法国巴黎的瑞士Zurich的球壳形住宅，，巴哈马群岛预应力贮藏罐的圆顶结构，都成功地采用了喷射混凝土，既保证了工程质量，又节省了工程造价。我国北京石化总厂聚丙烯成品库为10个24×24m的双曲连续球壳建筑，在施工中采用预制定型模板，整体升降钢模架和喷射混凝土，收到了明显的效果，表现为混凝土密实性高、抗裂抗冻性好、节省外模和缩短施工周期。
1.3 施工工艺
喷射混凝土的施工工艺系统由供料、供气、供水三个子系统组成。这三部分子系统的不同组合方式产生的不同施工工艺和施工技术，对喷射混凝土的质量有着显著的影响，施工费用也各不相同。在过去干喷法、湿喷法的基础上，通过不断的工程实验研究，不断完善和发
展了新的喷射混凝土施工技术，如纤维喷射混凝土法、水泥裹砂法、双裹并列法、潮掺浆法等。近二十年来，我国的喷射混凝土技术得到了突飞猛进的发展，接近和达到了国际水平。
1.3.1 干喷法
干喷法发展最早，应用最广泛。它是将干料拌和后送到喷头处与水混合，再到达受喷面上的一种方法。它的优点可概括为：1）施工工艺流程简单、方便，所需施工设备机具较少，只需强制拌和机和干喷机即可；2）输送距离长，施工布置比较方便、灵活，输送距离可达300 m，垂直距离可达180 m；3）速凝剂可提前在喷射机前加入，拌和比较均匀。当然它存在着固有的缺陷：1）其工作面粉尘量及回弹量均较大，工作环境恶劣；喷料时有脉冲现象且均匀度差；2）实际水灰质量比不易准确控制，影响喷射混凝土的质量；3）生产效率低。
1.3.2 湿喷法
为了克服干喷法的缺点，人们发展了湿喷法。它是将干料提前与水混合，然后再在喷头处与速凝剂汇合到达受喷面上的一种方法。它的优越性相应的表现在：1）粉尘、回弹量均较低，生产环境状况较好；2）设计水能与干料拌和均匀，水灰质量比能准确的控制；3）生产率相对干喷法要高。湿喷法存在机械设备复杂庞大、维修费用高，输送距离近，施工操作较吃力等缺点，这与工程中的成本经济、施工简便的原则相违背。为了更直观的说明湿喷法与干喷法的工艺特点，把各指标的性能比较列于表1。
1.3.3 水泥裹砂法(SEC)
干喷法和湿喷法各有利弊。近十多年来在日本发展起来的水泥裹砂法吸取了两者的优点，具有输出量大、效率高、压送距离长、喷射质量均匀、强度高、回弹率低、粉尘量少等优点，利于在涌水条件下进行作业，在国内外得到了广泛的应用。SEC喷射混凝土是将喷射集料分成两条线作不同处理后再压入混合管混合，然后通过联结混合管和喷头喷射到工作面上去的新施工方法。SEC法施工的关键环节是造壳水泥砂浆的制备，其结构模型见图1。正是造壳水泥以低水灰比，高强度状态包裹砂粒表面，加强了界面的粘合力，弥补了传统水泥砂浆中水泥浆与砂粒表面粘合力不高的缺陷。在造壳水泥砂浆的制备中的关键环节是砂表面含水率保持4%～6%和两次加入水量的控制。SEC喷射混凝土比普通喷射混凝土的性能有很大的提高。但当前此法值得注意的问题有：1)湿路中砂的含水率保持在4%～6%很有必要；
2)两条供料线路的流量要匹配；3)干路中的机械磨损；4)采用机械手喷。
1—干燥水泥；2—干燥砂粒；3—低水灰比、高强度水泥壳；4—普通水泥净浆W—总用水量；W1—水泥裹砂用水；W2—二次水泥裹砂用水；G—骨料
(a)普通砂浆一次加水拌成(b)水泥裹砂砂浆二次加水拌成
图1 水泥裹砂造壳砂浆结构模型示意图
1.3.4 双裹并列法
双裹并列法喷射混凝土在作业方式上也是采用两条线路输送喷射物料的，但它与SEC 喷射混凝土的本质差别是在于它将SEC法中的纯干路变成微湿路，也形成一种裹灰物料线路，这样两条输料线路都有水泥的包裹作用，故称“双裹并列法”。它的优点可以体现在强度提高、水泥用量减少、粉尘得到控制、回弹率进一步降低等几个方面，但同时它的配料要求明显提高，施工组织、人员管理更要求科学化。
1.3.5潮料掺浆法
潮料掺浆法喷射混凝土工艺是在总结潮喷法和SEC法实践经验的基础上发展起来的，目的是采用传统干喷法的设备和作业方式，但能取得SEC法的效果的一种方法。它也是两条管道进行作业，一条是造壳潮混合料（类似于双裹并列法中的微湿线路），一条是水泥净浆，由于水泥净浆的良好粘稠性，在喷头处能更好的与造壳潮混合料糊化融合，从而提高强度；另一优点就是它的设备和作业方式可以达到干喷法的简化程度。它所存在的问题也是集中在配料的优化设计上。
1.4 机械设施
喷射混凝土的施工机具，包括混凝土喷射机、喷嘴、混凝土搅拌机、上料装置、动力及贮水容器等。混凝土喷射机分干式和湿式两类。国内目前以干式喷射机为主。铁道部科学研
究院西南分院研制的T K-961型转子活塞式湿喷机正在试制阶段，还不能推广。相比而言，国内与国外的机械化程度有着明显的差别。美国challenge公司开发的挤压泵送湿喷混凝土的回弹率仅为5%～8%，施工粉尘量显著减少，抗压强度达到28 MPa；德国生产的一种双罐式喷射机使工程作业效率提高了80%以上。这些都说明我国的机械行业远远落后于其他发达国家，这也是制约着我国喷射混凝土行业不能快速发展的一个重要因素。
1.5原料配比优化
在建筑材料特别是混凝土这样的结构材料中，原材料的选择及配比设计对它们成型后的性能起着决定性的作用，同时它也是材料耐久性的决定因素。因此对原材料的控制一定要严格。同时，又要有一定的技术创新性。原料技术创新主要是指掺入活性掺和料和外加剂两个方面。
1.5.1 掺入活性掺和料
喷射混凝土主要采用硅酸盐系列水泥，水泥水化后生成的主要水化产物为水化硅酸钙、氢氧化钙、水化铝酸钙、水化铁酸钙、水化硫铝酸钙等，其中水化硅酸钙的粒径为10～100 mm，相当于胶体物质，占水化产物的50%以上，对喷射混凝土的强度起关键作用的是C-S-H 凝胶的数量。根据研究，凝期28 d时的水泥中各种矿物成分没有完全水化，水泥的实际利用率仅为60%～70%，相当一部分水泥起到填充作用。由此看出过高的水泥用量无助于提高强度，甚至会损害后期强度。这是因为水泥用量过多，其中未水化部分中的CaO后期遇水后生成Ca(OH)2，体积膨胀，产生内应力，从而降低强度。因此，考虑在喷射混凝土中掺入一些活性物质，以促进水泥水化产物的转化，提高喷射混凝土的强度，同时掺入一些遇水后呈粘性的物质，有助于降低回弹率。焦作工学院利用工业废渣研制出F型和K型两种高活性细掺料，使用这些高活性细掺料替代30%水泥时，喷射混凝土强度可以提高20%。这些高活性细掺料的要求有：1）活性大，有助于提高水泥水化程度，从而提高喷射混凝土强度；2）遇水后有粘聚性，附着力强，有利于降低回弹和粉尘；3）有微膨胀作用，以便补偿干燥收缩，从而提高喷射混凝土的抗渗性；4）价格低廉。
1.5.2 外加剂的研制
近20年的科学研究和工程应用表明，外加剂作为高性能混凝土的第五重要组分地位已无可争议。为了满足工程所需特殊要求和适应机械化操作，喷射混凝土用速凝剂、增粘剂、粘稠剂、降尘剂、增强剂、减水剂等在不断的发展更新。自20世纪60年代中期中国科学院力学所建材室成功研制红星一型速凝剂以来，我国各部门都投入了大量人力物力进行研制开发新型添加剂，取得了不少成果。发达国家近年来多以湿喷工艺替代干喷工艺，但在研究改进喷射工艺和喷射机具的同时，从未间断过对喷射混凝土新型添加剂的研制。目前，喷射混凝土用添加剂的开发应用大致经历了两个阶段。第一阶段，以铝氧熟料、纯碱或硅酸盐等为主要原料的无机物类速凝剂；第二阶段则以具有特定功能的有机材料制成粘稠剂并适当加入促凝组分的复合型速凝剂。
但是，对于喷射混凝土技术来说，若它们都仅仅是单纯对速凝剂进行研究，那远远不能满足喷射混凝土对材料综合性能的要求。因为这些速凝剂只是速凝、快硬、早强，往往存在与水泥、减水剂和其他外加剂的相容性差，有的甚至性能不匹配，达不到应有的效果。因此研究一种具有复合作用的材料—集速凝、快硬、早强、高强、抗渗、增加混凝土的和易性和流动性，提高粘着力等性能于一体，是提高和发展喷射混凝土技术，特别是湿喷混凝土技术的重要途径之一。
目前国内使用的喷射混凝土外加剂碱性普遍较高，一方面对施工人员腐蚀大，另一方面降低混凝土的早期强度。由于近几年的市场需求，大大剌激了喷射混凝土添加剂的开发研究，国内也出现了一些适应性强、能满足施工工艺要求的复合外加剂。例如由地矿部探矿工艺研究所研制开发的S型湿喷混凝土复合添加剂，通过室内、现场试验证实，早期强度高，速凝
效果好，可大幅度地减少混凝土材料回弹，降低粉尘浓度，改善工人劳动环境。中国矿业大学研制的一种新型增稠速凝剂IVA，它具有增稠、速凝、中性、掺量少(以固体计为水泥质量的2.4%)、成本低等特点，具有对不同水泥良好的速凝适应性和对早期及后期强度贡献大等特点。沈阳建筑工程学院唐明等人针对不同煤矿现有的无机增粘材料特点，磨细加工处理后，复合高效减水组分和速凝剂，通过正交实验原理配制具有不同特点的低回弹喷射混凝土外加剂
1.5.3 掺入纤维掺和料
喷射混凝土由于其较小的水灰质量比和喷出时具有较大的速度，因而使其与岩石间具有较大的粘结力。同时，又由于它具有施工方法简单，速度快等优点，使之被广泛用于井下支护。但随着社会需求的增加和资源的匮之，矿井的深度也在不断的增加，这就要求用于支护的混凝土具有较高的强度，以承受深井围岩越来越大的压力。同时，还要求用于支护的混凝土具有较好的塑性，以抵抗深井巷道变形，但混凝土材料是一种脆性材料，喷射混凝土也不例外。研究表明：纤维能有效的改善混凝土的脆性。
过去隧道施工遇到不良地质，就用钢纤维喷射混凝土支护，及时制止了坍塌，施工顺利，尝到了甜头。但掺钢纤维也有其难度；成本高昂、配料搅拌时易结团、喷射时易堵管和钢纤维回弹易伤人，并且由于钢纤维的锈蚀使混凝土表面出现锈斑等。铁道部第十八工程局五处杨昌泉等人采用新型材料超混杂纤维代替钢纤维喷射混凝土的研究，其各项物理性能与掺钢纤维混凝土相当，但喷射效果优于掺钢纤维混凝土，且成本低廉，经济效益显著，很有推广价值。
2、喷射混凝土的材料组成与主要性能
