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水利水电工程湿喷混凝土技术应用

时间:2011-05-19 阅读次数:

    


   1.国内湿喷混凝土发展过程

  1985年,云南鲁布革水电站厂房洞室群开挖支护施工中,由挪威专家负责技术咨询,提供ROBOCON混凝土喷车、平台车等施工设备,并按新奥法原理,对支护设计进行了大量优化,对施工人员组织了培训和技术指导。湿喷混凝土新技术,在电站地下厂房、主变室、尾水闸门室,尾水洞及施工支洞中得到了全面应用。混凝土网喷厚一般为15cm,素喷厚5~10cm。两台ROBOCON湿喷混凝土车先后在云南鲁布革水电站、漫湾电站导流洞、广州抽水蓄能电站、浙江天荒坪抽水蓄能电站施工中发挥了巨大作用。

  1998年,云南大朝山水电站工程引进了瑞士阿利瓦公司生产的Aliva-500喷车,该喷车特点是干、湿喷两用。在大朝山水电站地下厂房长尾水隧洞施工中发挥了重要作用。

  2.湿喷混凝土机械介绍

  目前,国产干喷及水泥裹沙喷射混凝土机械种类较多,已日趋成熟,方便实用,但湿喷混凝土机械国产尚无可靠设备,现将进口的ROBOCONAliva两种喷车作一介绍。

  ROBOCON湿喷车湿喷混凝土最大粒径为5mm,实际上是喷砂浆,其水泥单耗在480kg/m³(人工砂)以上,成本较高。

  ROBOCON喷车有两套动力设备:车用发动机,在无电源时使用。两个37kw电机,分别为泵送和臂喷提供动力。混时使用,凝土输送为螺旋输送泵,混凝土拌和时可加入常规减水剂,运至施工现场时视情况再加入稠度剂,速凝剂为水玻璃。使用风压0.45~0.60MPa,风量12m³/min,最好使用级配良好的天然河沙,细度模数在2.2~2.9。如果使用人工砂,要增加水泥用量,同时输送泵转子、定子磨损加快,每喷150~250m³要更换一次。砂子级配较差时,回弹量相应增加。喷射范围宽为6m,高为10m。该车的优点是混凝土质量稳定,回弹量仅15%~20%(洞内)。缺点是水泥单耗高,易卡管,输送泵磨损快,成本高。

  Aliva喷车湿喷混凝土骨料最大粒径达15mm,水泥单耗可降至420kg/m³左右,施工方便。

  Aliva-500喷车质量13500kg,喷臂长10.5m,最大喷射高度为边坡13.5m,洞内顶拱15m,全液压360º喷射机械手,液态速凝剂可定量调节自动添加,液压主电机功率11kw,混凝土输送采用风压以悬浮方式喷射。湿喷风压0.55~0.65MPa,生产能力10-15m³/h,配20-25m³/min的压风机为宜。该车的优点是使用骨料最大粒径可达15mm,对骨料适应能力强,不易卡管,缺点是使用风压要相对稳定在0.6MPa左右。

  3.配合比

  由于各地砂石骨料的级配及外形差别较大,使用设备性能各异。在此,只能提出参考配合比,并对使用原材料、喷混凝土强度进行一些分析。

  ROBOCON喷车使用人工砂、525号普通水泥,掺减水剂的常用配合比为W:C:S=0.48:1:3.5,水泥单耗量480~520kg/m³。回弹量:边墙14%~18%;顶拱18%~25%

  Aliva-500喷车使用人工砂、525号普通水泥,上海麦斯特厂生产的TCC766液态速凝剂和SG稠度剂,其配合比为W:C:S:G=0.5:1:3:0.8,水泥单耗450kg/m³。回弹量:边墙15%~20%;顶拱25%~30%。以上配合比混凝土28d强度可确保在25MPa以上,加钢纤维后可达30MPa以上。

  喷射混凝土和泵送混凝土对骨料的要求基本相同,必须具备良好的和易性,以便输送和减少回弹。如果使用级配良好的天然河沙,混凝土水泥单耗可降到350kg/m³,使用人工砂为450kg/m³以上,甚至520kg/m³。为改善混凝土的和易性,必须使用减水剂(或稠度剂),锚喷支护对早期强度要求高。因此,以使用425号普通水泥或早强水泥为宜,也可使用525号以上的矿碴水泥。

  在所用骨料合格的前提下,影响喷混凝土质量的主要因素有3点:水泥单耗;速凝剂掺量;风压。

  湿喷混凝土的水泥单耗,只要能满足和易性要求,混凝土28d强度一般能达到25~38MPa;大多数速凝剂对混凝土强度均有影响,如果掺量偏大,其强度将会大幅度降低,因此,速凝剂掺量必须准确,如果风压偏小,将会影响混凝土的密实度,降低生产能力和卡管。其次是喷头距岩面的距离和角度,施喷时,喷射方向尽可能垂直岩面,距岩面0.8~1.2m为宜。

  4.干、湿喷优缺点

  干喷混凝土的优点是设备小,便于布置,不易卡管,成本低。缺点是混凝土强度波动大,回弹量大,粉尘多,不适合地下工程。

  湿喷混凝土的优点是强度稳定,质量可靠,回弹小,粉尘少,地下、地面均适用。缺点是成本高,对骨料的级配和表面体型要求高。

  5.湿喷混凝土施工

  5.1施工程序

  洞内网喷混凝土施工程序为:开挖验收松动岩块撬除冲洗岩面素喷3~5cm→锚杆造孔安装挂网喷至设计厚度养护。

  5.2施工方法

  所用骨料、水泥、外加剂必须是合格料,称量要准确。现场可根据塌落度大小加入稠度剂,拌和后的混凝土超过1h不能使用。速凝剂掺量要严格控制。喷射顺序要先边墙后顶拱由低到高。喷厚10cm,可分两次喷涂,喷头尽可能垂直岩面,角度控制在75º~90º。地质条件差的围岩或遇水会产生塌落的不良地质段,可利用高压风吹冲岩面。钢筋网要紧帖岩面,网与锚杆点焊局部加膨胀螺栓固定,距离偏大会产生混凝土架空现象,并增加回弹量。
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