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喷射混凝土如何应用外加剂?

作者:马清浩来源:水泥混凝土外加剂550问 浏览次数: 日期:2012-04-16

喷射混凝土不要或只要半模板,可通过软管在高空狭小工作区间向任意方向施工薄壁结构,工序简单,机动灵活,施工进度快,适用于矿山和地下工程支护,边坡加固,也可用于建筑薄壳屋顶、水池、预应力油罐,加固或修复砖石和混凝土结构。

一、外加剂选择

喷射混凝土应用外加剂的目的在于:

(1)促使混凝土迅速凝结、硬化,有效地抵抗因重力所引起混凝土脱落或空鼓。

(2)提高混凝土的粘结力,减少回弹量,降低工作面粉尘量,增大一次喷射厚度。

(3)提高喷射混凝土的强度和耐久性。

(4)对人体健康无损害。

铝酸盐或硫铝酸盐型速凝剂可用于薄壁结构、建筑结构加固和修复、边坡加固或基坑护壁等。硅酸钠型速凝剂可用于地下工程、堵漏工程、建筑结构修复等。常用的外加剂有:

(一)速凝剂

喷射混凝土应选择与水泥适应性好、凝结硬化快、回弹小、28d强度损失小、低掺量的速凝剂。最早使用的速凝剂有红星一型、711型、阳泉一型等,而这些速凝剂普遍存在碱性大、腐蚀性强、粉尘多、回弹率高、后期强度损失大等缺点。近年来倾向于推广使用碱性较小、回弹率较低、混凝土强度损失少的速凝剂。液体速凝剂粉尘少、回弹率低,应用量逐步增大。

(二)高效减水剂+速凝剂

减水剂与速凝剂复合使用,具有较好的和易性、可输送性和粘聚性,回弹率和粉尘浓度降低,节省水泥用量,减少强度损失,提高混凝土的物理力学性能及耐久性(表1、表2)。减水剂可用非缓凝的NF,FDN等高效减水剂。国外有用聚羧酸高效减水剂、硅灰、无碱速凝剂生产出了低水灰比、高坍落度、高强度、耐久性好的高性能喷射混凝土L12。该混凝土强度达到60MPa,强度损失仅10%,回弹率仅2.3%,与之相对比的硅酸钠速凝剂强度损失为55%。

表1 掺减水剂混凝土与速凝剂混凝土强度比较

表2 回弹率及粉尘浓度对比

(三)早强剂+速凝剂

对既要求速凝,又要求早强的工程,应采取这种外加剂。

(四)增黏剂+速凝剂

增黏剂可用有机增黏剂或硅灰,该复合外加剂能够减少回弹和施工粉尘,提高喷射混凝土质量。

(五)防水剂+速凝剂

在有抗渗要求的场合,用防水剂复合速凝剂不但满足了喷射施工的要求,而且提高了防水能力。

(六)减水剂

对于平缓的岩坡、坝肩等部位,可单掺减水剂,如萘系高效减水剂及木质素磺酸钙。

二、施工技术

喷射混凝土的施工方法是利用喷射机将混凝土在一定的压力下喷射到施工部位,在很短的时间内即能凝结硬化,使被喷射的岩石或结构物得到加强和保护。喷射施工方法又可分为干式和湿式喷射混凝土,通常多使用干法施工。干式是用喷射机压送干拌合料,在喷嘴处加水加压喷出。干式喷射施工时粉尘较大,施工条件较差,喷射到工作面后回弹较大,多时可达到30%左右。湿式是将水灰比为0.45~0.5的混凝土拌合物,输送至喷嘴处加入速凝剂喷出。湿式喷射混凝土施工,可以使工作面附近空气中的粉尘含量降低到2mg/m以下,合乎国家规定的卫生标准,混凝土的回弹可减少到5%~10%,既可改善工作条件,又可降低原材料消耗。它的主要缺点是:混凝土拌合物容易在输送管中凝固和堵塞,造成清洗麻烦。

为改善干喷的缺点,现在将干法的集料在“微潮”状态下(水灰比0.1~0.2)输送到喷嘴处,再加水加速凝剂加压喷出,这也可称为半干法。此法粉尘要小些,回弹率也可降至10%~20%。

三、质量控制

首先,需注意速凝剂等外加剂与水泥的相容性,优先使用硅酸盐和普通硅酸盐水泥,强硫酸盐环境可选用抗硫酸盐水泥,速凝剂在铝含量高的水泥中速凝效果好,矿渣水泥中速凝效果差些。所使用的水泥应新鲜,不得使用过期或受潮结块的水泥。

水泥强度等级应大于32.5,水泥用量以370~420kg为宜,砂率一般为45% ~60%,水灰比以0.4~0.6为宜,不可过大,喷出物不流淌,无干斑,回弹少,色泽均匀即可。为减少回弹并防止物料在管路中的堵塞,石子的最大粒径应小于混凝土输送管道最小直径的1/3,且不大于20mm,一般宜用15mm的石子。砂应为细度模数2.6~3.5的中砂或粗砂,粒径小于0.75mm的砂粒含量应在20%以下。

根据要求的凝结硬化速度决定速凝剂的掺量,常用掺量为2.5% ~4%,掺量太小时,促凝效果不显著,太多时后期强度降低,在满足施工要求时,掺量宜取低限,一般不宜超过8% (视速凝剂品种、施工温度、工程要求而定)。根据不同部位选择外加剂。如喷射顶拱时,复合使用减水剂和速凝剂;喷射边墙、坝肩陡坡等部位时,可减少速凝剂的掺量;坝肩缓坡、平台等部位的可仅掺减水剂。干喷法的干混合料停放时间应尽量短,控制其不超过20min。采用湿法或水泥裹砂喷射法减少粉尘和回弹,提高施工质量,成型后注意湿养护,防止出现裂缝。

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