第21讲-喷射混凝土.pptx

一、喷射混凝土l1、定义、定义l用混凝土搅拌机，将细石混凝土材料和用混凝土搅拌机，将细石混凝土材料和速凝剂，按一定的配合比混合，高速喷速凝剂，按一定的配合比混合，高速喷射到岩壁表面上，并迅速固结成混凝土射到岩壁表面上，并迅速固结成混凝土结构层，从而对围岩起到支护作用。结构层，从而对围岩起到支护作用。l2、特点、特点l粘结力强、密贴性好粘结力强、密贴性好l施作简单、灵活施作简单、灵活l早强，强度增长快、承载及时早强，强度增长快、承载及时l(4)柔性柔性一、喷射混凝土干喷干喷粉尘量大、回弹量大粉尘量大、回弹量大湿喷湿喷潮喷潮喷粉尘量少、回弹量少；易堵管粉尘量少、回弹量少；易堵管干式喷射机干式喷射机湿式喷射机湿式喷射机混合喷射混合喷射(SEC)机械多、工艺复杂机械多、工艺复杂二、喷射工艺SEC法工艺流程水泥裹砂法喷射混凝土水泥裹砂法喷射混凝土SECSEC法法（1 1）工艺）工艺 砂子造壳砂子造壳 （W W1 1）w砂浆系统：砂浆系统：w【部分砂部分砂+第一次加水第一次加水+全部水泥全部水泥】w +第二次加水第二次加水+减水剂减水剂 制制SECSEC砂浆砂浆 （W W2 2 AdAd）混合后喷射混合后喷射 （SECSEC剩余剩余骨料骨料）（2 2）流程）流程 骨料系统：骨料系统：余下的砂余下的砂+石石+速凝剂速凝剂 （3 3）技术要点）技术要点 最佳含水量最佳含水量 总用水量的总用水量的30304040 造壳用砂量造壳用砂量 总用砂量的总用砂量的50506060 SECSEC砂浆的流动度砂浆的流动度 232328cm28cm（4 4）优点）优点 粘结性能良好粘结性能良好 回弹量少回弹量少 粉尘浓度低粉尘浓度低 强度高且稳定强度高且稳定 一次喷射厚度大一次喷射厚度大 涌水时也容易喷敷涌水时也容易喷敷1 1、干喷、干喷干（潮）喷法工艺流程2 2、潮喷、潮喷湿喷法工艺流程 水泥：普通硅酸盐水泥水泥：普通硅酸盐水泥425#425#、400kg/m400kg/m3 3 砂：中、粗砂砂：中、粗砂 石子：碎石、卵石，石子：碎石、卵石，d16mmd16mm 水：污水、水：污水、soso4 41%1%的水、的水、PHPH4 4酸性水酸性水 （纯净的工业用水）（纯净的工业用水）速凝剂：掺量占水泥重量的速凝剂：掺量占水泥重量的2%2%4%4%三、喷射混凝土材料配合比要求配合比要求胶骨比：胶骨比：1 1：4 41 1：4.54.5水灰比：水灰比：0.40.40.50.5 砂率：砂率：45%45%55%55%喷射混凝土配合比参考值喷射混凝土配合比参考值边墙边墙 水泥：砂：石子水泥：砂：石子 =1=1：（：（2.02.02.52.5）：（）：（2.52.52.02.0）拱部拱部 水泥：砂：石子水泥：砂：石子=1=1：2.02.0：（：（1.51.52.02.0）三、喷射混凝土材料1.1.混凝土喷射机混凝土喷射机 干喷干喷 湿喷湿喷四、喷射混凝土机械干（潮）混凝土喷射机喷咀结构15cm水环水环水环水环湿式混凝土喷射机 组成组成 喷枪喷枪 臂的伸缩、回转或翻转机构臂的伸缩、回转或翻转机构 大臂的起落机构大臂的起落机构2.2.机械手机械手机械手 功能功能 喷枪前后俯仰、左右摆动或画圈喷枪前后俯仰、左右摆动或画圈 臂杆伸缩、升降或旋转臂杆伸缩、升降或旋转 优点优点 改善劳动条件改善劳动条件 降低回弹，减少粉尘降低回弹，减少粉尘 提高喷砼质量提高喷砼质量2.2.机械手机械手3.3.