高强度喷混凝土的施工工艺

高强度喷混凝土的施工工艺最近几年，以降低成本和提高喷混凝土的功能为目的的高粘性、高强度喷混凝土技术获得了很大的发展。采用高粘性、高强度喷混凝土一方面可以减小衬砌的厚度，甚至取消二次衬砌，又可以改善喷混凝土与围岩的粘结性，提高喷混凝土的密实度，从而改善了喷混凝土的支护功能等。日本从20世纪90年代就开始进行了一系列的施工试验，研究高粘性、高强度喷混凝土的应用，取得了一定的成果。我国在这方面也进行了有成效的工作。如隧道工程局，在小浪底水电地下工程中，就成功地采用了高强度喷混凝土的技术，获得成功。这里所谓的高粘性、高强度喷混凝土是指在喷混凝土中添加各种结合材料、混合剂、石灰石微粉末等而形成的喷混凝土。其技术特性如下。在喷混凝土中添加微粉末，在增加单位粉体表面积的同时，可大幅度地减少剩余水分，因此使各粒子间的结合力增加而提高粘性。添加微粉末的喷混凝土，因粘性的增加，压送变得容易。根据施工试验结果，添加硅灰和石灰石微粉末后使回弹率降低了20%~39%。粉尘发生量降低18%~30%，同时，喷混凝土强度也获得了改善，特别是早期强度，提高较大。表1列出在施工试验中的强度试验结果。表1抗压强度试验结果工点配比拌合一次强度长期强度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各龄期的抗压强度平均值的离散性也变小了，质量更加稳定。从拌合方法看，分批拌合比一次拌合的强度高。高粘性、高强度喷混凝土的配比条件参见表2。表2喷混凝土的标准配比粗骨料最大尺寸mm坍落度范围cm水结合材比（W/（C+SF））%细骨料率S/a%单位水泥用量CKg细骨料（石灰石微粉末）S×%混合剂料速凝剂D×%硅灰（SF）D×%减水剂D×%10~156~1655~6060~65342154~75必要量决定配比的条件如下：结合材采用水泥和硅灰（SF），单位结合材取360kg，硅灰置换5%的结合材。石灰石微粉末置换细骨料混入，置换15%的细骨料。石灰石微粉末应含有95%以上的CaCO3。混合剂采用高效减水剂。各种材料的特征见表3。表3使用材料的特征材料特征水泥普通波特兰水泥比重：3.16比表面积3270m/g细骨料相对密度2.62粗粒率：2.28石灰石微粉末相对密度：2.70比表面积4270m/g硅灰相对密度：2.20比表面积：24.3×10m/g减水剂FTN-30速凝剂T-5粗骨料相对密度：2，64例一寒风山隧道隧道长5432m，为双车道公路隧道。主要地质条件是泥质片岩，埋深较大，最大达900m。采用台阶法施工，无轨运输。为了克服大埋深引起的大变形，在施工中采用了高强度喷混凝土。其主要措施是在喷混凝土中添加硅灰。喷混凝土的设计强度从标准情况的龄期28天的180kgf/cm2，根据不同埋深分别把7d的强度提高到250kgf/cm2、290kgf/cm2。其配比列于表4。表4配比例配比设计基准强度kgf/cm2坍落度cm含气量%细骨料率%W/C单位用量kg/m高性能AE减水剂%CWSif1σ28=1801046259.7360215-C×0.72σ7=2502047059.736021525C×2.53σ7=2902047053.840021525C×2.5在喷混凝土厚度为30~40cm及各种支护手段配合下，通过量测证实收到了控制变形的效果。例二鞍手山隧道在该隧道进行了高强度喷混凝土的试验。试验采用了高强度用的速凝剂和高性能的减水剂。共喷射了350m的试验区间。试验的目标品质列于表5。表5目标品质配比设计基准强度N/mm2目标强度N/mm23h1d28d28天高强度配比（2以上）10以上36以上50N/mm2以前配比5以上18以上试验采用的材料列于表6。表6试验材料材料规格水泥普通波特兰水泥细骨料河砂，相对密度=2.58，FM=2.96粗骨料碎石：Gmax=13mm比重=2.68，FM=5.96速凝剂硫铝酸钙系速凝剂及矾土系速凝剂高性能减水剂PEG（聚乙烯乙二醇脂）系高分子化合物喷混凝土的配比列于表7。表7喷混凝土配比系列W/C%s/a%Gmaxmm单位重量kg/m3WCSGADC×%1-14560.5132034509916730.92-14560.5102034509916531.02-24563.51020345010406031.02-34557.5102034509427021.04-16160.5132203601040705-各种配比的喷混凝土一次强度的试验结果示于图1。用W/C=45%配比的喷混凝土，获得了目标强度σ3hr=2N/mm2以上，σ24hr=10N/mm2以上的高强度。与旧方法比较，24h强度提高了2倍。图1喷混凝土初期强度图2喷混凝土长期强度喷混凝土的长期强度试验结果示于图2。满足了目标强度σ28=50N/mm2以上的要求。7d强度也达到40N/mm2。91d以后的强度也较高。各种配比的喷混凝土和混凝土的强度试验结果示于图3。高强度混凝土比过去的28d强度提高了1.5倍。σ7=35N/mm2，σ91=5