喷射混凝土回弹率控制技术研究

2017-11-21刘纪材

绿色环保建材 2017年5期

关键词：速凝剂集料控制技术

刘纪材

中铁二十局集团第五工程有限公司

喷射混凝土回弹率控制技术研究

刘纪材

中铁二十局集团第五工程有限公司

随着交通事业正在不断的发展，在这样的过程中，为了推动交通事业的快速发展，隧道施工成为交通建设中较为重要的一部分，在实际的施工过程中，喷射混凝土技术是其中最为常见的技术之一，而在喷射混凝土施工的过程中，对其回弹量进行控制是保证施工质量的关键所在。本文结合高铁隧道施工中所出现的问题，来对高铁隧道施工中喷射混凝土回弹率控制技术进行分析。

高铁隧道施工；喷射混凝土；回弹率；控制技术

1 前言

目前我国是高铁隧道工程最多的国家，在实际的高铁隧道施工过程中，可以采用喷射混凝土技术在对隧道进行初期支撑，以此来保证施工进度和施工安全，但是就目前的情况来看，喷射混凝土技术在施工过程中普遍出现回弹率过大的现象，这样的情况不仅会造成原材料的浪费，这就需要在实际的施工中来采取合适的施工材料和施工方法来降低回弹率，以此来提高施工效率，保证施工安全。

2 高铁隧道工程喷射混凝土的工艺选择

一般情况下，最常见的喷射混凝土的喷射形式包括干喷和湿喷，其主要差别在于其中水和添加凝剂的投放时间。对于干喷来说，主要是将相应的物料根据一定的配比进行搅拌之后，然后装到干式喷射机当中，利用其中压缩空气将这些干燥的集料从喷射机中喷出，作用到所需要的位置，在这样的过程中，搅拌好的物料与喷射机喷枪出口的水进行融合，能够提高喷射的速度。湿喷主要是在干喷的基础上，在其中添加相应的速凝剂进行喷射。根据《高速铁路隧道工程施工技术规程》（Q/CR9604-2015）中相关要求得出，隧道均需要实施湿喷工艺，具体的湿喷技术工程流程为：隧道开挖完成后，检查开挖断面的尺寸，将浮渣及受喷面清除干净，设定喷射混凝土的配合比，施工机具准备就为，加入合成纤维或者钢纤维，喷射混合料进行拌合，运输喷射混合料，加入速凝剂，开始喷射混凝土进行岩面封闭，初喷混凝土厚度为4cm，随后打设锚杆、架立钢架、挂钢筋网，随后将初喷面上的粉尘清除干净，复喷至原设计厚度，最后将施工机具清理干净即可。在施工过程中，需要严格按照上述工艺流程进行施工，以便于科学控制喷射混凝土回弹率，提高施工的整体质量。综上所述，在实际的隧道施工过程中，应该根据施工的实际情况，优先选择湿喷工艺[1]。

3 喷射混凝土的回弹机理

混凝土喷射的回弹，从物理学的角度来看，其实就是其中集料颗粒之间的碰撞问题，根据能量守恒公式可以知道，混凝土集料在喷射到相应部分之后没有出现能量损失，也就意味着集料被完全回弹，颗粒在喷射前后的质量和速度没有发生变化。但是在实际情况中，这样的现象是不可能出现的，由于混凝土之间存在着一定的粘附力，集料在喷射到相应位置的时候，由于冲击力的影响，也会产生一定的位移，这些情况都是影响混凝土喷射回弹率的主要因素。如果认定喷射混凝土在喷射过程中所产生的能量被喷射面吸收掉一部分的情况下，根据能量守恒定律，可以得出公式1：

在这个公式当中，f指的是混凝土之前的粘附力，s指的是混凝土在喷射面上所进行的位移距离，根据这个公式也能得出喷射混凝土的回弹率，见公式2：

根据以上两个公式可以知道，在实际的喷射混凝土过程中，要想减少混凝土的回弹率，除了需要根据实际的施工情况选择合适的喷射形式之外，也需要增大混凝土之间的粘附力，增加混凝土在喷射面上的位移距离，在这样的过程中，就需要对喷射混凝土的喷射距离、喷射角度和速凝剂的添加问题进行考虑，以此来在最大程度上降低混凝土的回弹率[2]。

4 高铁隧道施工中喷射混凝土回弹率的控制技术

根据上述可以知道，要想对喷射混凝土的回弹率进行控制，从整体上可以从材料和施工方法等两个方面进行考虑，具体方式体现在以下几个方面：

4.1 控制喷射混凝土回弹率的施工材料控制

要想从施工材料方面对喷射混凝土的回弹率进行控制，主要方法就是需要增大混凝土之间的粘附力，这就需要对其中所添加的各种材料进行控制。对于砂的添加来说，河砂具有较强的粘合性，所以以河砂为首选添加剂，另外在对砂的颗粒级配进行控制的过程中，尽量多使用粗砂，这样才能有效的提高混凝土之间的粘附性。对于水泥的选择来说，需要在保证其强度的基础上，保证水泥有着较快的融合速度和硬化速度，这样不仅能够保证喷射混凝土的整体强度，同时还能快速凝结。减水剂的选择，高铁隧道喷射混凝土的施工需要大量的水泥，减水剂是其中必不可少的一种添加剂，减水剂能够提升混凝土的流动水平，提高混凝土之间的粘合性，以此来减少回弹率。合成纤维在喷射混凝土施工的过程中起到了降低混凝土开裂程度，提升混凝土硬度的作用，合成纤维的连接功能也能使混凝土具有较强的粘合性，以此来减少喷射混凝土的回弹程度。

4.2 控制喷射混凝土的施工措施

合理的施工方式能够在较大程度上对喷射混凝土的回弹率进行控制，其中主要需要注意这两几个方面：首先是水泥与速凝剂的使用，不同速凝剂与不同水泥所产生的的作用具有一定的差异，在这样的情况下，会导致速凝剂的促凝效果产生变化，在这样的情况下，一方面可以选用添加材料较少的水泥，在另外一个方面也可以通过提升速凝剂的添加数量来改变水泥与速凝剂之间的顺应性[3]。另外需要注意在施工中对喷射机的操控，要想减少喷射混凝土的回弹量，也需要对喷射机喷嘴的角度和喷射距离进行考虑，一般情况下，对于湿喷来说，喷射角度在60°以上的时候，喷射混凝土的回弹量较少，另外在这样的角度选择上，随着角度的不断增大，喷射面中混凝土整体呈现出密实的现象，回弹掉落的混凝土比较集中，可以进行再次利用，对于喷射距离的选择来说，一般情况下，喷射距离在1m的时候是一个分界点，在1m以下，回弹率会随着喷射距离的增大而减少，而喷射距离在1m以上的时候，回弹率会随着喷射距离的增大而增大，所以说在实际施工的过程中可以将喷射距离保持在1m左右。