三联机三联机 料仓料仓 水泥仓水泥仓 砂料仓砂料仓 喷射机喷射机 机械手机械手 石料仓石料仓三联机（砼喷射车）1.1.喷射作业风、水压控制喷射作业风、水压控制 风、水压风、水压 风压风压 风源风压应稳定在风源风压应稳定在0.40.40.65MPa0.65MPa 水压水压 比输料管风压高比输料管风压高0.10.10.15MPa0.15MPa 系统水压应大于系统水压应大于0.4MP0.4MP五、喷射混凝土施喷要点 喷嘴风压应稳定在喷嘴风压应稳定在0.10.10.25MPa0.25MPa喷射砼作业2、喷射顺序喷射顺序 原则原则 分段、分部、分块、自下而上，先墙分段、分部、分块、自下而上，先墙后拱后拱 分区分区 基本段长基本段长:6m:6m 分三小段长分三小段长:2m:2m、高、高:1.5m:1.5m喷射分区及喷射顺序喷射分区及喷射顺序 要点要点 喷头均匀缓慢地按顺时针方向作螺旋喷头均匀缓慢地按顺时针方向作螺旋形移动形移动 绕圈直径为绕圈直径为202030cm30cm3、距离和角度距离和角度 距离：距离：0.80.81.2m1.2m 角度：垂直或稍微向刚喷射部位倾斜角度：垂直或稍微向刚喷射部位倾斜4、喷射厚度喷射厚度部位部位掺速凝剂掺速凝剂不掺速凝剂不掺速凝剂边墙边墙7 710105 57 7拱部拱部5 56 63 34 40.80.81.2m1.2m7 710cm10cm喷枪喷枪受受喷喷面面1010 分层喷射，分分层喷射，分23层喷射，复喷层喷射，复喷 在上一层砼终凝（在上一层砼终凝（15153030分钟）后喷分钟）后喷射完毕射完毕 从喷完到下一循环放炮的时间间隔，从喷完到下一循环放炮的时间间隔，应不小于应不小于4 4小时小时5、喷射厚度控制、喷射厚度控制 埋设混凝土厚度标志埋设混凝土厚度标志 外露锚杆长度、预埋锚钉、铁钉外露锚杆长度、预埋锚钉、铁钉3.3.回弹物料的回收、利用回弹物料的回收、利用 重新搅拌后喷射重新搅拌后喷射 浇灌普通混凝土结构浇灌普通混凝土结构 浇灌预制构件浇灌预制构件 掺入量不宜大于掺入量不宜大于1515 不宜用于喷射拱顶不宜用于喷射拱顶4.4.养护养护 终凝后终凝后2h2h起即应开始洒水养护起即应开始洒水养护 保持喷射砼表面湿润状态保持喷射砼表面湿润状态 养护期不得少于养护期不得少于1414昼夜昼夜六、六、喷射砼质量检查喷射砼质量检查 强度强度 抗压强度试验抗压强度试验 应满足合格条件：平均值应满足合格条件：平均值 C18C18 特殊设计要求特殊设计要求 抗拉强度抗拉强度 喷射砼与岩面的粘结力喷射砼与岩面的粘结力 抗掺性抗掺性 厚度厚度 插针法或凿孔法插针法或凿孔法 长度大于设计厚度长度大于设计厚度5cm5cm 合格条件合格条件 6060以上不小于设计厚度以上不小于设计厚度 其余均不小于设计厚度其余均不小于设计厚度1/21/2 钢筋网喷砼最小厚度应不小于钢筋网喷砼最小厚度应不小于6cm6cm 纵、横向纵、横向1 12m2m设一根设一根（二）钢纤维喷射混凝土（二）钢纤维喷射混凝土SFRCSFRC法法 当当NATMNATM在世界各地普遍推广应用的时候，在世界各地普遍推广应用的时候，在北欧另一种隧道设计施工流派也逐步建立，在北欧另一种隧道设计施工流派也逐步建立，它就是它就是挪威隧道施工工法挪威隧道施工工法（NTMNTM）。）。其中，其中，9393年落成的年落成的Gjoslavik Gjoslavik 地下冰球馆地下冰球馆（长（长91m91m、宽、宽61m61m、高、高25m25m），是挪威法施工的），是挪威法施工的典型实例，典型实例，SFRCSFRC厚度仅厚度仅10cm10cm。