混凝土湿喷工艺的应用

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混凝土湿喷工艺的应用

摘 要:本文结合混凝土湿喷技术在隧道工程的使用过程,对干、湿喷混凝土施工的各项指标进行了对比,并说明了两种喷射混凝土施工工艺的优、缺点。

关键词:混凝土 湿喷 回弹量 施工 应用

1.现状调查
  根据国家相关部门对环保方面的日益加强,在隧道的施工中各建设单位及施工单位均加强了对隧道内施工环境的要求,尽力降低隧道内的污染程度,降低职业病的发生率。因此在隧道的喷射混凝土施工工艺上湿喷技术将逐步被推广应用。
  但在实际施工过程中湿喷工艺的应用较难推广,具体因素如下:
  1) 湿喷设备一次性投入较大,设备较干喷设备多投入近20倍;
  2) 设备占用空间较大,在隧道内操作麻烦;
  3) 故障处理困难,特别是堵管后处理时间长;
  4) 日常的维护比较麻烦,干喷机在作业完成后仅需要简单的清理即可,湿喷机必须认真清理干净;
  5) 湿喷机机身较干喷机高,增加劳动量;
  根据以上的种种原因,使没有使用过湿喷工艺的单位对这种施工工艺敬而远之,而继续采用原始的干喷工艺,而忽略了干喷工艺的种种弊端,如:施工环境极差、对施工人员身体危害大、混凝土回弹量大、喷射的混凝土强度低、喷浆机配件消耗多等问题。
2.湿喷工艺
  2.1 机械选型
  目前市场的喷浆设备较为繁多,能用于湿喷工艺的有两种类型:专用的湿式喷浆机和干湿两用喷浆机,通过在使用中的对比,干湿两用喷浆机在使用过程中故障率高,对施工影响大,而专用的湿式喷浆机只要在使用完毕后及时清理即可保证使用率,并且操作简单,经过必选选用的湿喷设备为成都岩峰科技发展有限公司生产的TK500型湿喷机,生产能力4~4.5m3/小时,需要的工作风压为0.2~0.5Mpa,耗风量大于10m3/min。
  在熟练工人的操作下,两台TK500型湿喷机的生产量与三台干喷机的生产量相当,因此对施工进度影响不大。
  2.2 混凝土配合比
  水泥用量,湿式喷射混凝土的水泥用量最好控制在420~460kg/m3,本项目的水泥用量为445 kg/m3;水灰比的控制:水灰比一般控制在0.4~0.45为宜,本项目采用的水灰比为0.39,坍落度控制在70~90mm之间,根据现场试验表明:水灰比太小,会产生粉尘大、回弹量多、粘结力低、喷层会产生干斑、砂窝等现象,严重影响喷混凝土的密实性。而水灰比若太大,又会影响喷射混凝土的强度,喷射的混凝土呈流淌状,回弹量更大,且喷射的效果差。
  2.3 速凝剂添加
  TK500型湿式喷浆机的速凝剂是通过湿喷机自动计量泵按规定量进行添加,施工过程中可根据受喷部位适当调节速凝剂参量,这样既可以保证喷砼质量,又可以降低速凝剂的成本消耗。喷射时速凝剂的掺量:由于湿喷采用的液体速凝剂成本较高,速凝剂的参量根据喷射部位进行调整,边墙采用2%的速凝剂参量,拱部采用4~5%的速凝剂掺量。
  2.4 湿喷施工工艺
  1) 混凝土必须符合:最大粒径不超过15mm和坍落度严格控制在70~90mm范围内的规定。
  2) 检查液体速凝剂数量和质量,不够时需添加;如发现速凝剂中有少量沉淀,可人工进行搅拌,以保持液体速凝剂混合均匀,但沉淀过多时不能使用。温度低于零度时,需采取加温措施防止液体速凝剂结冰。
  3) 转动计量泵调节旋钮,使速凝剂添加比例达到混凝土配合比设计要求,可根据受喷面位置进行适当调整。
  4) 将速凝剂吸管插入速凝剂容器中,启动计量泵,打开速凝剂辅助风阀,待喷嘴处有速凝剂时停计量泵。
  5) 开机后,注意观察工作风压表数值的变化,并根据喷嘴出料情况调整主风阀开度以控制高压风量和风压。
  6) 喷射手在操作喷嘴时,应尽量使喷嘴与受喷面垂直,距离在0.8~1.2m范围内(与风压有关),喷混凝土应分片自下往上喷射,喷嘴应均匀地呈螺旋形转动。
  7) 混凝土供料一定要连续,喷射途中经常停机易造成混凝土喷嘴处速凝剂通道堵塞和气料混合仓积料严重。
  8) 喷射结束后通知喷射手将喷嘴从受喷面移开,从速凝剂桶中取出速凝剂吸管,放入清水桶中,开启计量泵电机,清洗速凝剂管路。
  9) 向料斗中加水通过喷水清洗气料混合仓和混凝土管道,当喷嘴喷出清水后,移开水管,关主电机,稍后再关主风阀和计量泵,最后关闭速凝剂辅助风阀。
  10) 用清水彻底清洗喷射机表面的混凝土。
  11) 彻底清理气料混合仓和变径管、进料斗中混凝土积料,并用水清洗。

