高塑性喷涂混凝土性能研究
1. 喷涂混凝土的种类及其优缺点 1.1钢纤维喷射混凝土
钢纤维混凝土在我国早有应用实例，但由于早期钢纤维质量不过关，搅拌时严重结团，喷射时容易堵管，同时由于干喷工艺对喷射机橡胶板和喷射管磨损严重，因此应用范围受到限制，未能大面积推广。钢纤维主要用于普通浇筑混凝土。掺入钢纤维后,可以提高喷射混凝土的强度，特别是早期强度，但这并不是钢纤维的主要优点，当掺量不大时这种提高并不显著。与普通喷射混凝土相比,钢纤维喷射混凝土主要优点在于：①抗冲击力好,抗震能力强；②抗裂性能好，特别是可以控制裂纹的扩张；③韧性好,吸收变形的能力强。上述优点使得钢纤维喷射维混凝土作为初期支护可取代钢筋网和减薄衬砌厚度。 1.2新型水泥与快凝剂混合混凝土
这种混凝土其水泥的一个突出特征是硫酸铝和石膏两种成分经过最理想的调配，从而加快水泥的硬化速度。它还有很高的流动性，因此当它与快凝剂混合用于混凝土时，混凝土用泵可以很容易压送。混凝土喷涂28d后的强度可达40N/m2，大约为普通高强度混凝土的两倍。该混凝土的早期强度高，而且能长时间保持高强度，故混凝土的喷涂厚度可比使用普通高强度混凝土薄约1/3。用喷涂混凝土时通常产生的粉尘也可减少。因此，可以大大降低混凝土的用量。这种水泥的价格较高，但因能降低壁的厚度，从而可缩小隧道的截面积，因此可降低隧道工程的总造价。 2．喷涂混凝土施工方法 2.1原材料选择
选择原材料的原则是在满足质量要求的前提下，尽可能采购当地材料，以降低工程成本。
水泥：保山博闻科技公司生产的太保山牌425号普通硅酸盐水泥。 砂：为保证喷射混凝土的强度，选用硬质洁净的怒江江砂（中砂），细度模数2.4。
碎石：为防止喷射混凝土时堵管和减少回弹，选用粒径5～20mm的机制碎石，要求连续粒级，保证级配均匀并坚硬耐久。
外加剂：外加剂对混凝土拌合物的性能起关键作用，施工中选用咸阳外加剂厂生产的满天星牌SDS液体速凝剂和SDB-2复合型泵送剂（该泵送剂中加入少量的防水剂）。速凝剂能促使混凝土迅速凝结硬化；泵送剂起减水作用，可以改善混凝土的可泵性，减少了喷射过程中堵管的可能性；防水剂使混凝土具有一定的抗渗能力，能有效控制少量裂隙水的渗出。 2.2配合比确定
喷射混凝土设计等级为C25。在进行配合比设计时，根据湿喷混凝土工艺要求，必须考虑到混凝土的可泵性及混凝土在受喷面上的附着性。实验人员首先在试验室进行配合比筛选，然后进行实地喷射试验。实地喷射试验的主要目的是：（1）观察喷混凝土对受喷面的附着性，即受喷面上的新鲜混凝土是否会塌落；（2）现场喷射混凝土大板，以便试验检测试块强度；（3）测试湿喷混凝土的回弹率；（4）观察混凝土的可泵性。通过多次试验比较，确定配合比如下： 水泥：砂：碎石：水=1.00:1.97:2.22:0.48。
外加剂掺量分别为：速凝剂5%，泵送剂0.8%，每立方米水泥用量424kg。施工中根据砂、碎石的含水率及时调整施工配合比。
2.3 施工机械 2.3.1搅拌站
选用2台双卧轴JS750L强制式搅拌机为主机，电子自动计量，应用工控微机实行半自动化控制，生产率50m3/h。 2.3.2混凝土运输罐
混凝土运输罐容积为6m3，罐体在柴油内燃机带动下可以正转或反转，混凝土在运输过程中正转可以延缓混凝土的凝结时间，罐体反转则向混凝土泵料斗中卸料。
2.4混凝土喷射设备
混凝土喷射设备为成都岩峰湿法混凝土喷射机，湿喷机自配流量泵和仪表以控制液体速凝剂的用量，湿喷机出料能力为6m3/h。混凝土喷射手在自制简易台架上进行喷射作业，混凝土通过湿喷机输送到喷嘴处，再添加速凝剂和高压风把混凝土喷射到岩面上，完成喷射作业。 2.5湿喷混凝土施工工艺 2.5.1混凝土拌制运输