这种工法的最大这种工法的最大特点特点：采用湿喷钢纤维采用湿喷钢纤维砼（砼（SFRCSFRC）作为永久衬砌）作为永久衬砌。1.1.钢纤维（钢纤维（SFSF）性能）性能 平直型、书钉型平直型、书钉型 几何形状几何形状 直径：直径：d=0.25-0.4 L=d=0.25-0.4 L=（20-3020-30）mmmm L/d=50-60 L/d=50-60，书钉型钢纤维L L 国外产品国外产品 比利时：贝卡尔特比利时：贝卡尔特 挪威：挪威：EEEE 德国：哈瑞克丝德国：哈瑞克丝 国内产品国内产品 嘉兴：七星嘉兴：七星 杭州：东岳杭州：东岳d d项目项目抗拉强度抗拉强度MPaMPa抗弯强度抗弯强度MPaMPa抗冲击抗冲击（次）（次）抗拉拔强度抗拉拔强度MPaMPa素喷射素喷射混凝土混凝土28.428.44.84.8101040406.96.9 钢纤维钢纤维喷射混喷射混 凝土凝土46.846.86.96.97.67.6 10010050050012.412.4钢纤维喷射混凝土强度指标钢纤维喷射混凝土强度指标2.2.优点优点 韧性、抗冲击性、抗裂性显著提高；韧性、抗冲击性、抗裂性显著提高；塑性破坏，裂缝后仍有一定的承载塑性破坏，裂缝后仍有一定的承载力；力；良好粘结性，回弹降低。良好粘结性，回弹降低。3.3.应用范围应用范围 承受强烈震动，冲击荷载的结构物的构筑，也适承受强烈震动，冲击荷载的结构物的构筑，也适用于要求耐磨，较高强度和韧性的工程用于要求耐磨，较高强度和韧性的工程也可用于软弱破碎围岩隧道的初次支护也可用于软弱破碎围岩隧道的初次支护龄期（龄期（h h）素喷射混凝土素喷射混凝土（MPaMPa）钢纤维喷射混钢纤维喷射混凝土（凝土（MPaMPa）2 20.0040.0040.0270.0274 40.0180.0180.0590.0598 80.1140.1140.1970.19724243.8163.8164.9974.997727211.0911.0912.3112.3112012013.9513.9515.7215.7216816815.7815.7817.4217.42钢纤维喷射混凝土和素喷射混凝土早期强度的比较钢纤维喷射混凝土和素喷射混凝土早期强度的比较 4.SFRC4.SFRC的材料与配比的材料与配比 水泥水泥 砂子砂子 C42.5C42.5以上的普通硅酸盐水泥，以上的普通硅酸盐水泥，380-450kg，可掺，可掺入入810的硅粉的硅粉 砂砂率以率以65657070为佳为佳 石料石料 最大粒径最大粒径8 812mm12mm 干净中干净中粗粗砂砂 满足小于满足小于SFSF长长2/32/3，且小于构件尺寸，且小于构件尺寸1/41/4 钢纤维及掺量钢纤维及掺量 水灰比水灰比 体积率：体积率：1 11.51.5，8080120Kg/M120Kg/M3 3 不得超过不得超过0.550.55 坍落度坍落度 以以100100mmmm左右为宜左右为宜 贝卡尔特贝卡尔特ZP308ZP308：353550Kg/M50Kg/M3 3 0.450.450.50.5 外加剂外加剂 减水剂：水泥用量的减水剂：水泥用量的0.70.71 1 速凝剂：水泥用量的速凝剂：水泥用量的3 34 4材料材料细骨料钢纤维喷射混细骨料钢纤维喷射混凝土（凝土（kg/mkg/m3 3）9mm9mm骨料钢纤维喷射混骨料钢纤维喷射混凝土（凝土（kg/mkg/m3 