2.1 喷射混凝土的原材料选择
2.1.1 水泥
水泥品种和标号的选择主要应满足工程使用要求，当加入速凝剂时，还应考虑水泥对速凝剂的相容性。
喷射混凝土应优先选用不低于425号的普通硅酸盐水泥。当岩石、地下水或拌合水中含硫酸盐时，应选用抗硫酸盐水泥当对混凝土早强有特殊要求时，可使用硫铝酸盐水泥当喷射混凝土用于耐热结构时，可使用高铝水泥。
2.1.2 集料
砂：宜采用坚硬耐久的中粗砂，细度模数大于2.5，小于0.075mm的颗粒不应超过20%，否则将影响水泥与集料的良好粘结，砂子的含水率宜控制在6%～8%，当含水率较低时，喷射中会产生大量粉尘含水率过高时，混合料湿度太大，使喷射机粘料，并可能造成堵管，影响施工顺利进行。
石子：采用坚硬耐久的卵石碎石均可。但以卵石为好，尽管目前国内的喷射机能使用粒径为25mm的集料。但为了减少回弹，集料的最大粒径不宜大于15mm，喷射混凝土需掺入速凝剂时，不得用含有活性二氧化硅的石材作粗集料，以免碱骨料反应而使喷射混凝土开裂破坏。
2.1.3 拌和用水
喷射混凝土用水要求与普通混凝土相同，不得使用污水、值小于4的酸性水、含硫酸盐量按SO4计超过水重1%的水及海水等。
2.1.4 外加剂
1）速凝剂
为了缩短凝结时间，提高早期强度，增加一次喷层厚度，减少回弹损失，改善在含水地层中的适应性，常在喷射混凝一拌合物中加人速凝剂。
目前国内常用的速凝剂见表2，均属铝酸盐粉状速凝剂，一般能使水泥在3分钟内初凝，10分钟内终凝，这是因为当掺入速凝剂的水泥水化时，作为水泥缓凝剂的石膏与速凝剂的反应物NaOH生成Na2SO4，使溶液中Ca SO4浓度显著下降，于是铝酸三钙就非常迅速地进入溶液，析出其水化物。导致水泥石形成铝酸盐结构，使水泥迅速凝结。
表4 常用速凝剂的种类、掺量及技术性能
种类
主要成
分
常用掺量
（占水泥重%）
生产单位
红星一
型
铝氧熟
料碳酸
钠生石
灰
2.5～4
黑龙江鸡西水
泥速凝剂厂
711型
矾土
纯碱
石灰
无水石
膏
2.5～
3.5
上海硅酸盐制
品厂
782型
矾泥
铝氧熟
料石灰
6～7 同上
尧山型
铝矾土
土碱
石灰石
3.5
陕西蒲白矿务
局水泥厂
对于含速凝剂的喷射混凝土，影响其凝结时间和最终强度的因素有：
①水泥品种
速凝剂与水泥的相容性，同水泥中铝酸三钙和硫酸三钙含量有关。若铝酸三钙和硫酸三钙含量高，则速凝效果较好。一般对硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、抗硫酸盐水泥、火山灰水泥速凝效果较好，而对矿渣水泥凝结效果较差。
②速凝剂掺量
对多数速凝剂，其最佳掺量常为2.5%～4%。偏离这一范围，不仅凝结时间增长，同时对混凝土最终强度也有不利影响（图2）
图2 速凝剂掺量对喷射混凝土强度的影响
1-无速凝剂；2-掺2%速凝剂；3-掺4%速凝剂；4-掺6%速凝剂
③温度
温度对水泥与速凝剂的相容性也有影响，一般来说，当温度在10℃～25℃之间，对水泥凝结时间影响不大，但当温度低于10℃时，则凝结时间明显增大。表3为不同温度对水泥初终凝时间的影响。
表3 温度对水泥凝结时间的影响
速凝剂名
称
速凝剂掺量
（占水泥重%）
施工温
度（℃）
凝结时间
初凝终凝
红星一型
3
25 1min24s 2min37s
20 2min30s 3min45s
14 2min4s 3min46s
10 2min30s 4min
4 8min 14min3s
2）减水剂
减水剂是一种表面活性剂，加入混凝土拌合料中，对水泥的分散和水化硬化都有较大的作用。通常，由于水泥颗粒在水溶液中的静电荷不足，其中有一部分（10%～30%）凝聚成块体。此时，如将减水剂木质磺酸钙加入水与水泥的混合料中，则木质磺酸钙就会电离成木质磺酸阴离子和阳离子钙。强阴离子在水泥颗粒表面积聚很多，使水泥颗粒处于被包围状态，于是，水泥颗粒的凝聚块就会因静电斥力而破碎成分散的小块或单个颗粒，从而增加参加水化反应的有效表面，此时进人水泥凝聚块中的水也被释放出（图3）。因而使水泥浆的流动性明显增大。
图3 减水剂在水泥颗粒凝聚块的分散效果
（a）-水泥凝聚体；（b）-表面活性剂阴离子的分散作用
国内外的实践表明，在喷射混凝土中加入少量（一般占水泥重0.2%～1.5%）减水剂可以提高混凝土强度，减少回弹，并明显地改善其不透水性和抗冻性。
3）早强剂
国内铁道科学院铁建所研制成的早强速凝剂由工业废渣加工制得，其主要矿物成分是硅酸钙、铝酸钙及其部分水化产物，还含有少量活性物质。在硫铝酸盐水泥中掺入6%TS剂，既能使水泥在5分钟之内初凝，8分钟之内终凝，而且有明显的早强作用，8小时的抗压强度达12.1MPa(见表4)
表4 TS早强剂对硫铝酸盐强度发展的影响
4）增粘剂
在喷射混凝土混合料中，加入增粘剂，可以明显地减少施工粉尘和回弹损失。西德
研究成的Silipon SPR 型增粘剂在混合料中加入，喷射时的粉尘浓度分别减少85%（在喷咀处加水）或95%（骨料预湿）。
5）防水剂
喷射混凝土的高效防水剂的配制原则是减少混凝上用水量，减少或消除混凝土的收缩裂缝，增强混凝上的密实性。采用明矾石膨胀剂、三乙醇胺和减水剂三者复合的防水剂，可使喷射混凝土抗渗强度达3.0MPa以上（表5），比普通喷射混凝土提高倍抗压强度达到40MPa，比普通喷射混凝土提高20%～80%。
表5 加入防水你剂的喷射混凝土抗渗试验结果
2.2 喷射混凝土的配合比设计
喷射混凝土混合比的确定需满足下列条件：
（1）能得到所需强度；
（2）回弹量少；
（3）粘附性好，能得到密实的混凝土；
（4）不发生管道堵塞情况。
2.2.1 胶骨比
喷射混凝土的胶骨比，即水泥与集料之比，常为1：4～1：4.5。水泥过少，回弹量大，初期强度增长慢水泥过多，不仅不经济，而且能产生粉尘量增多等劣化施工条件等情况，硬化后的混凝土收缩也增大。因此，每立方米混凝上中水泥用量常为375～400kg。
2.2.2 砂率
砂率对喷射混凝上施工性能和力学性能的影响见表6，一般选用的砂率为45%～55%。
表6 砂率对喷射混凝土性能的影响
2.2.3 水灰比
喷射混凝土用水量在喷咀处加入，由喷射手通过水阀调节水量大小。当喷射混凝土表面出现流淌、滑移、拉裂时，表明水灰比太大；若喷射混凝土表面出现干斑，作业中粉尘大，回弹多，则表明水灰比太小。水灰比适宜时，混凝土表面平整，呈水亮光泽，粉尘和回弹都较少。水灰比的正常值为0.4～0.5。偏离这一范围，降低喷射混凝土的强度（图4），增大回弹率（图5）。
图4 水灰比对喷射混凝土强度的影响
图5 水灰比对喷射混凝土回弹的影响
2.2.4 速凝剂掺量
在下列情况下应掺加速凝剂：
（1）要求快速凝结，以便尽快喷射到设计厚度；
（2）要求很高的早期强度；
（3）仰喷作业；
（4）封闭渗漏水。
但鉴于国内目前生产的速凝剂都在不同程度上降低混凝土的最终强度，故速凝剂的掺量应严格控制。
在下列情况下作业，可不掺加速凝剂：
（1）向下喷射；
（2）在干燥的基层（包括岩石或混凝土）上喷射薄层混凝土；
（3）需要严格限制混凝土收缩开裂的工程。
2.3 喷射混凝土的主要性能
喷射混凝土的性能除与原材料的品种和质量、混合料配合比、施工条件等因素有关外，施工人员的技艺也有直接的影响。
2.3.1力学强度
1）抗压、抗拉强度
当混合料以高速喷向受喷面时，水泥颗粒和骨料的重复冲击，使混凝土层连续得到压密，同时，喷射工艺可以采用较小的水灰比，这就保证了喷射混凝土具有较高的抗压和抗拉强度。其强度值分别列于表7和表8。
当掺入速凝剂后，喷射混凝土的早期强度有明显提高，1天的抗压强度可达6～15MPa。加速凝剂的喷射混凝土的早期强度增长曲线见图6。
喷射混凝土的劈裂抗拉强度约为抗压强度的10%～12%之间，与混凝土的正常范围相符，喷射混凝土的中心抗拉强度约比劈裂抗拉强度低15%。
2）粘结强度
对于喷射混凝土必须考虑的粘结强度有两种：即抗拉粘结强度和抗剪粘结强度。抗
图6 喷射混凝土早期强度增长曲线
1-喷射混凝土；2-普通混凝土
表7 喷射混凝土的抗压强度
注：试件系从35×45×12cm喷射混凝土板上切割成10×10×10cm的立方体而制得（混凝土板边缘的松散部分不得制取试件）。
表8 喷射混凝土的抗拉强度
注：（1）试件制作方法同抗压强度试件。
（2）抗拉强度用劈裂法求得。
拉粘结强度是衡量喷射混凝土在受到垂直于结合界面上的拉应力时保持粘结的能力；而
抗剪粘结强度则是抵抗平行于结合界面上作用力的能力。实际上，作用在粘结界面的应
力则是这两种应力的结合。
喷射前受喷面的清洗质量，对于喷射混凝土与其它材料的粘结强度有重要影响，应予以重视。
由于喷射时拌合料高速冲击受喷面，并要在受喷面上形成5～10mm厚的砂浆层后，石子才能嵌固。因此喷射混凝土与岩石、混凝土和砖结构均有较高的粘结强度见表9。
表9 喷射混凝土的粘结强度
注：制取试件的方法是在35×45×12cm的模型内，放置厚度约5cm的岩石板或混凝土
板件，再施作喷射混凝土至模型厚度。硬化后，锯成边长为10cm的立方体试件（板件边缘松散的蜂窝状的部分不得制取试件），在结合的界面上用劈裂法求得粘结强度。
3）弹性模量
由于拌合料设计、混凝土龄期、抗压强度和试件类型不同，并且定义也不尽相同，因而国内外文献报道的喷射混凝上弹性模量有较大的离散。
国外弹性模量的最高和最低值摘要列于表10，并附有现场可以达到的有代表性的数值。
同普通浇筑混凝土一样，喷射混凝土的弹性模量随龄期和抗压强度而增大。一般来说，喷射混凝土抗压强度与弹性模量的关系与普通混凝土相似（见表10、11）。
表10 国外喷射混凝土弹性模量的典范范围
表11 喷射混凝土的弹性模量
2.3.2 收缩变形
