试析喷射混凝土工艺参数控制及实体强度的检测评定

试析喷射混凝土工艺参数控制及实体强度的检测评定

赵剑

黑龙江省寒地建筑科学研究院 黑龙江省哈尔滨市 15008 0

摘 要：本研究与实际工程经验相结合初步探讨了喷射混凝土在隧道工程中合理控制的工艺参数值，基于实际环境及检测评定条件，提出检验评定喷射混凝土质量实体强度的有效方法，对于加强施工管理及质量控制具有一定的借鉴价值。

关键词：工艺参数控制；实体强度检测；喷射混凝土

1. 前言

喷射混凝土主要是指对结构或岩石表面进行加固和保护的一种非可速凝混凝土，其采用的施工技术主要利用喷射机械对空气进行压缩作用或其它动力，利用喷管将砂石、水泥及外加剂等按一定配合比形成拌合料向受喷面进行喷射，在短时间内可凝结硬化成型。其主要特点的可快速施工，及时支护，提高安全性，支护具有较高强度及良好质量，可得到良好的密实性及防水性能等，广泛应用于边坡及隧道等工程施工中。但由于特殊的施工工艺，与模筑混凝土进行比较，成品质量及工艺控制难度存在明显差别。

2. 喷射混凝土工艺控制

根据对有关工程实践的研究发现，干喷工艺存在不能控制水灰比和不能对速凝剂准确计量掺量等一些问题，造成混凝土强度达不到较高的离散性。经多年的应用发展，尤其是成功研发技术比较先进的一体型喷射系统等施工设备，在工程界湿式喷射法的应用日渐广泛，在湿式喷射法中，强度和回弹量对施工质量具有一定影响，施喷角度、风压、分层喷射厚度及顺序等也是影响工艺的重要因素。

2.1 施喷角度

施喷角度主要是指喷嘴轴线与受喷工作面之间存在的一个夹角。有关研究结果显示施喷角度影响喷射混凝土回弹率及质量，较小的喷射角度可获得较大的受喷面，分散能量，使向作业面喷射的混凝土达不到较强的密实度、较高强度，增大回弹量；而较大的喷射角度可向工作面喷射比较密实的混凝土，减小回弹率，混凝土掉落比较集中的范围。尤其是超过70度的喷射角，可减小回弹率到10%。在实际施工中，为确保喷射混凝土密实性良好及回弹率减小，应控制喷射角度在70—90度之间为宜。

2.2 分层喷射厚度

由于受喷射混凝土自重影响，分层喷射不可过厚。如单次喷射过厚，受重力作用影响，喷射混凝土与围岩达不到黏结力对自重的抵抗，容易产生围岩剥落和喷射达不到密实度的混凝土等问题，对其回弹量和质量产生一定影响。所以，在实际施工中应对分层喷射厚度严格控制。比较合理的一次喷射应在在4—10厘米厚，先后2次喷射应控制在15—25分钟的间隔。在隧道工程中应对喷射部位存在的差异重点考虑，单次喷射拱顶应比边墙部位厚度小，边墙控制在8—9厘米厚、拱顶控制在4—5厘米厚。

2.3 喷射顺序

喷射混凝土作业应依次按照自下而上分段、分片和分层的顺序喷射，分段应小于6米长。先大致喷平低洼部位，再按照分层、往复的自下而上顺序进行喷射。

2.4 喷射压力

在喷射混凝土中，喷射压力对密实度和回弹率具有直接影响，过大的压力将增大回弹量，反之影响混凝土压实，进而降低强度。在实际施工中，应合理控制喷射压力在0.2—0.7兆帕之间。并对喷射部位存在的差异综合考虑，控制边墙在0.3—0.5兆帕之间，而拱部应对其自重进行考虑，将喷射压力适当提高到0.4—0.65兆帕之间。

3. 喷射混凝土质量检测评定

检测喷射混凝土质量主要有强度和厚度两项指标，在取样方法及评定标准中，检测喷射混凝土厚度都比较简单，只需经过简单培训就能熟练操作。

3.1 检测方法

对喷射混凝土有很多检验抗压强度的技术方法，受一些因素影响，检测喷射混凝土强度目前比较常用的是喷大板法和钻芯法。前者主要是指在350×450×120毫米预制模板内喷混凝土，条件相同时进行28天的养护，测试加工100毫米立方体预制混凝土板试块的抗压强度。后者主要是指芯样（100毫米直径的圆柱体）直接从已喷好的试件或结构物上钻取，对芯样测试抗压强度。

3.2 质量检测评定

喷射混凝土强度在隧道施工中具有较大的离散性，据某隧道喷射混凝土室内抗压强度及现场钻孔取芯试验结果显示，对1255个样本（100毫米直径、高于100毫米的圆柱体）统计分析，喷射混凝土抗压强度与正态分布概率相符，抗压强度标准差在6.92—7.13兆帕之间，变异系数0.23—0.27，统计标准值17—19兆帕，相对于模筑混凝土而言，在抗压强度方面，喷射混凝土施工具有较大离散性，达不到较强的均质性，对其评定采用数理统计方法。对同批次混凝土立方体检验其抗压强度的标准差，不超过2.5兆帕时，可取值2.5兆帕。 是对同批次混凝土立方体检验抗压强度的平均值； 是抗压强度标准值； 是第i组混凝土试件在前个检验期内，品种、强度等级相同的的立方体抗压强度代表值，应超过2个月的试验期，但不足3个月；n应多于45组，是样本在前一检验期内的容量； 是对同批次混凝土立方体抗压强度检验的最小值。样本容量超过10组时，其强度应对以下公式（1）（2）要求同时满足：

（1）

（2）

（1）（2）式中λ₁、λ₂是合格评定系数，n是在检验期内的容量。

喷射混凝土标准强度值的试验结果是根据很多规定试验尺寸、养护环境及试验方法得到，使材料强度得到比较客观的反映，通常用于确定强度等级及计算结构设计。而喷射混凝土实体强度值对规定的标准条件无法实现，将喷射混凝土在结构中的实际强度反映出来，通常用于测定结构实体强度及鉴定评价结构安全性等。所以，其力学数值及意义将存在差异。有学者指出喷射混凝土目前采用的标准强度值检测其结构强度不合理，根据《锚杆喷射混凝土支护技术规程》中评定喷射混凝土的方法分析，应对喷射混凝土实体强度采用折减系数法评定其合理性。

4. 结语

综上所述，为使了隧道喷射混凝土提高施工质量，应对施喷角度、风压、分层喷射厚度及顺序等因素进行重点控制，在实施中适当调整推荐值范围。强度和厚度是控制喷射混凝土施工质量的主要指标，主要评定施工中喷射混凝土的强度质量，现有规范中对评定细则明确的规定比较明确，但在具体操作中应注意对试件养护环境进行控制，并对其尺寸严格保证。评定喷射混凝土的方法应基于大量数理统计数据，但本研究有关数据支撑还需要加强积累，才能进一步提高喷射混凝土的施工质量，对于喷射混凝土施工技术的深入研究具有十分积极地作用。

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作者简介：

赵剑（1986-），男，汉族，山东人，大学本科学历，研究方向：建筑工程（工业与民用建筑）。