岩土工程中喷射混凝土技术的应用

汤 飞

（安徽省城建设计研究总院股份有限公司，安徽 合肥 230000）

1 喷射混凝土的物料配比设计

1.1 原材料的选用

喷射混凝土材料的组成中不但包括水泥、骨料和拌合水之外，还有一定数量的特殊外加剂。材料质量直接影响着拌合混凝土的性质。其所用水泥的所有指标全都应该符合施工要求；骨料的保存必须干燥、干净，没有污染，将细度模数等掌握好，在符合要求的前提下，尽可能采用粒径较小的石子，最大粒径在25mm 以内，粒径在10mm 以上的占比应该小于30%；混合水与拌合料的位置，距喷头出口保持一定距离，让水充分的与混合料拌和，以防止产生大规模的回弹与粉尘，在锚网喷射支护中这一现象特别明显。施工时为实现对碱骨料反应的控制，不允许使用含二氧化硅的集料，以确保喷射混凝土的性能可以正常发挥。使用外加剂的时候，要首先经过性能相容性试验。对速凝剂来说，其理想掺量大多在2.5%～4%。过去的速凝剂呈粉状，且碱性偏重，故此具有粉尘量大、回弹难控的特点，其强度条件受到了严重影响。对速凝剂近年来不断深入的低碱甚至无碱研究，以及广泛应用，可以有效解决上述问题，强化混凝土的稳定性，完美的解决速凝剂与混凝土之间相容的问题，也在某种程度上对经济成本的控制发挥了很大的作用。

1.2 物料配比设计

喷射式混凝土拌合的配比设计方面跟传统的混凝土有着显著差异。必须严格遵循约定的公式，对粘聚力等指标进行考虑，经过大量计算求出配合比初始值，再按照现场坡面潮度、天气潮湿度、骨料的含水率等条件进行试验，确定实际施工所用配合比，以同时满足喷射工艺和工程的实际需求。在设计配合比期间，水泥用量是一个十分重要的指标，通常控制在365kg/m3～400kg/m3之内。不在此范围内的用量全都会降低混凝土的性能。砂率选择时要参考工程的具体要求，以45%～60%为宜。水灰比是影响混凝土强度性能的一个核心指标，故而其数值必须控制在0.4～0.5 以内。

2 施工工艺

喷射混凝土施工系统尽管全都是由三个相同的部分组成，也就是供气、供水和供料，而具体组合形式的差异也会影响混凝土的施工质量。露天支护中通常有钢筋网片；使用网片会加大回弹率，应在施工中予以充分重视。干喷法十分常见，且是一种历史最悠久的喷射方法。其施工工艺非常简易，可以承担远距离运输，但也有着生产效率低下、粉尘量过大、水灰比无法控制等问题。湿喷法是现阶段使用较广泛的，可以确保混凝土的强度。混合湿喷机（代表类型是PS6I） 是在传统喷射机基础上进行了改良，通过运用抽浆泵与独立的制浆设备，对粉尘及回弹程度进行抑制，显著强化了抗压效果，而且具备良好的湿喷技术。潮掺浆法与水泥裹砂法这些技术其实也是在干、湿喷法的基础上进行的改良，取得的效果也比较好。喷射混凝土技术发挥的功用效果还取决于施工的具体操作，比如喷射机的选用、风压、喷射轨迹等的掌控、每次喷射的时间间隔以及喷射口到坡面的距离控制等。这里要特别指明的是，因露天喷射支护中，喷头往往距拌料机很远，有的还会在100m 以上，在停机时不可以停料后立即停风，应在等待3～5 分钟后才可以停风停水停电。

3 混凝土性能

喷射混凝土本身的性能是一线技术人员与学者们一直关注的焦点，应当及时针对出现的问题予以完善。现阶段喷射混凝土使用的碱性粉状速凝剂，对其后期的强度会产生严重制约，因此应该适当加入外掺料。对经常出现于喷射混凝土中的粉尘堆积以及回弹不可控等问题，应该在供水管中放入磁化器，使用磁化水完成混凝土的拌制。实验表明，和普通的喷射混凝土比较，使用磁化水拌合出来的喷射混凝土，在强度方面要高出约10%，而且粉尘的浓度也降低了一半以上。可是具体施工时混凝土要求在短时间内必须凝结，但拌和水却要借助磁化器才可以获得一定强度，因此想要确保施工的连续性难度比较大。而且，水的分子结构经磁化后，也出现了变化，这样一来对混凝土的性质是不是会出现不利影响也必须进一步加以验证。在强化混凝土抗裂性能方面，纤维能用作一种良好的抗裂材料。喷射混凝土在加入复合纤维之后的防渗透、抗碳化能力上全都明显强于普通混凝土。可是，钢纤维的成本偏高，拌和过程相对更加复杂，而且技术难度也挺大，故此必须更高配置的喷射机具。以聚丙烯纤维来代替也是一种方法，它可以进一步强化混凝土的抗渗性，在此前提下增加强度，加大持久性，而且在性价比方面也体现出一定优势。在强化工程的密实性上，磨细矿渣的作用比较明显。它可以使水泥浆体凝结时间适当延长，加大了混凝土材料的流动性，强化了自密实作用，而且，突出的级配性能也使其回弹率没有受太大影响。

4 结语

本文所涉及的喷射混凝土技术施工方法，是现阶段该技术实际应用中的典型代表，在多种条件下都能够选择与之相适应的技术。针对目前的现有技术，应该从以下几个方面予以改进：首先是对干喷法中低回弹、多粉尘弊端的改进。应该从喷头位置入手，控制回弹料。其次是开发更多可以掌控配合比的、具备自动调节功能的设备，大力推进效率更好的小型联合作业机械，对施工设备系统进行优化。即有助于经济成本的控制，也能够确保岩土工程施工的质量。