  2.5.3各工艺喷射的混凝土强度对比
  在采用不同喷浆工艺时,我们也对强度方面进行了对比,试验结果如下:
  干喷工艺:采用与潮喷同样的配合比的情况下,设计为C25混凝土,但由于施工工艺问题(加水不均匀、速凝剂参加不匀等原因)造成取样强度均不超过20Mpa;
  潮喷工艺:采用上述表格中的配合比,喷射时水的添加较为均匀,根据现场取样混凝土强度为22~25Mpa;
  湿喷工艺:采用上述表格中的配合比,由于混凝土的拌合均匀,速凝剂添加剂量准确,并添加了高效减水剂,减小了水灰比,喷射混凝土强度根据现场取样强度为31.3~35.4Mpa。
  2.5.4 成本情况
  湿喷工艺采用两台TK500型湿喷机,干喷采用三台PZ-5型干喷机,同样能保证每月相同的施工进度。

  2)每月的设备摊销对比
  每月潮喷使用的PZ-5型喷浆机和湿喷使用TK500型喷浆机的配件消耗及折旧方面的对比:潮喷机的月折旧费为470元,每月的配件消耗为1660元左右,而湿喷机的月折旧费为2630元,每月的配件消耗为1380元左右。每月采用湿喷工艺的机械设备摊销相对于干喷、潮喷工艺多1630元,根据月进度的平均情况,平均到每立方米的机械费用增加为3.11元/立方米。
  3) 结合回弹量计算
   根据施工现场对各种施工工艺对回弹量的统计,各工艺每1m3喷射混凝土成品的实际投入为:干喷为300.2元/m3,潮喷为:282.6元/m3,湿喷为:301.2元/m3
  每喷射一立方米原材料的人工投入为160元/m3,运输为12元/m3,各工艺每1m3喷射混凝土成品的运输及人工投入为:干喷为247.5元/m3,潮喷为:232元/m3,湿喷为:205.7元/m3。
  综上所述:干喷工艺每立方米喷射混凝土成品的实际成本为560元/m3
  湿喷工艺每立方米喷射混凝土成品的实际成本为522.2元/m3
  湿喷工艺相对于干喷工艺节省人力、物力,实际成本较低,在相对于地材价格较高的地域采用湿喷工艺更有助于喷射混凝土的成本控制。
3 结论与建议
  通过对成本方面、施

工现场的环境质量及喷射混凝土的施工质量三方面的对比已能充分说明湿喷混凝土的优越性。
  3.1 湿喷混凝土采用专用的喷射设备,混凝土的混合料是在拌合站按需要的坍落度进行拌合的,喷射混凝土的时候喷射机及喷嘴处都几乎不产生粉尘,对作业环境情况有极大的提高;
  3.2 湿喷混凝土的混合料是在拌合站按试验要求进行拌合的,采用混凝土运输车辆进行运输,直接进入喷射机,不用现场加水,较易控制混凝土的质量,保证了混凝土施工的强度;
  3.3 采用湿式喷射工艺的喷射混凝土质量好,喷后混凝土表面光亮、平整,混凝土的抗压强度较高;
  3.4 通过在隧道内的施工情况看,在富水地段采用湿喷工艺时,回弹量较大;建议在富水地段采用潮喷或干喷工艺,以降低回弹量;
  3.5 隧道内出现险情时,建议采用干喷或潮喷及时进行喷射混凝土的施工,便于及时控制险情或降低危害。