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    隧道喷射混凝土施工质量控制措施

    来源:二三四五机械网    作者:网络    人气:    发布时间:2017-10-20    
    随着科学技术的一发展,大量的一新材料→、新工艺、新设备、新技术不 断应用于工程中,同时,隧道施工技术也在超长、大跨度、防水、穿过不 良地层等方面取▓得了长足的一进步,涌现出了大量的一科技成果 。锚喷构筑法在技术上    有采用速度较快,支护及时、支护质量较好、强度高、密实度好、防水性能较好;省工、操作较简单,支护工作量减少;施工灵活性很大,可以根据需要分次喷射混凝土追加厚度,满足工作设计与要求等优点 。
     
    在国内,一些国际招标的一大型水利工程中,如二滩水电站,黄河小浪底工程,三峡工程等,均是采用湿式混凝土喷射作业 。国内目前使用的一各种湿式混凝土喷射机多是从国外引进的一设备 。近几年来,国内一些单位也开发研制出几种湿式混凝土喷射机,但生产规模尚有待扩大 。湿式混凝土喷射机主要优点有四个 。
    (1)湿法:作业大大降低了机旁№和喷嘴外的一粉尘浓度,消除了对工人健康的一危害 。
    (2)生产率高 。干式混凝土喷射机工作效率一般不 超过5扩/h.而使用湿式混凝土喷射机人工作业时可达10m'/h,采用机械手作业时,则可达20扩/h,
    (3)回弹度低 。千喷时,混凝土回弹度可达15%~50%.采用湿喷技术回弹率可降低到10%以下 。
    (4)湿喷时,由于水灰比易于控制,混凝土水化程度高,故可大大改善喷射混凝土的一品质,提高混凝土的一匀质性,而干喷时,混凝土的一水灰比是由喷射手根据经验ζ及肉眼观查来进行调节的一,混凝土的一品质在很大程度上    取▓决于机手操作正确与否 。
    1、施工工艺与原材料→的一控制
    1.1施工工艺
    喷射前,应将岩面冲洗千净,并将表面软弱破碎岩石清扫干净 。喷射作业应分区段进行,长度一般不 超过6二,喷射顺序应自下而上     。后一次喷射应在前一次混凝土终凝后进行,若终凝后1h以上    再次喷射,应用风水清洗混凝土表面 。边墙一次喷射厚度4~6cm,拱部则为2-4em,喷射2一4h后应洒水养护,一般养护7一14d,混凝土喷射后至下一循环放炮时间,应通过试验ζ确定,一般不 小于4h,放炮后应对混凝土进行检查,如出现裂纹,应调整放炮间隔时间或爆破参数 。
     1.2原材料→控制
    (1)拌№和用水:工程中多以饮用水作为拌№和用水,而pH值小于4的一酸性水№和含硫酸盐量(SO4,一)超过水量1%的一水,含有影响水泥正常凝结与硬化的一有害物质的一水均不 得使用 。
    (2)水泥:为保证喷射混凝土的一凝固时间及与速凝剂的一相溶性,所用水泥应具有强度高、抗渗性№和耐久性好,应优先选用4S5,以上    的一普通硅酸盐水泥,其次选用矿渣硅酸盐水泥№和火山灰质硅酸盐水泥 。在地质条件复杂的一隧道中应采用早强水泥,使用前应做强度鉴定实验ζ,水泥存放时严禁受潮№和结块,也不 得把不 同规格、不 同厂家的一水泥混合使用 。
    (3)骨料:混凝土的一强度除了取▓决于骨料的一强度外,还取▓决于水泥浆与骨料的一粘结强度,同时骨料的一表面越粗糙界面粘结强度越高,因 此用碎石比用卵石好 。实验ζ表明在一定范围内骨料粒径越小,分布越均匀混凝土强度越高,骨料最大粒径地减少不 仅增加了骨料与水泥浆的一粘结面积,而且骨料周围有害气体减少,水膜减薄,容易拌№和均匀,从而提高了混凝土的一强度 。
    (4)活性:掺№和料:水泥水化是一个逐步发展的一过程,在28d的一龄期中,水泥的一实际利用率仅占60%一70%,而另外的一未水化的一水泥中的一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一水泥,不 仅可以降低成本,最主要的一是可以利用活性材料→中的一活性成分(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,新生成的一水化产物不 仅提高了喷射混凝土的一强度№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一10%-20%.