3）水泥水泥446446558558445445砂子砂子16791679148314838808806976979mm9mm骨料骨料700700875875钢纤维钢纤维39391571573939150150水灰比水灰比0.40.40.450.450.40.40.450.45钢纤维喷射混凝土的配合比钢纤维喷射混凝土的配合比5.SFRC5.SFRC的施工工艺的施工工艺 配料拌和配料拌和 强制式搅拌机拌和强制式搅拌机拌和 基底表面处理基底表面处理 可使用高压风或高压水可使用高压风或高压水 拌和时间不小于拌和时间不小于5min5min 保持受喷面适当湿度保持受喷面适当湿度 喷射距离喷射距离 喷射角度喷射角度 0.60.61.8m1.8m 喷咀与受喷面之夹角不得小于喷咀与受喷面之夹角不得小于6060 工作风压工作风压 开机：开机：0.5MPa0.5MPa左右左右 1 11.5m1.5m为佳（实践中）为佳（实践中）原则：垂直于受喷面原则：垂直于受喷面 正常工作：正常工作：0.4MPa0.4MPa左右左右1 11.5m1.5m10cm10cm6060喷枪喷枪受受喷喷面面 喷射厚度喷射厚度 拱部：拱部：5 58cm8cm 钢纤维投料钢纤维投料 可与粗细骨料一起投入，注意应均匀。可与粗细骨料一起投入，注意应均匀。边墙：边墙：10cm10cm以上以上 配备专用振动筛，以免结团。配备专用振动筛，以免结团。1 1、构造、构造 环向筋：受力筋环向筋：受力筋 （主筋：（主筋：1212）纵向筋：构造筋纵向筋：构造筋 （661010）mmmm 网格：（网格：（1515151530303030）cmcm2 2、施工、施工 （1 1）先喷混凝土，再挂网，再喷混凝土）先喷混凝土，再挂网，再喷混凝土 （2 2）钢筋网挂设于锚杆上，或预埋锚钉上）钢筋网挂设于锚杆上，或预埋锚钉上（三）钢筋网喷射混凝土(四)钢拱架支护施工1 1、适用条件、适用条件自稳时间很短的自稳时间很短的、级围岩隧道，浅埋、级围岩隧道，浅埋、偏压隧道，需要尽早提高初期支护的强度和偏压隧道，需要尽早提高初期支护的强度和刚度刚度砂卵石、土夹石地层，大面积淋水地段，砂卵石、土夹石地层，大面积淋水地段，以及为了抑制围岩的大变形需要增强支护抗以及为了抑制围岩的大变形需要增强支护抗力力需要超前支护，用钢架作超前锚杆的支承需要超前支护，用钢架作超前锚杆的支承构件构件1.1.型钢钢架型钢钢架 型式型式：工字型钢、：工字型钢、H H型钢、槽钢、型钢、槽钢、U U型型钢、钢管及钢轨。钢、钢管及钢轨。适用适用：现场只有十分必要时才使用现场只有十分必要时才使用钢拱架构造2.2.格栅钢架格栅钢架视频演示视频演示型钢钢架钢格栅格栅格栅小导管预注浆小导管预注浆3、施工要点施工要点（1 1）钢拱架的截面高度应与喷射砼厚度相适）钢拱架的截面高度应与喷射砼厚度相适应，一般为应，一般为101018cm 18cm，最大不超过，最大不超过20cm 20cm，且且 要有一定保护层。要有一定保护层。（2 2）应）应尽可能多地与锚杆露头及钢筋网焊尽可能多地与锚杆露头及钢筋网焊接，以增强其联合支护效应。接，以增强其联合支护效应。（3 3）喷）喷射混凝土时，应注意将钢拱架与岩射混凝土时，应注意将钢拱架与岩面之间的间隙喷射密实。面之间的间隙喷射密实。（4 4）钢拱架架立）钢拱架架立 纵向间距一般为纵向间距一般为0.751.2m 钢架之间设钢架之间设2022mm的纵向钢拉杆的纵向钢拉杆思考题 怎样实现喷射砼的全面机械化作业？喷射钢纤维混凝土的有什么要求，其施喷作业的要点有哪些？