喷射混凝土收缩包括干缩和热缩。干缩主要由水灰比决定，较高的含水量会出现较大的收缩，而粗集料则能限制收缩的发展。因此，采用尺寸较大与级配良好的粗集料可以减少收缩。热缩是由水泥水化热所出现的温升决定的。水泥含量低和速凝剂含量少的喷射混凝土收缩较小，薄层结构比含热量多的厚层结构热缩较少。
喷射混凝土水泥用量大，含水量大，因而比普通混凝土收缩大。国内测定的喷射混凝土收缩量随龄期增长的趋向见图7，在自然条件下养护的喷射混凝土，360天的收缩值变动于（800～1400）×10-6cm/cm。美国报道的喷射混凝土收缩值变动于（600～1500）×10-6cm/cm。但在评价喷射混凝士的收缩时，应区分有无侧限的不同情况。
图7 喷射混凝土收缩量随时间的变化
1-标准条件下养护；2-自然条件下养护
喷射混凝土附着的建筑结构面或岩面经常作为限制收缩的物体，因此，实际工作着的喷层收缩值远比自由收缩值为小。
加强养护，保持喷射混凝土在早期处于潮湿状态，降低干燥速度都有利于减少收缩的发展。
2.3.3 徐变
喷射混凝土的徐变，有以下一些特点：
1）喷射混凝土的徐变规律同普通混凝土一样，随着持续荷载时间的增加，徐变变形亦增加，加荷初期增加得比较快，以后就逐渐减缓趋于某一极限值。喷射混凝上徐变稳定较早。28天龄期加荷的密封试件持荷120天的徐变度为6.6×10-5cm/N ，即接近极限值。
2）当加荷应力小于0.4Ra （轴心抗压强度）时，喷射混凝土的徐变应变c ε与加荷应 力σ成正比。即σεC c =（见图8）。C 为徐变度，即单位应力的徐变。
3）加荷龄期和环境相对湿度对喷射混凝土的徐变影响很大。加荷龄期越早，徐变值大。加荷龄期晚，徐变则小。加荷龄期早的试件持荷前期变形发展快，徐变速率衰减也快。加贺龄期晚的试件，持荷前期徐变发展慢，但徐变衰减也慢。
图8 不同持荷时间和加荷应力的徐变曲线
环境的相对湿度越低，徐变越大，相同的加荷龄期和持荷时间条件下的非密封试件（环境相对湿度80±5%）比密封试件的徐变度大1.22～1.99倍，而且延续时间要长。
4）速凝剂使喷射混凝土的徐变增大（图9），这是因为速凝剂虽能提高混凝土的早期强度，但后期水泥矿物的继续水化受到阻碍，从而降低了同龄期混凝土强度，使徐变增大。
图9 速凝剂对徐变的影响
2.3.4 抗冻性
喷射混凝上有良好的抗冻性，用普通硅酸盐水泥配制的喷射混凝土进行的抗冻试验表明，在经过200次冻融循环后，试件的强度和重量变化不大，强度降低率最大为11%（表
12）。美国进行的试验也表明，有80%的试件经受300次冻融循环后，没有明显的膨胀，也没有重量损失和弹性模量的减小。
喷射混凝土的抗冻性好，是因为在喷射过程中会自动带入一部分空气。空气含量为
2.5%～5.3%。气饱一般是不贯通的并且有适宜的尺寸和分布状态，这相似于加气混凝土的气孔结构，它有助于减少水的冻结压力对混凝土的破坏。
表12 喷射混凝土的抗冻性
坚硬的骨料，较小的水灰比，较多的空气含量和适宜的气饱组织等，都有利于提高喷射混凝土的抗冻性。相反，采用软弱的、多孔易吸水的骨料，密实性差的或棍人回弹料并出现蜂窝、夹层及养护不当而造成早期脱水的喷射混凝土，都不可能具有良好的抗冻性能。2.3.5 抗渗性
影响喷射混凝土抗渗性的主要因素是水、水泥含量、骨料以及养生条件。喷射混凝土固有的低水灰比和高水泥含量有利于提高抗渗性。级配良好的坚硬骨料、密实度高和孔隙率低均可增进防渗性能。国内采用标准抗渗试件所取得的喷射混凝土抗渗指标一般均在0.7MPa 以上。
但是，应当指出，任何能造成蜂窝、回弹裹人、分层、孔隙等不良情况的喷射条件都会恶化喷射混凝土的抗渗性。
3、钢纤维喷射混凝土
钢纤维喷射混凝土是一种采用喷射法施工的典型的复合材料，它同时含有抗拉强度不高的混凝土基体材料和抗裂性大、弹性模高的钢纤维材料。采用这种复合材料的目的是改善喷射混凝土的性能，如抗拉强度、抗弯强度、抗冲击强度、抗裂性和韧性。
3.1增强机理
目前主要有两种理论来分析和认识钢纤维对混凝土的增强机理，即纤维间隔理论和
强度复合理论。
3.1.1纤维间隔理论
喷射混凝土作为一种脆性材料，在外力作用下，首先在有缺陷（裂缝、空隙）部位产生较大的应力集中，然后进一步扩大，最后导致整个混凝土结构的破坏。1963年罗缪弟（Romualdi）提出了在混凝土脆性材料中加入钢纤维约束裂缝扩展的模型，即纤维间隔理论。该理论的基本观点是，为了增混凝土、水泥砂浆等原来有缺陷材料的强度，必须增加其韧性，约束其缺陷的发展，减少内部裂缝末端的应力扩大系数。罗缪弟等人从裂缝约束的概念出发，曾对间距较密的纤维配置的梁进行弯曲试验，证明了纤维混凝土的初裂强度由纤维间距的大小决定。
图1a所示为沿钢纤维拉力方向有规则分布着钢纤维（间距s），假定裂缝（半径a）发生在四根钢纤维所包住的部分，那么由拉伸应力所产生的粘附应力τ就分布在钢纤维的裂缝端部附近（图1b），从而使得裂缝的发展受到约束。
图3-1 脆性材料中加入钢纤维以后裂缝控制机理模型
罗缪弟等进行的试验，除了得出纤维混凝上的抗裂强度由纤维间距决定的结论外，还得出改善混凝上抗裂强度的有效纤维间距（s ）不能大于1.27cm ，当纤维间距小于0.76cm 时，抗裂强度急剧增加。并提出能有效地抵抗拉伸应力的纤维平均间距可由下式求出：
t
v d s 18.13= 式中：d ——钢纤维直径； v t ——钢纤维体积掺量百分数。
依据纤维间隔理论，复合材料的抗拉强度可按下式计算：
)1
1(,-+=s k f f ct s ct 式中：f ct ，s ——钢纤维混凝土抗拉强度； f ct ——素混凝土抗拉强度；S ——钢纤维平均间距；k ——由钢纤维和基本粘结强度决定的常数，对平直纤维为45，钢板切削纤维为57。
3.1.2强度复合理论
强度复合理论又称混合物法则，该理论的基点是认为钢纤维在水泥砂浆或混凝土中的作用，则是利用纤维在基体里的粘着力传递荷载。纤维喷射混凝土的强度取决于纤维和基体材料的体积比以及纤维与基体材料的抗拉强度，并可按下式计算。
f st f ct s ct V nf V f f +-=)1(,
式中：f ct ，s ——钢纤维喷射混凝土的抗拉强度；f ct ——喷射混凝土的抗拉强度；V f ——纤维在复合体中的体积百分率；f st ——钢纤维的抗拉强度；n ——纤维定向系数。
应当指出，钢纤维喷射混凝土的拉伸破坏，是纤维从混凝上基体中被拔出而造成的，而纤维抵抗从基体中拔出的能力则受纤维材料性能、断面形状、纤维外形、纤维长径比、纤维体积百分率及纤维与基体的粘结强度的影响。
3.2 原材料及组成
3.2.1 钢纤维
常用的钢纤维直径为0.25～0.4mm ，长度为20～30mm ，长径比一般为60～100。 钢纤维可由表3-1所示的几种方法取得。
不同品种的钢纤维具有不同的功能，碳素钢纤维用于常温下的喷射混凝土，不锈钢 纤维则用于高温下的喷射混凝土，端头带弯钩的钢纤维具有较高的抗拔强度，当比平直 的纤维掺量少时，也能获得相同性能的喷射混凝土。
3.2.2水泥
一般采用425号普通硅酸盐水泥，用量为每立方米混凝土400kg 。
3.2.3 粗骨料
其最大粒径一般为15mm，这是由于粗骨料应完全被长为20～30mm的纤维所包裹，以保证其良好的力学特性。
表3-1 钢纤维的制取方法
3.2.4 配合比
国内常用的配合比为水：泥砂：石子=1：2：2，钢纤维掺量为每立方米混凝土80～100kg，表3-2和表3-3则是国外常用的干式及湿式喷纤维混凝土的配合比。
表3-2 钢纤维混凝土干式喷射施工配合比
表3-3 钢纤维混凝土湿式喷射施工配合比
3.3 主要性能
3.3.1抗压强度
在一般条件下，钢纤维喷射混凝土的抗度要比素喷混凝土高50%左右，表为3-4为国内外纤维喷射混凝土的抗压强度实测资料。当钢纤维的尺寸相同时，混凝土强度随纤维含增加而提高。
在混提土中加入适宜的钢纤维后，可明显地改善48小时内的强度，图3-2示含有2%体积的钢纤维与不含钢纤维的喷射混凝土早期强度的比较。
图3-2 钢纤维喷射混凝土的早期相对抗压强度（水泥380kg/m3；水/水泥=0.5；钢纤维
l/d=25mm/0.4mm）
注：纵坐标为100，与横坐标平行的直线为不含钢纤维；图中曲线为含2%钢纤维。3.3.2抗拉、抗弯度
钢纤维喷射混凝土的抗拉强度比素喷混凝土约提高50%～80%，抗拉强度随纤维掺量的增加而提高（图3-3）。当钢纤维的长度和掺量不变时，细纤维的增强效果优于粗纤维，这是因为细纤维单位体积的比表面积大，与混凝土的粘结力高的缘故。
钢纤维喷射混凝土的抗弯强度要比素喷混凝土提高0.4～1倍，国内外的实测资料见表3-5，同抗拉强度的规律一样。增加纤维掺量，或减小纤维直径，均有利于提高钢纤维喷射混凝土的抗弯强度。
图3-3 钢纤维喷射混凝土的抗拉强度与钢纤维掺量的关系
1-抗拉强度；2-抗弯强度
表3-5 钢纤维喷射混凝土的抗弯度
3.3.3韧性
良好的韧性是钢纤维混凝土的重要特性。所谓韧性是指从加荷开始直至试件完全破坏所做的总功。韧性的大小常以荷载—挠度曲线与横座标轴所包络的面积表示。国外采用10×10×35cm的小梁试验表明，钢纤维喷射混凝土的韧性可比素喷混凝土提高倍。国内冶金部建筑研究总院采用70×70×300mm的试件试验表明，钢纤维喷射混凝土的韧性约为素喷混凝土的20～50倍（图3-4）。
图3-4 钢纤维喷射混凝土小梁载荷—挠度曲线
1—钢纤维直径0.3mm，长25mm，掺量2%；2—钢纤维直径0.4mm，长25mm，掺量2%；
3—钢纤维直径0.4mm，长25mm，掺量1.5%
3.3.4 抗冲击性
在喷射混凝土中，掺入钢纤维，可以明显地提高抗冲击性。测定钢纤维喷射混凝土的抗冲击力，常采用落锤法或落球法。美国用4.5kg锤对准厚38～63mm，直径为150mm的试件进行锤击。素喷混凝土在锤击10～40次后即破坏。而使用钢纤维喷射混凝土试件破坏所需的锤击次数约在100～500次以上。即抗冲击力提高10～13倍。
