高強(qiáng)度噴混凝土的施工工藝

高強(qiáng)度噴混凝土的施工工藝最近幾年，以降低成本和提高噴混凝土的功能為目的的高粘性、高強(qiáng)度噴混凝土技術(shù)獲得了很大的發(fā)展。采用高粘性、高強(qiáng)度噴混凝土一方面可以減小襯砌的厚度，甚至取消二次襯砌，又可以改善噴混凝土與圍巖的粘結(jié)性，提高噴混凝土的密實(shí)度，從而改善了噴混凝土的支護(hù)功能等。日本從20世紀(jì)90年代就開(kāi)始進(jìn)行了一系列的施工試驗(yàn)，研究高粘性、高強(qiáng)度噴混凝土的應(yīng)用，取得了一定的成果。我國(guó)在這方面也進(jìn)行了有成效的工作。如隧道工程局，在小浪底水電地下工程中，就成功地采用了高強(qiáng)度噴混凝土的技術(shù)，獲得成功。這里所謂的高粘性、高強(qiáng)度噴混凝土是指在噴混凝土中添加各種結(jié)合材料、混合劑、石灰石微粉末等而形成的噴混凝土。其技術(shù)特性如下。在噴混凝土中添加微粉末，在增加單位粉體表面積的同時(shí)，可大幅度地減少剩余水分，因此使各粒子間的結(jié)合力增加而提高粘性。添加微粉末的噴混凝土，因粘性的增加，壓送變得容易。根據(jù)施工試驗(yàn)結(jié)果，添加硅灰和石灰石微粉末后使回彈率降低了20%~39%。粉塵發(fā)生量降低18%~30%，同時(shí)，噴混凝土強(qiáng)度也獲得了改善，特別是早期強(qiáng)度，提高較大。表1列出在施工試驗(yàn)中的強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果。表1抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果工點(diǎn)配比拌合一次強(qiáng)度長(zhǎng)期強(qiáng)度324728901不添加一次27244049添加17244553改善率0．501．001．001．131．082不添加一次29263943添加39274854改善率1．501．001．041．231．263不添加一次213254045添加316304959改善率1．501．231．201．291．314不添加分批161931-添加193654-改善率1．001．501．891．74-5不添加分批311213641添加213274652改善率0．501．181．291．281．276不添加一次310193137添加315234050改善率1．001．501．211．291．35各齡期的抗壓強(qiáng)度平均值的離散性也變小了，質(zhì)量更加穩(wěn)定。從拌合方法看，分批拌合比一次拌合的強(qiáng)度高。高粘性、高強(qiáng)度噴混凝土的配比條件參見(jiàn)表2。表2噴混凝土的標(biāo)準(zhǔn)配比粗骨料最大尺寸mm坍落度范圍cm水結(jié)合材比（W/（C+SF））%細(xì)骨料率S/a%單位水泥用量CKg細(xì)骨料（石灰石微粉末）S×%混合劑料速凝劑D×%硅灰（SF）D×%減水劑D×%10~156~1655~6060~65342154~75必要量決定配比的條件如下：結(jié)合材采用水泥和硅灰（SF），單位結(jié)合材取360kg，硅灰置換5%的結(jié)合材。石灰石微粉末置換細(xì)骨料混入，置換15%的細(xì)骨料。石灰石微粉末應(yīng)含有95%以上的CaCO3?；旌蟿┎捎酶咝p水劑。各種材料的特征見(jiàn)表3。表3使用材料的特征材料特征水泥普通波特蘭水泥比重：3.16比表面積3270m/g細(xì)骨料相對(duì)密度2.62粗粒率：2.28石灰石微粉末相對(duì)密度：2.70比表面積4270m/g硅灰相對(duì)密度：2.20比表面積：24.3×10m/g減水劑FTN-30速凝劑T-5粗骨料相對(duì)密度：2，64例一寒風(fēng)山隧道隧道長(zhǎng)5432m，為雙車道公路隧道。主要地質(zhì)條件是泥質(zhì)片巖，埋深較大，最大達(dá)900m。采用臺(tái)階法施工，無(wú)軌運(yùn)輸。為了克服大埋深引起的大變形，在施工中采用了高強(qiáng)度噴混凝土。其主要措施是在噴混凝土中添加硅灰。噴混凝土的設(shè)計(jì)強(qiáng)度從標(biāo)準(zhǔn)情況的齡期28天的180kgf/cm2，根據(jù)不同埋深分別把7d的強(qiáng)度提高到250kgf/cm2、290kgf/cm2。其配比列于表4。表4配比例配比設(shè)計(jì)基準(zhǔn)強(qiáng)度kgf/cm2坍落度cm含氣量%細(xì)骨料率%W/C單位用量kg/m高性能AE減水劑%CWSif1σ28=1801046259.7360215-C×0.72σ7=2502047059.736021525C×2.53σ7=2902047053.840021525C×2.5在噴混凝土厚度為30~40cm及各種支護(hù)手段配合下，通過(guò)量測(cè)證實(shí)收到了控制變形的效果。例二鞍手山隧道在該隧道進(jìn)行了高強(qiáng)度噴混凝土的試驗(yàn)。試驗(yàn)采用了高強(qiáng)度用的速凝劑和高性能的減水劑。共噴射了350m的試驗(yàn)區(qū)間。試驗(yàn)的目標(biāo)品質(zhì)列于表5。表5目標(biāo)品質(zhì)配比設(shè)計(jì)基準(zhǔn)強(qiáng)度N/mm2目標(biāo)強(qiáng)度N/mm23h1d28d28天高強(qiáng)度配比（2以上）10以上36以上50N/mm2以前配比5以上18以上試驗(yàn)采用的材料列于表6。表6試驗(yàn)材料材料規(guī)格水泥普通波特蘭水泥細(xì)骨料河砂，相對(duì)密度=2.58，F(xiàn)M=2.96粗骨料碎石：Gmax=13mm比重=2.68，F(xiàn)M=5.96速凝劑硫鋁酸鈣系速凝劑及礬土系速凝劑高性能減水劑PEG（聚乙烯乙二醇脂）系高分子化合物噴混凝土的配比列于表7。表7噴混凝土配比系列W/C%s/a%Gmaxmm單位重量kg/m3WCSGADC×%1-14560.5132034509916730.92-14560.5102034509916531.02-24563.51020345010406031.02-34557.5102034509427021.04-16160.5132203601040705-各種配比的噴混凝土一次強(qiáng)度的試驗(yàn)結(jié)果示于圖1。用W/C=45%配比的噴混凝土，獲得了目標(biāo)強(qiáng)度σ3hr=2N/mm2以上，σ24hr=10N/mm2以上的高強(qiáng)度。與舊方法比較，24h強(qiáng)度提高了2倍。圖1噴混凝土初期強(qiáng)度圖2噴混凝土長(zhǎng)期強(qiáng)度噴混凝土的長(zhǎng)期強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果示于圖2。滿足了目標(biāo)強(qiáng)度σ28=50N/mm2以上的要求。7d強(qiáng)度也達(dá)到40N/mm2。91d以后的強(qiáng)度也較高。各種配比的噴混凝土和混凝土的強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果示于圖3。高強(qiáng)度混凝土比過(guò)去的28d強(qiáng)度提高了1.5倍。σ7=35N/mm2，σ91=5