喷射混凝土的分类研究

　　摘要：喷射混凝土系采用喷射机械将混凝土高速喷射到受喷面上形成混凝土结构。按施工机械不同，喷射混凝土主要分为：干式喷射混凝土和湿式喷射混凝土。
　　关键词：喷射混凝土；干式；湿式
　　一、干法喷射混凝土
　　干法喷射混凝土将水泥、砂子、石子混合料和粉状速凝剂按一定的比例混合搅拌均匀后，在松散、干燥、悬浮状态中，利用干式混凝土喷射机，以压缩空气为动力，经输料管到喷嘴处，与一定量的压力水混合后，变成水灰比较小的混凝土并喷射到受喷面上。如果用专用的快凝锚喷水泥，则可不加速凝剂。该工艺简单、易操作、输送距离长(平均可达150~200m)。但粉尘大、回弹率高是其致命的弱点。
　　1.干法喷射混凝土喷射设备
　　从1909年第一台水泥喷射设备到目前各国所使用的喷射机，大多是干法混凝土喷射机(简称干喷机)。这种喷射机按其工作原理和结构形式的不向，大致有罐体式、螺旋式和转子式等三种类型。罐体式喷射机最典型的是德国法兰克福混凝土喷射机制造公司(BSM公司)生产的从BSM-600型—BSM-606型的系列产品。此类喷射机主要由上罐、下罐、配料盘、动力系统、车架、出料管、供风系统等部分构成。干拌和料通过上钟形阀进入上罐后，操作人员扳动上罐手柄，闭上钟形阀并通入加压气。下钟形阀自动打开，干拌和料落入下罐，经过配料盘将拌和料吹送到料管中去。当进入上罐的拌和物全部进入下罐后，操作人员立刻扳动下罐手柄，关闭下罐钟形阀并排出上罐存气，上钟形阀依靠自重打开，又进入下一个装料循环，如此重复动作以达到连续供料目的。水在喷头处经由水环喷入。此类喷射机结构简单，制造容易，性能良好，易于维护，在五十到六十年代应用较广。但是与后来出现的新型喷射机相比则较为笨重、高大、操作费力，故近年逐渐为新型喷射机所取代。螺旋式喷射机的工作机构主要特点为有一个直立于料斗中央的螺旋输料器，瑞士阿里瓦公司制造的BS-12型喷射机属此类。螺旋式喷射机在使用时首先将干拌和料装入料斗，直立螺旋不停地旋转，拌合料即被提升到螺旋的顶部，在螺旋顶部，由加压风直接将拌和料吹入料管，达到喷射目的。此类喷射机的优点是体积小、上料高度低、连续出料、易于操作、生产能力大。缺点是因为螺旋输料一部分必须密封致使螺旋与筒体易于磨损；消耗功率大、输料距离短；当料斗中存料不多及螺旋磨损太大时还可能造成反喷。此类喷射机的应用较少。
　　2.干喷法材料配合比及参数选择
　　干喷法拌合料的配合比及施工技术参数：水灰比一般0.4~0.5，并辅以现场调节；砂率一般45%-55%，低于或高于此范围时回弹均增大，输料管易堵塞；干拌和料水泥与砂、石的质量比一般为1：4-1：4.5；水泥用量一般400kg加3。研究表明，更多的水泥用量并不能增大喷射混凝土的强度，反而会因为骨料减少，水泥过多，拌合料与水在喷嘴处瞬间混合、水与水泥混合不易均匀，导致水化作用不充分而降低喷射混凝土的强度。喷射输送距离较远，是干喷法的优点之一，水平距离不小于100m，垂直距离不小于30m，一般最大水平输距300m，最大垂直输距100m。喷射生产能力一般可达到3-5m3爪。一次喷射厚度：顶面可达5-6cm，边墙可达7-10cm。正确控制风压对喷射混凝土施工质量非常重要，风压一般控制在0.1~0.2M批a。风压过大，则回弹损失增大，粉尘浓度提高，水泥损失增多，施工环境恶化，喷射混凝土强度降低；风压过小，输运能力减弱，易产生堵管，混凝土密实度降低，附着力减小，回弹损失也增大。
　　二、湿法喷射混凝土