我国冶金部建筑研究总院曾用直径35mm，重2.55kg的钢球，在距试件1m高的上方对70×250×250mm的试件进行撞击，试验结果见表3-6，掺入钢纤维后喷射混凝土的抗冲击力约提高倍8～30倍。
表3-6 钢纤维喷射混凝土抗冲击性能
注：钢纤维直径为0.4mm，长度为20mm。
3.3.5 拔出强度
对钢纤维喷射混凝土中埋入的锚杆所作的抗拔试验表明，抗拔强度与喷射混凝土的抗压、抗弯强度有一定关系，在加拿大一露天矿边坡上对钢纤维喷射混凝土所作的试验结果列于表3-7。
表3-7 14天的拉拔强度
3.3.6 90%极限荷载的拉应变
美国卡顿（Katon）完成了对100×100×305mm喷射混凝土试件的快速加载弯曲试验，发现在极限荷载时，外层纤维拉应变为320×10-6～440×10-6，而素喷混凝土只有192×10-6，钢纤维喷射混凝土在破坏时的应变值有较大增长。
3.3.7钻结强度
瑞典BESAB报告，采用湿法施工的钢纤维喷射混凝土与花岗岩的粘结强度约为1.0MPa。
3.3.8收缩
冶金部建筑研究总院的试验表明，在每立方米喷射混凝土中掺入90kg的钢纤维后，则各个龄期喷射混凝土的收缩量均明显减小。在不加速凝剂情况下，一般减小20%～80%；在掺速凝剂情况下，一般减小30%～40（图3-5）。这一性能对于喷射混凝土用于防水工程和大面积薄壁结构工程是极为有利的。
图3-5 自然条件下喷射混凝土的收缩曲线
1—不加速凝剂的素喷混凝土；2—加速凝剂的钢纤维喷射混凝土；3—加速凝剂的素喷混凝
土；4—加速凝剂的钢纤维喷射混凝土
3.4 施工工艺
3.4.1 施工机具
现有的喷射混凝土机械，包括双罐式、转子式、转盘式干法喷射混凝土机械或挤压泵送型湿法喷射混凝土机械，有的稍加改进就能用于钢纤维喷射混凝土施工。
为了减少堵管，应取消90°弯头，在管路内径突变处，采用长的锥形变径器。输料管直径应为纤维直径的2倍。
目前，瑞典已研制出用于单独喂送钢纤维的专门设备见（图3-6、图3-7和图3-8）。新的钢纤维喂入器主要是一个能旋转的圆筒，其内壁上装有很多长钉，当钢纤维喂入后，旋转筒可使成团的纤维松散开来，圆筒是向下倾斜的，圆筒前端有一可调的开口，纤维经过开口，落入给料漏斗，再由喷吹器吹进软管，并送至喷咀处，与混凝土混合料均匀混合后喷出。
图3-6 新式的钢纤维喂入器
1—水；2—纤维；3—喷纤维混凝土；4—剩余空气；5—空气；6—水泥+砂石；7—排出器；
8—纤维
图3-7 干法钢纤维喷射混凝土用的新式喷头
喷射混凝土施工方案
隧道喷射混凝土施工方案 一、工程概况 两间房--隧道位于河北省承德市隆化县太平庄乡两间房村境内，进口位于承德市隆化县太平庄乡两间房村，出口位于隆化县太平庄乡套鹿沟村，设计为小净距隧道，洞室净空2-10.75*5m，起讫桩号左线ZK60+510- ZK60+984，长474m，我部拟选取两间房1#隧道出口左洞喷射混凝土施工作为隧道喷射混凝土施工首件工程。 二、工程地质条件 1、地形、地貌 隧道所在区域一级大地构造为中朝准地台，路线穿行二级构造单元燕山台褶带内，穿行的三级构造单元承德拱断束。 2、工程地质 地层为太古界单塔子群燕窝铺组片麻岩及第四系风积黄土状粉质黏土。 3、水文地质 勘察期间各钻孔勘查深度范围内未见稳定地下水。地下水对隧道的施工影响较小。 三、编制依据 1、公路隧道施工技术规范（JTJ F60—2009） 2、公路工程质量检验评定标准(JTGF80/1-2004) 3、总监办及筹建处有关文件 4、张承高速承德段--标施工设计图 5、爆破安全规程（GB6722-2003） 四、施工准备 1、技术准备 1.1、组织技术人员学习图纸，掌握设计意图，实际复核设计提供的地形资料，根据现场实际情况编制洞身开挖方案，向技术人员及作业班组进行详细的技术、安全交底。 1.2、复核逐桩坐标，复核设计高程，对洞口的导线加密点和水准控制点进行复测。 2、人员准备 2.1施工管理人员 为了保证施工顺利进行，我部配备足够的管理人员、专职安全员、现场工程师，专
职质检员、试验员、测量员等施工人员。具体详见下表4-1 表4-1 施工管理人员一览表 2.2施工队人员组成见下表4-2 表4-2 施工队人员组成一览表 3、施工设备、原材料准备 3.1、根据施工方法拟投入洞身开 挖的主要施工机械见下表4-3 表4-3 进场设备一览表
加固喷射混凝土施工设计方案
第一章工程概况 1、工程概况： 本工程为本工程为北京市西城区樱桃二条甲15（号楼），主体为6层砖混结构，建造于1949年，一直作为住宅楼使用，本工程建筑面积2866.2m2，层高：一至六均为3米，建筑高度：18.6米，于2012年进行安全与抗震鉴定确定：本工程不满足抗震要求。该建筑为A类建筑（后续使用年限为30年）建筑结构安全等级为二级，抗震设防烈度为8度，地基基础设计等级为丙级，建筑耐火等级为Ⅱ级。 本工程加固内容为砖墙，加固方法为混凝土板墙，混凝土等级为C30。墙体采用水泥砂浆砌筑。由于原建筑物年代久远，整体强度不能满足现代建筑结构抗震强度要求，因此需对原结构增设钢筋混凝土板墙进行加固，以提高改造后结构的整体强度和抗震能力，确保该建筑物的安全使用。 2、施工工艺内容 墙面高压喷射混凝土 第二章编制依据 1、北京筑福建筑事务有限责任公司设计图纸； 2、《建筑抗震加固技术规程》（JGJ116-2009）； 3、《混凝土结构工程及验收规范》（GB50204-2002）； 4、《混凝土结构加固技术规范》（CECS25：90）； 5、《喷射混凝土加固技术规程》（CECS161：2004）； 6、《混凝土结构工程施工及验收规范》（CB50204-92）
7、《钢筋焊接及验收规程》（JGJ18-2003） 8、《建筑工程质量控制标准》（GB50300-2001） 9、《施工现场临时用电安全技术规程》（JGJ80-91） 10、《建筑施工高处作业安全技术规范》（JGJ80-91） 11、其它与本工程有关的各种有效版本规范、规程、图集及文件。 第三章施工总体部署 我公司现已成立了以项目经理为核心的领导小组，组织和协调此工程的投标和施工管理。选派具有丰富施工经验的项目经理及实力强的项目班子，全面负责工程的质量、工期、成本、文明施工、服务等，保证达到预期的管理目标。 3.1质量目标 3.1.1 宗旨 全员树立“质量就是生命，业主就是上帝”的观念，严格按照国家工程质量评定标准，生产出符合设计要求的建筑产品，最终交付给业主一个满意的产品。 3.1.2质量目标 本工程的质量目标为：确保合格。 3.2 工期目标 本工程在能保证正常连续施工的情况下，工期暂定为180天，实现工期保证措施：采用倒计时法。应该当日完成的分部分项施工内容当日必须完成，受到影响的部位应采取措施在24小时之内补救完成。 3.3 文明施工管理目标 本工程施工现场的安全、保卫、消防、卫生、环保等项目管理目标，按照市
喷射混凝土检测取样方法
喷射混凝土质量检测方法 （一）抗压强度试验 1．检查试块的制作方法 （1）喷大板切割法 在施工的同时，将混凝土喷射在45cmx35cmxl2cm（可制成6块）或45cmx20cmx12cm（可制成3块）的模型内，在混凝土达到一定强度后，加工成10cmx10cmx10cm的立方体试块，在标准条件下养护至28d进行试验（精确到0.1MPa) (2)凿方切割淡 在具有一定强度的支护上，用凿岩机打密徘钻孔，，取出长约35cm、宽约15cm 的混凝上块，加工成10cmxl0cmxl0cm的立方体试块，在标准条件下养护至28d,进行试验（精确到0.1MPa）。 2．检查试块的数量 隧道（两车道隧道）每10延米，至少在拱部和边墙各取、组试样“，材料或配合比变更时另取一组，每组至少取3个试块进行抗压强度试验。 3．满足以下条件者为合格，否则为不合格。 （1）同批（指同一配合比）试块的抗压强度平均值，不低于设计强度或C20。（2）任意一组试块抗压强度平均值不得低于设计强度的80％。 （3）同批试块为3～5组时，低于设计强度的试块组数不得多于1组；试块为（一16组时，不得多于两组；17组以上，不得多于总组数的15％。 （二）喷射混凝土厚度的检测 1.喷层厚度可用凿孔或激光断面仪、光带摄影等方法检查。 （2）检查断面数量。每口延米至少检查一个断面）再从拱顶中线起每隔2m凿孔检查一个点。 (3)每个断面拱、墙分别统计，全部检查孔处喷层厚度应有60％以上不小于设计厚度，平均厚度不得小于设计厚度，最小厚度不应小于设计厚度的1/2。在软弱破碎围岩地段，喷层厚度不应小于设计规定的最小厚度，钢筋网喷射混凝土的厚度不应小于6cm。 （三）喷射混凝土与园岩粘结强度试验 1.检查试块的制作方法 (1)成型试验法 在模型内放置面积为10cmX10cmx厚5cm且表面粗糙度近似于实际情况的岩块，用喷射混凝土掩埋。在混凝土达到一定强度后，加工成10cmxl0cmX10cm的立方体试块,在标准条件下养护至28d，用劈裂法进行试验。 （2）直接拉拔法 在围岩表面预先设置带有丝扣和加力板的拉杆，用喷射混凝土将加力板埋人，喷层厚度约10cm，试件面积约30cmX30cm（周围多余的部分应予清除）。经28d 养护，进行拉拔试验。 （四）喷射混凝上粉尘、回弹检查 按《公路隧道施工技术规范>>(JTJ042—94）规定。 (五)其它试验 当有特殊要求时,对喷射混凝土的抗拉强度、弹性模量等项目应进行试验。 喷射混凝土施工质量评判
喷射混凝土施工方案
南京地铁X号线一期工程土建（DX-TAXX）工程挂网喷射混凝土施工方案 编制： 审核： 批准： 中铁X局集团有限公司 南京地铁X号线土建（DX-TAXX）工程项目部 2014年4月5日