混凝土拌制时按砂→碎石→水泥→水的顺序投料，加入SDB型复合泵送剂后搅拌2min以上，最多不能超过4min。根据现场经验，搅拌时间小于2min，泵送剂在混凝土中分散不均匀，大于4min时可能破坏泵送剂的性能，影响混凝土的拌合质量。
混凝土在通过罐车运输过程中，罐体应保持转动以防止混凝土初凝。 2.5.2混凝土喷射工艺
喷射前用高压风、水冲洗岩面。冲洗时从隧道拱顶开始，按从上到下的顺
序清洗至侧壁底部。试验表明，洁净湿润的岩面与混凝土粘结比较紧密。 喷射混凝土时从隧道最底处开始由下往上喷射，以避免回弹料污染已冲洗干净的岩面，影响喷射混凝土的质量。
喷射操作手的喷嘴到岩面的距离1.0m是固定不变的，所以混凝土喷射质量取决于风压、速凝剂掺量及喷射角度。喷射手应注意观察风、速凝剂、混凝土成股状流体喷出的关系。喷射混凝土时应严格控制风压，风压太小，无法满足喷射混凝土粘结密实要求；风压太大，喷射混凝土一触及岩面（或上一喷层）就会被后续的强大冲击力吹走，二者都会直接造成回弹的增加。速凝剂掺量大时，混凝土瞬间凝结，后喷的混凝土无法渗透镶嵌到前一层混凝土中，就会被回弹掉，喷射时的粉尘也比平时大；速凝剂掺量小时，起不到加快混凝土凝结的作用。速凝剂在喷射侧壁时比拱顶掺量略低一些。喷嘴尽量垂直岩面成90°角，以确保混凝土的密实效果，喷射时可以观察到喷嘴与岩面的角度偏离直角愈多，喷混凝土材料回弹就越大。
喷射混凝土时应根据围岩类别及水文地质情况，确定适宜的初喷层厚度，初喷层厚度过薄，粗骨料不易粘结牢固，会增加回弹量。初喷层过厚，混凝土自身重量超过其内部凝聚力或超过混凝土与岩面的粘结力，就会造成初喷层下坠掉落或形成空壳。根据设计的支护参数及现场施工情况，初喷层厚度确定为4～5cm，初喷10～15min后再继续喷射混凝土至设计厚度。 2.5.3特殊情况下的混凝土喷射工艺
无钢拱架支护，仅挂钢筋网的地段，喷射后混凝土层面有时呈波浪形，喷头垂直于岩面喷射则可使混凝土均匀分布，避免起伏。
设钢拱架的地段，因岩石破碎，混凝土喷射工作显得尤为重要。喷射混凝
土必须从填充拱架和岩面之间的空隙、岩面裂隙开始。喷头沿拱架从拱脚向拱顶移动。钢拱架与围岩之间的空隙必须用喷射混凝土填充密实，对于钢拱架的两侧，必须进行一次或两次补喷，并将钢拱架用混凝土包裹严实（又能确保铺设防水板时圆顺、密贴），使其与喷射混凝土构成整体受力体系。
混凝土掉落部位的补喷，应在10～15min后进行，立即补喷只能引起更大范围的混凝土垮落。
在有水地段，喷射混凝土与岩面的粘结力较差，混凝土垮落严重。喷射前应先设法排除岩石表面的渗漏水，然后进行混凝土喷射作业。 2.6施工中应着重注意的事项
（1）混凝土的拌和质量直接影响喷射效果，施工中应加强原材料检测及混凝土拌和质量的控制。
（2）喷射前必须用水泥浆润滑混凝土湿喷机和送料管，喷射结束后用水冲洗干净管路内残留的混凝土。
（3）喷射手应注意积累不同地质条件下湿喷混凝土施工经验，不断提高操作熟练程度和技术水平。
（4）工班长在喷射混凝土时要注意观察拱腰至拱顶的岩面，加强劳动保护，防止混凝土和岩面的石块在高压喷射混凝土的冲击下垮落伤人。 2.7需要解决的问题
（1）积极探索混凝土湿喷设备的维修保养规律，使之能够保持良好的工作状态。
（2）混凝土堵管后处理费时较多，应继续优化混凝土配合比，避免或减少混凝土堵管现象的发生