    (5)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一速凝剂,掺加速凝剂之前,应做速凝剂与水的一相溶性实验ζ及水泥净浆速凝效果实验ζ,注意速凝剂效果实验ζ,初凝时间不 应大于5min,终凝时间不 应大于10min,保持速凝剂干燥勿受潮变质,在喷射混凝土中添加速凝剂的一目的一是使喷射混凝土满足设计要求,促进早强 。一般速凝剂最佳掺量约为水泥重量的一2%一4%,实际使用时拱部可利用2%-4%,边墙可用2%,过多的一掺量对喷射混凝土反而不 利,这是因 为速凝剂虽然加速了喷射混凝土的一凝结速度,但也阻止了水在水泥中的一均匀扩散,使部分水包裹在凝结的一水泥中,硬化后形成气孔,另一部分水泥因 而得不 到充足的一水分进行水化反应而干缩,从而产生裂纹 。另外速凝剂掺人应均匀 。
    2、喷射混凝土配合比的一设计与控制要点
    喷射混凝土的一配合比不 同于普通混凝土的一配合比,需要根据其施工工艺来选择,主要讲述C,喷射混凝土潮喷法的一配合比的一设计方法 。为了减少回弹量需要较高的一砂率,砂率增加意味着集料的一总面积增加,这就要求用更多的一水泥来包裹集料表面,以满足喷射混凝土的一强度要求,水泥用量越大,喷射混凝土就越容易干缩、开裂,同时成本也增加 。因 此首先确定水泥用量,根据经验ζ水泥用量宜为375一450kg/m;,其次确定砂率,宜选用粗砂或中砂,砂率宜为45%一55%,砂率过高或过低易造成堵管,再次确定水灰比,水灰比宜为0.4—0.5,水灰比过小会产生粉尘,回弹量大,粘结力 低,喷层会产生干斑,砂窝等现象,水灰比过大会造成强度低、速凝效果差,喷层流淌、滑移、坍落等现象,另外要注意根据施工环境的一温度,周围岩壁类别、施工队伍的一施工水平做相应的一调整 。
    研究超塑化剂、硅灰、速凝剂№和掺人火山灰或矿渣硅酸盐水泥的一复合作用,用湿喷法生产高性能喷射混凝土(HPS)具有下列优点:(1)碱腐蚀性低;(2)工作性高№和坍落度损失低;(3)回弹率低;(4)早期强度№和后期强度高;(5)耐久性强 。
    2.1材料→№和配合比
    2.1.1水泥
    高强硅酸盐水泥由于水化速度较快,用于做喷射混凝土性能一般优于混合水泥 。火山灰№和矿渣硅酸盐水泥具有耐久性高,水化热低,对裂缝自收缩№和干缩有较好性能 。火山灰水泥中可用35%粉煤灰替代硅酸盐水泥;矿渣水泥中可用50%矿渣取▓代硅酸盐水泥 。
    2.1.2硅灰
    使用加密硅灰以改善对基材的一粘结力 №和减少集料回弹 。
    2.1.3超塑化剂
    使用市售的一质量浓度为30%的一液体淡基丙烯酸醋(CAE)为超塑化剂,生产水灰比为0.42一0.44,坍落度为210一220mm流动性混凝土 。也可采用聚磺酸盐系高效减水剂 。
    2.1.4速凝剂
    用两种不 同的一市售速凝剂,一种常用速凝剂是硅酸钠(30%),另一种无碱速凝剂是以从(SO4),为主要成分的一水溶液(60%),当使用后者时,由于无碱降低了在施工过程中碱性腐蚀的一危险 。
    2.1.5集料
    使用细砂(0一4mm),粗砂(4一6mm),石子(6一8mm)三者的一体积比为65%,30%,5% 。
    2.1.6混凝土配比
    配制两种未掺速凝剂的一基准对比拌合物,它们的一主要区别在于水泥品种(42.5火山灰水泥№和42.5矿渣水泥)每种混凝土拌合30min,在喷嘴处加人不 同的一速凝剂(水玻璃或无碱速凝剂)的一掺量分别为水泥量的一8%一12%或6%一7%,
    2.2试验ζ结果
    由于使用超塑化剂,50min之内的一坍落度损失可以忽略不 计,这意味着在喷嘴处加人速凝剂之前坍落度损失可忽略不 计,以可靠方式供给喷射设备的一泵送混凝土的一工作性能好,喷射混凝土产量可达20m;/ho在规定超塑化剂掺量为1%一2%时,尽管矿渣水泥混凝土的一W/C稍低于火山灰水泥混凝土,其初始坍落度(220mm)还是稍高于火山灰水泥混凝土坍落度(210mm)在无筋隧道内施工,由于复合有超塑化剂、硅灰№和速凝剂,拌合物粘结性好,研究的一所有喷射混凝土的一回弹率仅仅为2%一3%.