目录 1、编制依据 (2) 2、工程概述 (2) 试车线及联络线围护结构内侧桩间及桩外10cm厚采用挂网喷射混凝土找平，混凝土为C25早强，钢筋网片为φ6.5mm@150mm；联络线放坡开挖段采用喷射混凝土护坡，混凝土采用C25，喷射厚度为15cm，内设φ8mm@150mm钢筋网片，并插入Φ20钢筋，L=2000mm，间距为1000mm，每个断面为3根。 (2) 3、施工准备 (2) 3.1、技术准备 (3) 3.2、机械准备 (3) 3.3、人员准备 (3) 4、施工技术方案 (4) 4.1、喷射混凝土工艺 (4) 4.2、喷射混凝土施工要求 (5) 4.3、喷射混凝土原料及混凝土的搅拌 (6) 5、质量控制措施 (8) 5.1、网喷施工质量管理要点 (8) 5.2、网喷的控制技术要点 (8) 6、安全控制措施 (8) 6.1、一般要求 (8) 6.2、混凝土喷射安全措施及注意事项 (9) 7、文明施工、环境保护措施 (10) 7.1、文明施工 (10) 7.2、环境保护 (11)
喷射混凝土施工方案 1、编制依据 1、《地下铁道工程施工及验收规范》（GB50299-1999） 2、《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-99） 3、《建筑地基基础工程施工质量验收规范》（GB50202-2002） 4、《地下防水工程质量验收规范》（GB50208-2002） 5、《地下工程防水技术规范》（GB50108-2008） 6、《混凝土外加剂应用技术规范》(GB50119-2003) 7、《喷射混凝土加固技术规程》(CECS161:2004) 8、南京地铁X号线一期工程X段与综合基地试车线工程施工设计图纸 2、工程概述 南京地铁X号线一期工程XX段试车线（正线）及联络线。试车线正线部分始于XX 段物资总库东侧1#风井，向东北方向引出，以R=1000米半径曲线偏转向北，下穿XX大道后沿三环线道路西侧绿化带下继续向北敷设直至进入2#风井。正线自南向北以2‰的坡度下坡。试车线与车场线联络线出分界点后以33‰的坡度下坡，向东南方向引出以R=150米半径曲线偏转向东，经一段夹直线后以R=200米半径曲线向西偏转，然后以2‰的坡度上坡，直线段向西南接入试车线正线。 试车线正线部分采用明挖+盾构法施工，SDK0+000.000~SDK0+400.001里程范围采用明挖法施工，其中SDK0+000.000~SDK0+015.000里程范围为1#风井。联络线采用明挖法施工，里程范围为LDK0+055.000~LDK0+537.013. 试车线及联络线围护结构内侧桩间及桩外10cm厚采用挂网喷射混凝土找平，混凝土为C25早强，钢筋网片为φ6.5mm@150mm；联络线放坡开挖段采用喷射混凝土护坡，混凝土采用C25，喷射厚度为15cm，内设φ8mm@150mm钢筋网片，并插入Φ20钢筋，L=2000mm，间距为1000mm，每个断面为3根。 3、施工准备
喷射混凝土各项参数
混凝土各项指标 1.混凝土的配比为水：水泥：沙子＝225：500：1555，减水剂掺量为3.75%；从美方得知混凝土的喷射压力是90到100磅，经我们粗略计算合400-450N，混凝土喷射距离从现场观看为1m左右，混凝土的喷射流量为160km/h。 2.砂子属于中砂，细度模数等于2.73时为最佳值。（具体实验数据见图片） 3.水泥实验各项指标见图片数据。 4.混凝土坍落度应在10cm-14cm范围内，坍落度为12cm时为最佳值。 5.混凝土泵管由粗变细，粗管外径为10.5cm，内径为7.5cm；细管外径为7.5cm，内径为5.5cm；混凝土喷头为锥形喷头，外径为4.5cm，内径为3cm。 6.混凝土抗压强度试块取样为圆柱体钻心取样（规格高度为100mm，直径为100mm），试模为350*450*100规格的钢模；钢模混凝土取样方式为悬挂喷射； 7.试块养护方式：第一阶段在仓内同条件养护一天，然后在标样室养护28天。 8.仓内喷射混凝土为洒水养护。 9.构造层混凝土喷射厚度每次为0.5英寸，分三次喷射。 10.每一层结构网片钢筋绑扎完全后，喷射两层混凝土，最外侧结构层在0-1.7m高度范围内，第一次喷射厚度在4-14cm范围内，第二次喷射厚度在3cm左右；在1.7m-3.5m高度范围内，第一次喷射厚度在4-12cm范围内，第二次喷射厚度在3cm左右；在3.5m-7.0m高度范围内，第一次喷射厚度在4-12cm范围内，第二次喷射厚度在3cm左右；在7.0m-11.0m 高度范围内，第一次喷射厚度在4-12cm范围内，第二次喷射厚度在3cm左右；在11.0m-16.0m 高度范围内，第一次喷射厚度在3-9cm范围内，第二次喷射厚度在3cm左右； 11.仓内混凝土每一层面喷射次数的时间差没有严格要求，美方翻译告诉我们，他们会根据仓内的湿度，以及施工进度和经验来控制每次的喷射时间，湿度不够的话会洒水养护。根据现场观察，构造层每一层面混凝土喷射次数的时间间隔至少一天，结构层每一层面混凝土喷射次数的时间间隔有连续喷射和间隔3天喷射的时间差。每次的喷射厚度的控制，现场蒋工告诉说，美方会根据喷射距离的远近来控制厚度。
喷射混凝土所用的各种外加剂都是用以提高喷射混凝土的强度
喷射混凝土所用的各种外加剂都是用以提高喷射混凝土的强度、粘接性、粘聚性、抗冻融性和耐磨损性，减少回弹率。由于喷射混凝土的发展速凝剂的应用不断增加。喷射混凝土有两种不同类型：干拌混合物和湿拌混合物。在干拌混合物中，除了水以外，将所有其他组份混合，干拌混合物通过输料管在喷嘴口再与水混合由压缩空气一起喷出。在湿喷工艺中除了速凝剂外，其他所有组分包括水在搅拌机中混合，制备的混凝土被输送到喷口，在喷口处加入液体速凝剂由压缩空气喷射到接受面上。由于这两种方法在用水量上的差异，湿喷工艺的水灰比(W/C)一般高于干喷的喷射混凝土，这就会产生较高的孔隙率和渗透性以及较低的强度。湿喷混凝土的耐久性相当于相应的干喷混凝土。最近，由于复合使用超塑化剂和硅灰，开发了具有优质粘结性能的湿拌喷射混凝土。采用湿拌工艺，使喷射混凝土能很好地适用混凝土建筑物的修复。 一.前言 喷射混凝土用于地下施工时，其性能应满足工程的一些基本要求，如具有早期强度，厚层施工时不产生位移等。为满足这些要求，干混或湿混喷射混凝土都应加入速凝剂。目前，市场有不同种类的速凝剂，这些速凝剂具有各自不同的化学组成，对混凝土的凝结时间和早期强度具有不同的作用。不考虑其他的应用，对于如何评价速凝剂的作用目前还没有一致的意见。水泥浆试验方法(维卡仪和Gillmone针仪)被用来研究水泥与速凝剂之间的相容性。但是，这些方法的效果目前还存在争议。 使用速凝剂掺入干混或湿混喷射混凝土中进行厚的衬板,特别是顶板施工，其目的是提高混凝土的早期强度以满足设计要求。但是，也会间接影响混凝土的其他性能，如： (1)直接参与水泥凝结的反应，防止产生稠度的突然变化。 (2)直接与拌合水反应,促使拌合物变稠。 (3)增加拌合物的触变性。 (4)在新拌浆体中没有流变反应，但使硬化相会有所改变。 (5)影响回弹和起灰量(干混)，及最终强度。 (6)在干混施工中选择特殊的速凝剂间接影响回弹和起灰量,速凝剂增加了拌合物触变性。例如提高了混凝土的塑性，减少了回弹,增加喷射颗粒的附着力。 速凝剂对混凝土的早期强度的影响主要取决于其本身的化学组分、使用剂量、胶凝材料的化学成分、所含的矿物添加剂和使用温度。由于它们是在水泥化学组分的一定范围内发生作用，为了检验速凝剂的适应性和确定合理掺量，在每种情况下确定水泥与速凝剂的相容性是必要的。 传统速凝剂的副作用是降低水泥的最终强度,与空白混凝土(不加速凝剂)相比较，28天强度明显下降(下降幅度是20%～50%)。掺量越大，副作用越大。但是，新一代的速凝剂(无碱型)能够克服这一缺点，也减轻了碱的危害。因此，了解喷射混凝土速凝剂的性能和评价其性能最合理的试验方法是非常重要的。 二. 速凝剂的主要种类 国内外地下工程中最常用的传统速凝剂是硅酸钠(水玻璃，改性硅酸钠)、铝酸盐速凝剂(两种都是液体形式)，碱土金属的碳酸盐{或其氢氧化物, 粉状)，但是，目前市也有一些新的速凝剂。所有这些外加剂的特征和性能将在后面介绍。 1.碱土金属碳酸盐和碱土金属的氢氧化物 粉状的碱土金属碳酸盐或氢氧化物以前在喷射混凝土施工中很少应用。现在，它们成为这类混凝土最常用的速凝剂，其常规掺量为水泥重量的2,5％至6％，它们主要是促进C3S的水化。一般加入少量的碳酸铝,可以影响水泥的凝结时间。但是，只有当大剂量掺入时，其影
隧道初支喷射混凝土施工配合比设计论文
隧道初支喷射混凝土施工配合比设计摘要：隧道喷射混凝土进行配合比设计的技术分析时，采用了以灰骨比控制的思路入手，既水泥与细集料和粗集料的重量比入手，引用材料力学相关理论对混凝土内部的结构进行力学分析，通过现场试配及修正，设计出经济适用的隧道初支喷射混凝土配合比。所得结论对同类工程具有指导作用。 关键词：隧道喷射混凝土灰骨比配合比 abstract: the tunnel shotcrete with the than the technical analysis of the design, the use of gray bone than the control, the idea to start, both cement and fine aggregate and coarse aggregate weight than the start, citing the theory of mechanics of materials inside the concrete structure.mechanical analysis and design, through on-site test with correction, the early support of affordable tunnel shotcrete mix proportion. guiding role in the conclusion on similar projects. key words: tunnel; shotcrete; ash bone; cementaggregate ratio中图分类号：tv544+923 文献标识码：a 文章编号： 1 概述 隧道拆合单洞全长5291米，为广东某高速公路控制性重点工程,该隧道初期支护喷射混凝土设计标号为20mpa，因为喷射混凝土的配合比设计方法和技术要求不同于普通混凝土，它具有自身的工艺