　　湿法喷射是针对干法喷射存在着的粉尘大、回弹率大、水化程度不足等问题而发展起来的喷射混凝土新工艺。湿式喷射混凝土的明显特点是，混凝土混合料在进入喷射机前或在喷射机中加入足够的拌和水，拌和均匀，然后再通过送料软管送至喷嘴喷射到受喷面上。所以，混凝土的水灰比能够准确控制，有利于水和水泥的水化，因而粉尘较小，回弹较少，混凝土均质性好，强度易于保证，但用水量大于干喷法，喷射设备较干喷机复杂，成本较高。
　　1.湿法喷射混凝土喷射设备
　　湿法混凝土喷射机(简称湿喷机)是进行湿法喷射的主要设备。1950年美国首先研制出TRUE型喷射机(即现在艾姆科喷射机的雏型)，采用湿法喷射水泥砂浆并发展到湿法喷射混凝土；之后，德国、日本、澳大利亚、瑞士、法国等也相继进行了湿法喷射及湿喷机械的研究。艾姆科湿喷机是美国艾姆科公司生产的风动湿喷机。其操作方法是将称量和配好的水泥、砂子、石子，由进料口装入有搅拌叶片的罐体内，经水表计量过的水由进水管进入罐体，经过拌和叶片不停地搅拌使拌和料达到均匀后由加压风送吹到下部出料口，以间断的风一料一风状态通过料管送出。在料臂末端喷嘴处经风环再加入辅助风，使喷出之料流达到均匀、松散。艾姆科湿喷机结构简单，可喷坍落度为零的混凝土。不须另考虑拌和问题，有定量料斗及上料机构，料量及水量均能控制因而易于保证质量。并列双罐喷射机是由德国康伯纳斯通用喷射混凝土公司研制成功。所谓并列双罐结构，即两罐间设有转换器，使两罐可以交替工作，达到连续喷射的目的。罐体下部的拨料棍将料拨送到螺旋输送器处后，由环形风喷嘴送出的压风将物料吹入料管。这种湿喷机结构简单，制造容易，可送大骨料(最大粒径30fnm)低坍落度混凝土，生产率较高，送距较大。但机体笨重、高大。湿法喷射与干法喷射的主要区别在于拌和水加入时间和加入方式的不同。干法喷射是在干拌料输送到料管终端的喷嘴处加水；而湿法喷射则是在拌和料进入输料管之前，或在喷射机中，或在加入喷射机之前加水。干喷法中，由于拌和料与水的混合时间极短(喷射速度为76-152耐s)，虽然水是以一定压力喷射到料流中，但仍不可能在如此短时间内使水泥粉体与水充分拌和，因而粉尘是不可避免的。再之，加水量完全靠操纵者凭经验掌握，有较大的离散性，使这个问题更为突出。湿法因拌和时间长，所以比千法有较大的改善，日本青函隧道施工中对干、湿喷做了比较。研究表明，湿法喷射的平均粉尘浓度仅为干法的44%，如果采用喷射式喷射机情况还会更好一些。
　　2.湿法喷射混凝土喷射工艺特征
　　采用湿喷法，混凝土拌合料可充分拌和，有利水泥充分水化，因而混凝土强度较高；水灰比控制较为准确，但用水量、水泥用量大于干喷法，水泥用量一般达50ok咖，；速凝剂一般不能提前加入，应在喷射机之后方可加入；粉尘、回弹量均较低，生产环境状况较好。因为湿法喷射水化作用好，混凝土塑性较好，所以强度指标也有所改善。日本青函隧道和美国赫克拉(HEcLA)采矿公司的试验与实测结果说明，湿法喷射混凝土28d强度比干法可增加约25%~60%。实践表明，湿法喷射的粉尘、回弹量均较低，生产环境状况较好。据澳大利亚和德国的部分资料介绍湿法喷射可使回弹率降至10%以下(所用骨料均在10mm以下)。但采用湿法喷射亦存在如下缺点：工艺、设备比较复杂，因拌和料需先加水拌和，速凝剂的添加需另配专用设备，因此在喷头处需另加辅助风等；喷射机本身要考虑到防止粘料和使其易于清理，由于混合料事前加水，故施工中途不得停机，停喷后要尽快将设备冲洗干净；送料距离短，喷射系统布置需靠近工作面；耗风量大。
　　参考文献
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