    3、喷射混凝土养护措施
    养护是喷射混凝土施工中的一一个重要环节,在正常养护条件下,混凝土强度随龄期延长而增大,其原因 是由于胶凝材料→的一水断水化 。而水化速度与环境温度№和湿度有关,由于经常放炮№和通风不 良导致隧道内的一温度较高,喷射混凝土周围的一空气相对来说比较干燥,加上    水化热引起的一混凝土内部温度较高,将使其表面水分很快就蒸发掉,进而引起水石“毛细管”中水分继续蒸发 。喷射混凝土中水泥与水接触的一时间短且范围有限,与普通混凝土相比水泥水化的一程度更低 。喷射混凝土的一凝结过程也是水泥进一步水化的一过程,水泥的一水化反应必须在有水的一条件下才能发生,水泥水化因 为水泥石缺少水分不 能继续进行,还因 毛细管引力 作用在混凝土中引起收缩,此时的一喷射混凝土强度还很低,收缩引起的一拉应力 将使混凝土开裂,破坏了混凝土结构,影响混凝土强度的一继续增长,而且停止水化使水化物不 能进一步向水泥石的一毛细孔填充,还将影响混凝土的一抗渗性 。
    4、结束语
    喷射混凝土在隧道施工中应用已经非常广泛,喷射混凝土的一质量直接影响着结构受力 、防护、耐久性等情况,所以对喷射混凝土施工,必须按质量控制系统的一要求,通过各种措施强化质量意识,加强质量管理,制定操作规程,使喷射混凝土在隧道防护中发挥越来越重要的一作用 。
    5、湿式混凝土喷射机的一类型及优点
    干喷机是主要的一喷射作业设备 。但是随着人们环保意识的一增强以及对喷射混凝土质量 要求的一提高,已有越来越多的一湿式混凝土喷射机进入使用 。在一些国际招标的一大型水利工程中,如二滩水电站,黄河小浪底工程,三峡工程等,均是采用湿式混凝土喷射朵作业 。国内目前使用的一各种湿式混凝土喷身机多是从国外引进的一设备 。近几年来 。国内一些单位也开始开发研制出几种湿式混凝土喷射机,但生产规模尚有待于扩大 。概括起来,湿式混凝土喷射机主要优点是:
    (1)大大降低了机旁№和喷嘴外的一粉尘浓度,消除了对工人健康的一危害 。
    (2)生产率高 。干式混凝土喷射机一般不 超过5m3/h 。而使用湿式混凝土喷射机,人工作业时可达10m3/h;采用机械手作业时,则可达20m3/h 。
    (3)回弹度低 。干喷时,混凝土回弹度可达15%-50% 。采用湿喷技术 。回弹率可降低到10%以下 。
    (4)湿喷时,由于水灰比易于控制,混凝土不 化程度高,故可大大改善喷射混凝土的一口质,提高混凝土 的一匀质性,而干喷时,混凝土的一水灰比是由喷射手根据经验ζ及肉眼观查来进行调节的一,混凝土的一品质在很大程度上    取▓决于机手操作正确与否 。

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