喷射混凝土操作规程
喷射混凝土操作规程 1 原材料验收 ⑴水泥 ⑵ 骨料 2 7 一般情况下水灰比不超过0.45，坍落度控制在120～160mm范围内，含气量5-8%。 喷射穹顶时坍落度宜控制在140～160mm，喷射直段时坍落度控制在宜采用120～140mm；喷射构造层时，坍落度宜控制在140～160mm，喷射结构层时，坍落度宜控制在120～140mm。
3.1 施工工艺流程 3.2 施工准备 对受喷面以下的钢筋和混凝土面用彩条布进行覆盖，以防止污染。 比调整为施工配合比。 水泥和砂子采用电子皮带秤计量，每天使用前先对电子称进行人工核对；外加剂提前由人工称好后装入塑料袋内；加水按秒计量，由电脑控制；刚开始搅拌时，试验员对混凝土坍落度进行检测，调整在规定范围内，每班检测不少于2次。
喷射混凝土直接采用混凝土输送泵将混凝土运至工作面。 混凝土泵送前先打水和润滑液，对泵管进行湿润和润滑。 混凝土从搅拌机卸料后直接落入混凝土输送泵中，输送泵料斗上口放置一个网 3.5 3.5.2喷射顺序 整体施工顺序：喷构造层→依次分层喷结构层 喷射顺序的确定原则：自下而上，分层流水、循序渐进、对称均匀、交错循环，也可根据钢筋绑扎及交叉作业等情况分段、分片施工。
3.5.3操作平台 底部1.5m范围操作人员直接在地面上操作喷射；1.5m 以上的结构喷射操作人员在吊笼平台内进行。泵管在吊笼上的固定以及汽车吊大臂上的吊挂必须牢固可靠，在汽车吊大臂上的吊挂点不宜少于2点。 3.5.4喷射方式 每段新喷混凝土的高度：构造层不超过5m，结构层不超过3m。 3.5.6喷射厚度 3.5.6.1构造层（40mm） 竖直段：分三次喷完成，厚度分别为10mm；10mm；20mm
喷射混凝土施工技术要求
库岸工程喷射混凝土施工技术交底 一、喷护设计 1、喷射混凝土强度为C25，厚度15cm。 2、挂钢筋网：Ⅰ级钢筋，直径8mm，钢筋网间距10cm，钢筋与岩坡的支撑高度8cm，钢筋网与锚杆焊接。 3、排水管：坡面布置排水管管材为PVC，外径5cm，外缠土工布，纵横向间距200cm，梅花形布置，埋深300cm；墙外平面布置排水管管材为PVC，外径10cm，外缠土工布（200克/平方米），纵向间距200cm，横向距离挡墙外脚50cm，管道埋深70cm。 4、墙外平面较宽位置，尽可能按混凝土面板设计图纸施工，板厚20cm，C20混凝土，钢筋为Ⅰ级钢筋，直径12mm，钢筋网间距20cm，纵横向伸缩缝材料为沥青杉板，间距10×10m，纵缝长度可按实际宽度作调整。 二、执行规范 《水利水电工程锚杆支护技术规范（SL377-2007）》。 三、施工与验收流程 锚杆抗拨试验与验收→钢筋网制作安装、与锚杆焊接、钢筋支垫厚度验收→排水管制作安装验收→基岩受喷段综合验收→混凝土搅拌机、空压机、喷射机运行调试（合格）→混凝土配合比试配→大板混凝土试喷→抗压强度试块制作与检验（合格）→混凝土配合比确定→水泥、砂、碎石、促凝剂称量→干料搅拌→混凝土拌合物加压→按设计水灰比加水喷射混凝土→复喷射混凝土至设计厚度→现场见证加工强度试块→混凝土复盖、洒水养生→28天强度试块送检→缺陷处理（包括返工）→分段（单元工程）验收。 四、岩坡开挖、植锚杆、挂钢筋网、安装排水管验收 1、岸坡基必须是基岩，不得有砂砾、土基和浮石。开挖后的基岩面须经监理验收合格。 2、锚杆抗拨检验满足设计指标，经监理验收合格。 3、挂网钢筋检验合格，双向钢筋直径8mm，间距10cm；斜面安装的钢筋网与锚杆焊接，并焊钢筋马蹬，平面安装的钢筋网下垫砼垫块，钢筋网高出岩坡面8 cm；钢筋安装经监理验收合格。
C25喷射混凝土配合比设计计算书
设计说明 1、试验目的： 云南省都香高速公路守望至红山段A7合同段C25喷射混凝土配合比设计，主要使用于洞口坡面防护、喷锚支护等。 2、试验依据： 1、《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》（JTG E30-2005） 2、《普通混凝土配合比设计规程》（JGJ 55—2011） 3、《公路工程集料试验规程》（JTG E42-2005） 4、《普通混凝土力学性能试验方法标准》（GB/T 50081-2002） 5、《普通混凝土拌和物性能试验方法标准》（GB/T 50080-2002） 6、《公路隧道施工技术细则》（JTG/T F60-2009) 7、《公路隧道施工技术规范》（JTG F60-2009) 8、《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T F50-2011) 试验的原材料： 1、水泥：采用华新水泥（昭通）有限公司生产的堡垒牌普通硅酸盐水泥。 2、粗集料：粗集料采用昭通市鲁甸县水磨镇圣源石材场生产的5mm-10mm 的连续级配碎石； 3、细集料采用昭通市鲁甸县水磨镇圣元砂石料场生产的II类机制砂。 4、外加剂：采用北京路智恒信科技有限公司聚羧酸LZ-Y1型，掺量采用%。 5、速凝剂：采用北京路智恒信科技有限公司LZ-AP2液体无碱速凝剂掺量采 用% 6、水：昭通市鲁甸县都香A7标地下水。 C25喷射混凝土配合比设计计算书 1.确定混凝土配制强度(f cu,o)
在已知混凝土设计强度(f cu,k)和混凝土强度标准差(σ)时,则可由下式计算求得混凝土的配制强度(f cu,o),即 f cu,o= f cu,k+σ 根据《普通混凝土配合比设计规程》（JGJ55-2011）的规定，σ=5 f cu,o= f cu,k+σ =25+×5 = 2-2、计算混凝土水胶比 已知混凝土配置强度f cu,o=（Mpa），水泥实际强度f ce=（Mpa） 采用回归系数按《普通混凝土配合比设计规程》（JGJ55-2011）表得 a a=,a b= W/B=a a×f b÷(f cu，O+a a×a b×f b)=×÷+××= 注：f b=γf×γs×f ce= ××=（Mpa） 2-3、确定水胶比 混凝土所处潮湿环境，无冻害地区，根据图纸设计及《岩土锚杆与喷射混凝土支护工程技术规范》（GB 50086-2015）的规定，允许最大水胶比为，计算水胶比为，不符合耐久性要求，采用经验水胶比 3、确定用水量(W0)，掺量采用%，减水率为：20% 代入公式计算m wo=m′wo×（1-）=246×（1-20%）=197( kg/m3) 4．计算水泥用量（C0） C O=W O/W/C=197/=470kg/m3 5．确定砂率（S p） 根据《岩土锚杆与喷射混凝土支护工程技术规范》（GB 50086-2015）的规定，砂率选用50%，符合规范中混凝土骨料通过各筛经的累计质量百分率要求。 6．计算砂、石用量（S0、G0） 用容重法计算，根据《岩土锚杆与喷射混凝土支护工程技术规范》（GB 50086 -2015）的规定,喷射混凝土的体积密度可取2200～2300 kg/m3,取容重为2300 kg/m3已知：水泥用量C O=470 kg/m3，水用量W0=197 kg/m3
湿式喷射混凝土
湿式喷射混凝土技术 喷射混凝土施工技术在隧道建设领域应用很广，目前我国喷射混凝土施工普遍采用的是干喷和潮喷，随着施工技术的不断发展，一种新的喷射混凝土施工技术——湿式喷射混凝土正逐渐运用于喷射混凝土施工作业中。湿式喷射混凝土的基本原理是将搅拌好的混凝土送入湿式喷射机，用压缩空气在喷嘴处与从计量泵压到喷嘴的雾化速凝剂混合，形成料束，喷到受喷面上；干喷混凝土是把水泥、骨料和速凝剂按比例拌匀，加进喷射机后用压缩空气将物料通过软管，在喷嘴处加水，形成料束，高速推送到受喷工作面上；潮喷是预先在砂石料堆中加水(砂含水率不大于8％，石含水率不大于4％)后与水泥拌合，在加入喷射机时掺入速凝剂，用压缩空气将物料通过软管和喷嘴形成的料束高速推送到受喷工作面上。 部分西方国家喷射混凝土作业中干喷与湿喷所占比例如表1所示。表1 干喷与湿喷使用情况一览表 国家湿喷(％) 干喷(％) 法国 60 40 意大利 90 10 日本 80 20 挪威 99 1 瑞士 65 35 美国 60 40 2 湿喷技术的优越性湿式喷射混凝土技术是一门新技术。湿喷与干
(潮)喷比较有明显的优越性。 a．湿喷混凝土配合比易于控制：施工时，湿喷的混凝土按生产工艺生产后运至湿喷机进行喷射，其配合比完全处于受控状态，从而保证了喷混凝土的质量。干(潮)喷的混凝土质量不易控制，特别是混凝土的水灰比带有随意性，是由喷射手根据经验及肉眼观查来进行调节的，混凝土的品质在很大程度上取决于喷射手操作正确与否。 b．回弹率低，能有效控制成本：干(潮)喷回弹率达35％ 45％(根据北京城铁l4标段喷混凝土测试)，而湿喷回弹率为15％左右，所以湿喷的生产成本低，效益高。 C．施工时的粉尘浓度低：潮喷喷嘴旁粉尘为60mg／m ，干喷喷嘴旁粉尘浓度比潮喷粉尘浓度更高，而湿喷喷嘴旁粉尘较潮喷喷嘴旁粉尘浓度低。喷混凝土施工时，往往由于粉尘浓度及其他原因，造成隧道内能见度低，客观上使操作人员只讲喷射数量，而忽视喷射质量使喷混凝土的质量不稳定，浪费很大。 d．生产率高：干式混凝土喷射机一般不超过5m ／h。而使用湿式混凝土喷射机，人工作业时可达7—9m ／h；采用喷射机械手作业时，则可达l5～18m ／h，比其他喷射法提高2～3倍。 e．设备材料磨损小：干喷机结构简单，体积小，清洗方便，但结合板的磨损大；湿喷机的构造较复杂，体积大，需要较大动力设备的牵引，但结合板的磨损小。上述因素值得我们高度重视。喷射混凝土质量好坏及生产效率高低是直接影响隧道施工进度、工程质量和经济效益的重要因素。
喷射混凝土设计
喷射混凝土设计 喷射混凝土的配比与强度 喷射混凝土的常用配比 在锚喷支护巷道中，喷射混凝土的主要目的是封闭围岩，防止围岩风化和裂隙的演化。为确保质量，必须使喷层密实、均匀，达到设计强度。煤矿中常用喷射混凝土的强度为25~33MPa，常用的配比为水泥：砂：石子=1：2：2，优选配比为水泥：砂：石子=1：1.8：2.2，或1：2.25:2.75，或1:2.3:2.7。 影响喷射混凝土强度质量的因素很多，除了水泥、石子、砂的配比外，还有水泥种类与标号、品质，砂与石子的粒度、品质和级配，养护条件、温度与喷射厚度，速凝剂质量与掺量等。要得到具体的水泥、砂、石子和速凝剂条件下强度指标，需要经过大量的试验才能取得，并且试验结果具有较大的离散性。 喷射混凝土配比与强度指标 影响喷射混凝土强度的因素分析 （1）水泥 喷射混凝土常用的是普通硅酸盐水泥，这种水泥来源广，又能满足普通喷射混凝土的大部分要求，而且同速凝剂有较好的相容性。水
泥标号不低于325号。当岩石、地下水或配制用水含有可溶性硫酸盐时，应使用抗硫酸盐水泥。当要求喷射混凝土具有较高早期强度时，可以使用硫铝酸盐水泥或其他早强水泥。 （2）水灰比 水灰比是影响喷射混凝土强度的主要因素。在混凝土中，水的作用主要是与水泥发生化学反应，使混凝土产生强度。但这种起作用的水仅占水泥重量约15~25%，而多余的水份只是在混凝土内起润滑作用，使所喷的混凝土在喷射过程中具有足够的和易性，不满足施工要求。 喷射混凝土喷射到岩石后,在硬化过程中，多余的水份逐渐蒸发，使混凝土产生微细的孔隙，造成喷射混凝土的密实性和强度降低。因此，在满足施工条件的情况下.应将水灰比控制在较低范围。煤矿井下喷射混凝土的水灰比应控制在0.4~0.45范围内。如水泥用量过多，将导致喷射混凝土产生收缩裂缝的可能性加大。增大水灰比则又降低了混凝土的强度。另外，喷射混凝土施工时，水灰比的控制完全是由喷射手的感觉和经验来判断的。因此，提高喷射手的喷射理论水平和施工操作技术是保证喷射强度稳定的重要环节。 （3）速凝剂掺量 速凝剂掺量直接影响喷射混凝土早期及后期强度。速凝剂能加快喷射混凝土早期强度的增长，但后期强度也相应的有所损失。一般来说，混凝土早期强度增长愈快，其后期强度损失也愈大。因此，速凝剂的掺量要严格控制在正确范围，速凝剂掺量应以水泥初凝时间为3~5min.，终凝10min.以内。一般速凝剂掺入量为水泥的2.5%~4%。 （4）砂、石质量及级配 砂、石质量的好坏，对喷射混凝土强度有着很大的影响。 ①砂：砂子级配不良或砂子太细，都要增加水泥用量或加大水灰比。喷射混凝土应用质地坚硬、洁净，级配良好的中砂，细度模量应大于2.5。其中，直径小于0.075mm的颗粒应少于20%。为取得最大
喷射混凝土支护
喷射混凝土支护是将一定配合比的水泥、砂、石子混合均匀搅拌后，加入适量的速凝剂，通过混凝土喷射机，以压风为动力，使拌合料沿输料管输送到喷枪出口处与有一定压力的水混合，以较高的速度层层喷捣在岩面上凝结硬化而成的高强度与岩面密实粘结的}昆凝土层，而形成的构筑物。 喷射混凝土支护具有及时、密贴、早强、封闭的特点。 1.喷射混凝土支护作用原理 (1)支撑作用。喷射混凝土支护具有良好的物理力学性能。特别是抗压强度较高，可达200kg/cm2以上，因此能起支撑地压作用。又因其中掺有速凝剂，使混凝土凝结快，早期强度高， 紧跟掘进工作面起到及时支撑围岩的作用，有效地控制了围岩的变形和破坏。 (2)充填作用。由于喷射速度很高，混凝土能及时地充填围岩的裂隙、节理和凹穴的岩石，大大提高了围岩的强度。 (3)隔绝作用。喷射混凝土层封闭了围岩表面，完全隔绝了空气、水与围岩的接触，有效地防止了风化潮解而引起的围岩破坏与剥落;同时，由于围岩裂缝中充填了混凝土，使裂隙深处原有的充填物不致因风化作用而降低强度，也不致因水的作用而使得原有的充填物流失，使围岩保持原有的稳定和强度。 (4)转化作用。由于前三个作用的结果，不仅提高了围岩的自身支撑能力，而且使混凝土层与围岩形成了一个共同工作的力学统一体，具有把岩石荷载转化为岩石承载结构的作用。从根本上改变了支架消极承压的弱点。 根据使用机具或施工方法的不同，喷射混凝土大致可分为干式喷射法、半湿式喷射法和湿式喷射法。一 目前，使用较为普遍的是半湿式喷射法，半湿式喷射法采用的是潮料。潮料就是先将喷射混凝土的骨料在地面或井下矿车内用水浇透，停放最少10h以上，其含水率保持在7%～
喷射混凝土抗压强度取样与评定
附录U 喷射混凝土抗压强度取样与评定 U．1 喷射混凝土抗压强度取样规定 U．1.1喷射混凝土抗压强度评定用试件。指喷射在混凝土板件(450mm×350mm×120mm)上，在喷射砼板件上用钻芯机钻取标准尺寸为西1 00×100芯样，应在温度为2 0±2℃、相对湿度不低于9 5%、养护龄期为28d的标准养护条件测得的极限抗压强度为准。试件3个为1组。试件的制取和数量应符合下列规定： 1不同强度等级及不同配合比的混凝土应在喷射地点或接收地点分别随机制取，每组试件应在同一盘或同一车中取样制作。 2边坡工程，每喷射50m3或～100m3混合料或小于50m3的独立工程，不得少于1组。 U．2 喷射混凝土抗压强度评定规定 U．2.1喷射混凝土抗压强度评定用试件应按检验批进行评定，检验批应符合以下条件： 1应以强度等级相同、龄期相同以及生产工艺条件和配合比基本相同的喷射混凝土组成同一检验批，同一检验批的喷射混凝土强度应以同批内全部强度测定值为代表值； 2全部边坡工程喷射混凝土可作为一检验批。 U．2.2喷射混凝土抗压强度评定的合格标准 1同一检验批试件数量不少于10组时，应按下列要求评定： Rn≥R (U．2.2-1) Rm-n≥0. 85R (U.2.2-2) 2同一检验批试件少于1 0组时，应按下列要求评定： Rn≥l. 05R (U. 2. 2-3) Rmin≥0. 9R (U.2.2-4) 式中：R——喷射混凝土抗压强度标准值( N/mm2)； R n——同一检验批n组喷射混凝土抗压强度的平均值( N/mm2)，精确至0.1(N/mm2)； R min——同一检验批n组喷射混凝土抗压强度的最小值(N/mm2)，精确至0.1(N/mm2)。
喷射混凝土配合比设计说明
喷射混凝土配合比说明和设计 一、喷射混凝土的概念 喷射混凝土是借助喷射机械，将速凝混凝土喷向岩石或结构物表面，使岩石或结构物得到加强和保护。喷射混凝土有干混合料喷射与湿混合料喷射两种施工方法，我国井下巷道目前广泛采用的是干混合料喷射施工法。 二、喷射混凝土配合比设计的基本要求 喷射混凝土配合比具有自身的工艺特点,要根据多种因素来综合选定。在保证原材料合格的前提下,配合比设计既要兼顾对强度等主要指标的要求,又要兼顾到施工工艺的要求。一般应满足如下几方面: (1)应满足设计强度等级要求,如有抗渗要求,还应达到抗渗等级。 (2)回弹量少。 (3)粉尘少。 (4)粘附性好,能获得密实的喷射混凝土。 (5)能满足施工要求,输料顺畅,不发生堵管等。 三、原材料选择与质量要求 1、水泥 ⑴ 应优先选用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，也可选用矿渣硅酸盐水泥或火山灰质硅酸盐水泥，必要时采用特种水泥，水泥强度等级不应低于32.5MPa。 ⑵当有抗冻、抗渗要求时，水泥强度等级不宜低于42.5MPa。 2、粗骨料 ⑴应采用坚硬耐久的碎石或卵石或两者混合物，粒径不宜大于16mm. ⑵严禁选用具有潜在碱活性骨料。当使用碱性速凝剂时，不得使用含有二氧化硅的石料。 3、细骨料 应采用坚硬耐久的中砂或粗砂，细度模数应大于 2.5。 4、减水剂 对混凝土和钢材无锈蚀作用，对凝结时间影响不大，干法喷射混凝土不适合添加减水剂。5、速凝剂 掺量为水泥用量的3% ～5%。在使用速凝剂前，应做与水泥的适应性试验，初凝不大于5min，终凝不应大于10min 。在采用其他类型外加剂时或几种外加剂复合使用时也应做相应的性能试验和使用效果试验。 6、水 喷射混凝土用水不应含有影响水泥正常凝结硬化的有害物质，不应使用污水、海水、PH值小
喷射混凝土
梅花山隧道喷锚网喷射混凝土施工方案报审表工程名称：施工标段：GL-5编号：
中国中铁五局赣龙五标隧道一项目部 梅花山隧道洞口喷锚网喷射混凝土技术交底书 单位工程名称： 分部工程名称： 分项工程名称： 编制: 复核: 审批: 年月日
梅花山隧道洞口喷锚网喷射混凝土 施工方案技术交底记录 里程：交底日期：
梅花山隧道洞口喷锚网喷射混凝土技术交底 一、施工内容与部位 梅花山隧道出口锚固桩桩间喷锚网防护、隧道进暗洞前对拱顶开挖线外2～3m范围内的喷锚网防护、临时边坡喷锚网防护。 二、设计参数 喷射砼：强度C25，厚10cm。 锚杆：Φ22砂浆锚杆，长度6/4米，1.5×1.5米梅花型布置。 网片：Φ8钢筋，网格尺寸25×25cm。 三、材料要求 水泥：采用普通硅酸盐水泥；在软弱围岩宜选用早强水泥，使用前应做强度复查试验。 速凝剂：必须采用质量合格的产品。应注意保管，不使其变质。使用前应做速凝效果试验，要求初凝不超过5min，终凝不超过10 min。应根据水泥品种、水灰比等，通过试验确定速凝剂的最佳掺量，并应在使用时准确计量。 砂：喷射混凝土应采用硬质洁净的中砂或粗砂，细度模数宜大于2.5，含水率一般为5%--7%，使用前均应过筛，并应事先冲洗干净。 石料：采用坚硬耐久的碎石或卵石，粒径不宜大于15，且级配良好。当使用碱性速凝剂时，石料不得含活性二氧化硅。 水：水质应符合工程用水的有关标准，水中不得含有影响水泥正常凝结与硬化的有害杂质。 三、喷锚网喷射作业工艺流程
3.1、清表后补坑使表面干净平整，再初喷混凝土，初喷后布设锚杆，再挂设钢筋网，最后整体喷射混凝土，喷射混凝土厚度为10cm 。其施工流程如下图所示。 3.2、湿喷混凝土工艺流程：将骨料、水泥和水按设计比例拌和均匀，用湿式喷射机压送拌和好的混凝土混合料至喷头处，再在喷头上添加速凝剂后喷出。其施工工艺如下图所示。 3.3锚杆施工 3.3.1、施工方法 风钻钻眼，高压风吹孔，牛角泵或注浆器注浆，人工插打。 3.3.2、工艺流程 清 表补 坑初 喷布设锚杆挂设钢筋网 喷射混凝土
喷射混凝土施工工艺
喷射混凝土施工工艺设计 1、目的 明确隧道喷射混凝土施工作业的工艺流程、操作要点和相应的工艺标准，指导、规范隧道喷射混凝土施工作业。 2、工艺流程及技术要求 2.1 喷射混凝土设计 隧道初期支护喷射混凝土设计厚度25、27cm，设计强度等级为 C25 ，拱部、边墙为早强喷射纤维混凝土，隧底为普通喷射混凝土，喷射混凝土配合比的设计应满足：强度符合设计要求、 2.2 喷射混凝土施工 隧道初期支护喷射混凝土采用湿喷工艺。喷射混凝土在洞外拌和站集中拌和，由混凝土搅拌运输车运至洞内，采用成都岩峰TK-500（该产品获国家科技进步三等奖）型砼湿喷机湿喷机喷射作业。在隧道开挖完成后，先喷射4cm厚混凝土封闭岩面，然后打设锚杆、架立钢架、挂钢筋网，对初喷岩面进行清理后复喷至设计厚度。施工工艺见图1。 2.2.1 喷射前准备 ⑴检查机具设备和风、水、电等管线路，湿喷机就位，并试运转。 ①空压机满足喷射机工作风压和耗风量的要求；压风进入喷射机前必须进行油水分离； ②输料管应能承受0.8MPa 以上的压力，并应有良好的耐磨性能； ③保证作业区内具有良好通风和照明条件。
④喷射作业的环境温度不得低于5℃。 ⑤大面积潮湿的岩面宜采用粘结性强的混凝土，如添加外加剂、碳塑纤维以改善混凝土的性能。 2.2.2 混凝土搅拌、运输 湿喷砼搅拌采取自动计量强制式搅拌机，施工配料应严格按配合比进行操作，速凝剂在喷射机喂料时加入。碳塑纤维混凝土的搅拌工艺应确保纤维在拌合物中分散均匀，不产生结团。 图1 喷射混凝土施工工艺框图
确定，并应较普通混凝土规定的搅拌时间延长1～2min，采用先干拌后加水的搅拌方式时，干拌时间不宜小于1.5min，搅拌时间不宜小于3min。掺有合成纤维混凝土的搅拌时间宜为4～5min。搅拌完成后随机取样，如纤维已均匀分散成单丝，则混凝土可投入使用，运输采用砼运输罐车，随运随拌。喷射砼时，多台运输车应交替运料，以满足湿喷砼的供应。在运输过程中，要防止混凝土离析、水泥浆流失、坍落度变化以及产生初凝等现象。 2.2.3 喷射作业 ⑴喷射操作程序应为：打开速凝剂辅助风→缓慢打开主风阀→启动凝剂计量泵、主电机、振动器→向料斗加混凝土。 ⑵喷射混凝土作业应采用分段、分片、分层依次进行，喷射顺序应自下而上，分段长度不宜大于6m。喷射时先将低洼处大致喷平，再自下而上顺序分层、往复喷射。 ①喷射混凝土分段施工时，上次喷混凝土应预留斜面，斜面宽度为200～300mm，斜面上需用压力水冲洗润湿后再行喷射混凝土。 ②分片喷射要自下而上进行并先喷钢架与壁面间混凝土，再喷两钢架之间混凝土。边墙喷混凝土应从墙脚开始向上喷射，使回弹不致裹入最后喷层。 ③分层喷射时，后一层喷射应在前一层混凝土终凝后进行，若终凝1h 后再进行喷射时，应先用风水清洗喷层表面。一次喷混凝土的厚度以喷混凝土不滑移不坠落为度，既不能因厚度太大而影响喷混凝土的粘结力和凝聚力，也不能太薄而增加回弹量。边墙一次喷射混凝
边坡喷射混凝土-施工设计方案(范本)
喷射混凝土护坡施工方案 一、施工准备 （一）、材料制备及机具整备 1．材料制备 ⑴核对水泥和速凝剂的品种、标号和出厂日期，检查保管是否符合要求。水泥和速凝剂均应入库存放，库房应有良好的避雨、通风和防潮设施。检查它们是否储备了足够的数量，以免中断施喷作业。 ⑵应采用坚硬耐久的中砂或粗砂，细度模数宜大于2.5。砂的含水率控制在5%～7%。 ⑶应采用坚硬耐久的卵石或粹石，粒径不宜大于15mm；当使用碱性速凝剂时，不得使用含有活性二氧化硅的石料。 ⑷喷射混凝土用的骨料级配控制在下表范围内： 喷射混凝土骨料通过各筛径的累计重量百分比
2．机具的整备 ⑴干法混凝土喷射机应密封性能良好，输料连续均匀； ⑵干法混凝土喷射机生产能力为5m3/h；允许输送的骨料最大粒径为15mm； ⑶采用12m3/min喷射空压机；压风进入混凝土喷射机前，须进行油水分离。 ⑷输料管应能承受0.80Mpa以上的压力，并有良好的耐磨性。 ⑸喷射混凝土时须保证喷头处的水压为0.15～0.20Mpa ⑹检查水的管路及贮存情况，保证施喷有足够的水量和要求的压力。检查发电机、空压机的运转是否正常；检查混凝土搅拌机、皮带上料机和喷射机是否恰当就位，试车运转是否良好。检查风、水管路是否已有足够长度；要求的风、水阀门是否齐备。为能在移动喷射机后，迅速接通风、水管路，一般以40一50m设一阀门接头为宜。检查
电线路是否良好，发现隐患应立即处理。施喷前，还应试风、通水状况完好才开始作业， 二、喷射前的准备工作 1．受喷面的清理 清除坡面松动岩决，施喷前，所有预埋物件均应埋设妥当。漏水地段应设置好排、堵的管道或垫层。 一切淮备就绪，临要施喷时，用风和水冲洗受喷面。但对于遇水易潮解、泥化的岩层，不能用水冲洗．只能用风清扫。 2.作业现场的情理 作业前应清理和拆除影响工作的障碍物。检查作业平台或脚手架是否牢固可靠。在喷射手与喷射机司机不能直接联系的场合，应设联络装置。 3.埋设控制喷射混凝土厚度的标志 三、混合料的配合比与拌制 确定喷射混凝土的施工配合比，既要考虑强度及各项物理力学性能的要求，还要顾及施工工艺的要求。 （一）、混合料的配合比应遵守下列规定： 1.干法喷射水泥与砂、石之重量比宜为1.0：4.0～1.0：4.5；水灰比宜为0.40～0.45 2.速凝剂或其它外加剂的掺量应通过试验确定。速凝剂掺量的多少，会显著影响混凝土的凝结和强度，但若不掺速凝剂，凝结时间过长，
喷射混凝土的原理与技术特点
喷射混凝土的原理与技术特点 喷射混凝土有两种不同类型：干拌混合物和湿拌混合物。在干拌混合物中，除了水以外，将所有其他组份混合，干拌混合物通过输料管在喷嘴口再与水混合由压缩空气一起喷出。在湿喷工艺中除了速凝剂外，其他所有组分包括水在搅拌机中混合，制备的混凝土被输送到喷口，在喷口处加入液体速凝剂由压缩空气喷射到接受面上。由于这两种方法在用水量上的差异，湿喷工艺的水灰比(W/C)一般高于干喷的喷射混凝土，这就会产生较高的孔隙率和渗透性以及较低的强度。湿喷混凝土的耐久性相当于相应的干喷混凝土。最近，由于复合使用超塑化剂和硅灰，开发了具有优质粘结性能的湿拌喷射混凝土。采用湿拌工艺，使喷射混凝土能很好地适用混凝土建筑物的修复。 一.概述 喷射混凝土用于地下施工时，其性能应满足工程的一些基本要求，如具有早期强度，厚层施工时不产生位移等。为满足这些要求，干混或湿混喷射混凝土都应加入速凝剂。目前，市场有不同种类的速凝剂，这些速凝剂具有各自不同的化学组成，对混凝土的凝结时间和早期强度具有不同的作用。不考虑其他的应用，对于如何评价速凝剂的作用目前还没有一致的意见。水泥浆试验方法(维卡仪和Gillmone针仪)被用来研究水泥与速凝剂之间的相容性。但是，这些方法的效果目前还存在争议。 使用速凝剂掺入干混或湿混喷射混凝土中进行厚的衬板,特别是顶板施工，其目的是提高混凝土的早期强度以满足设计要求。但是，也会间接影响混凝土的其他性能，如： (1)直接参与水泥凝结的反应，防止产生稠度的突然变化。 (2)直接与拌合水反应,促使拌合物变稠。 (3)增加拌合物的触变性。 (4)在新拌浆体中没有流变反应，但使硬化相会有所改变。 (5)影响回弹和起灰量(干混)，及最终强度。 (6)在干混施工中选择特殊的速凝剂间接影响回弹和起灰量,速凝剂增加了拌合物触变性。例如提高了混凝土的塑性，减少了回弹,增加喷射颗粒的附着力。 速凝剂对混凝土的早期强度的影响主要取决于其本身的化学组分、使用剂量、胶凝材料的化学成分、所含的矿物添加剂和使用温度。由于它们是在水泥化学组分的一定范围内发生作用，为了检验速凝剂的适应性和确定合理掺量，在每种情况下确定水泥与速凝剂的相容性是必要的。 传统速凝剂的副作用是降低水泥的最终强度,与空白混凝土(不加速凝剂)相比较，28天强度明显下降(下降幅度是20%～50%)。掺量越大，副作用越大。但是，新一代的速凝剂(无碱型)能够克服这一缺点，也减轻了碱的危害。因此，了解喷射混凝土速凝剂的性能和评价其性能最合理的试验方法是非常重要的。 二. 速凝剂的主要种类 国内外地下工程中最常用的传统速凝剂是硅酸钠(水玻璃，改性硅酸钠)、铝酸盐速凝剂(两种都是液体形式)，碱土金属的碳酸盐{或其氢氧化物, 粉状)，但是，目前市也有一些新的速凝剂。所有这些外加剂的特征和性能将在后面介绍。 1.碱土金属碳酸盐和碱土金属的氢氧化物 粉状的碱土金属碳酸盐或氢氧化物以前在喷射混凝土施工中很少应用。现在，它们成为这类混凝土最常用的速凝剂，其常规掺量为水泥重量的2,5％至6％，它们主要是促进C3S的水化。一般加入少量的碳酸铝,可以影响水泥的凝结时间。但是，只有当大剂量掺入时，其影响才能被观察到。图1表示采用二种掺量的速凝剂的喷射砼的早期强度，以及与加铝酸钾类速凝剂的喷射混凝土性能的比较。图中J1, J2, J3曲线是摘自奥地利混凝土协会规范，用以参考。 图1碳酸盐、氢氧化物和铝酸盐的性能比较 图1中可知，增加碳酸盐促凝剂的掺量，可以在喷射后20min内提高混凝土的强度。 这种速凝剂与水泥的反应主要受水泥化学成分、细度和矿物添加剂以及环境温度的影响。例如，在Cotapata—SantaBasbara(玻利维亚1996)高速公路工程中，一些坡道需用干混喷射混凝土覆盖。根据工程