工程湿喷混凝土技术交流(一)-.ppt

湿喷技术在我国的发展与应用国家技术发明奖获得者2024/5/21 2024/5/21 周二周二中铁西南院中铁西南院1 11、对喷射混凝土支护作用的认识2、支护技术发展趋势与湿喷技术内涵3、稀薄流湿喷机关键技术4、湿喷技术工艺特征5、湿喷综合成本分析6、喷射混凝土应用范围与发展趋势目录 2024/5/21 2024/5/21 周二周二中铁西南院中铁西南院2 21 1 1 1、对喷射混凝土支护作用的认识、对喷射混凝土支护作用的认识、对喷射混凝土支护作用的认识、对喷射混凝土支护作用的认识NATM的技术基础新奥地利隧道修建方法（简称新奥法）遵循这样一个原理，即主动地使隧道围岩（岩土体）成为环状承载“结构”的一部分。软岩隧道控制变形，形成承载环2024/5/21 2024/5/21 周二周二中铁西南院中铁西南院3 31 1 1 1、对喷射混凝土支护作用的认识、对喷射混凝土支护作用的认识、对喷射混凝土支护作用的认识、对喷射混凝土支护作用的认识硬岩隧道关键块体稳定 镶嵌 咬合2024/5/21 2024/5/21 周二周二中铁西南院中铁西南院4 41 1 1 1、对喷射混凝土支护作用的认识、对喷射混凝土支护作用的认识、对喷射混凝土支护作用的认识、对喷射混凝土支护作用的认识喷射混凝土发挥特殊作用的三个条件与围岩密贴(黏结强度)及时性(控制围岩松弛与变形)一定厚度(结构作用)喷射混凝土力学性能特征基准强度早期强度(3h,8h,1d)(控制围岩松弛与变形)黏结强度(抗剪、抗拉）（共同变形）2024/5/21 2024/5/21 周二周二中铁西南院中铁西南院5 51 1 1 1、对喷射混凝土支护作用的认识、对喷射混凝土支护作用的认识、对喷射混凝土支护作用的认识、对喷射混凝土支护作用的认识 喷混凝土支护，在地下工程中占据十分重要的位置，这是大家公认的。它不仅是初期支护的主要构件，也逐渐成为永久支护的重要构件。许多国家都把提高喷混凝土的性能、技术放在十分重要的位置。日本土木学会2005年公布的“隧道喷混凝土指南”、挪威隧道学会的1999年的“喷混凝土岩石支护”、欧洲共同体的有关喷混凝土性能的规定以及我国国标GB50086-2001等，都说明了这个问题的重要性。2024/5/21 2024/5/21 周二周二中铁西南院中铁西南院6 62 2 2 2、支护技术发展趋势与湿喷技术的内涵、支护技术发展趋势与湿喷技术的内涵、支护技术发展趋势与湿喷技术的内涵、支护技术发展趋势与湿喷技术的内涵2.1支护技术发展趋势复合衬砌成为主流单层衬砌将得到发展喷射混凝土设计基准强度将提高环保要求将越来越严2020中国的工程技术常规混凝土由C20-C30提高到C40-C60高强混凝土由C50-C80提高到C60-C100发展纤维混凝土和高性能混凝土重视混凝土耐久性指标2024/5/21 2024/5/21 周二周二中铁西南院中铁西南院7 7超级减水剂超级减水剂水灰比水灰比 0.4干喷干喷粉状速凝剂粉状速凝剂 强碱强碱硅粉硅粉干喷干喷液体速凝剂液体速凝剂碱性碱性湿喷高性能湿喷高性能湿喷低掺量低掺量液态速凝剂液态速凝剂钢纤维钢纤维无碱速凝剂无碱速凝剂硅粉浆液钢纤维增强水灰比 0.43机械手70sLate 80s80/90s90s95200080s喷混凝土技术的发展品质环境 劳保生产率机械化2.22.22.22.2、喷射混凝土技术的发展、喷射混凝土技术的发展、喷射混凝土技术的发展、喷射混凝土技术的发展2024/5/21 2024/5/21 周二周二中铁西南院中铁西南院8 8湿喷是趋势ITA 1996年统计资料日本2002年统计干喷2.4%湿喷97.6%喷混凝土岩石支护技术规范1999 前言：“在1993年版2.2节中关于干喷设备条文本规范已删除，因为在挪威干喷已很少采用。”2.22.22.22.2、喷射混凝土技术的发展、喷射混凝土技术的发展、喷射混凝土技术的发展、喷射混凝土技术的发展2024/5/21 2024/5/21 周二周二中铁西南院中铁西南院9 92.22.22.22.2、喷射混凝土技术的发展、喷射混凝土技术的发展、喷射混凝土技术的发展、喷射混凝土技术的发展喷射混凝土技术发展的推动因素喷射混凝土技术发展的推动因素推动因素推动因素主要影响因素主要影响因素指标与要求指标与要求质量控制要求质量控制要求水灰比水灰比按配合比设计准确控制按配合比设计准确控制速凝剂速凝剂按设计准确控制，并向无碱速凝剂发展按设计准确控制，并向无碱速凝剂发展回弹回弹回弹影响附着配合比，要求回弹影响附着配合比，要求20%20%环境控制环境控制粉尘与作业环境粉尘与作业环境国标要求国标要求10mg/m10mg/m3 3安全要求安全要求喷射混凝土质量喷射混凝土质量安全要求越来越高，正逐步体现以人为本的安全理念安全要求越来越高，正逐步体现以人为本的安全理念回弹控制回弹控制成本与质量成本与质量材料消耗与附着配合比材料消耗与附着配合比混凝土技术发展混凝土技术发展技术标准不断提高技术标准不断提高国外喷射混凝土标准已国外喷射混凝土标准已C30C30以上以上高性能混凝土技术的发展高性能混凝土技术的发展主要控制指标是耐久性主要控制指标是耐久性复合混凝土材料复合混凝土材料需要解决合成纤维的飘逸问题和外加剂均匀混合技术需要解决合成纤维的飘逸问题和外加剂均匀混合技术衬砌结构发展衬砌结构发展复合衬砌复合衬砌喷射混凝土是永久衬砌结构的重要组成部分喷射混凝土是永久衬砌结构的重要组成部分单层衬砌单层衬砌要严格进行品质管理与控制，耐久性要求要严格进行品质管理与控制，耐久性要求隧道施工隧道施工技术发展技术发展支护作业机械化支护作业机械化隧道施工机械化程度越来越高，施工进度与劳动强度隧道施工机械化程度越来越高，施工进度与劳动强度施工进度与工期要求施工进度与工期要求建设周期越来越短建设周期越来越短社会经济发展社会经济发展环境保护立法环境保护立法以人为本，科学发展观与构建和谐社会的要求以人为本，科学发展观与构建和谐社会的要求2024/5/21 2024/5/21 周二周二中铁西南院中铁西南院10102.32.32.32.3、湿喷技术的内涵、湿喷技术的内涵、湿喷技术的内涵、湿喷技术的内涵从根本上解决粉尘问题-矽肺病可建立质量保证体系,对喷层质量实施有效控制 平均强度、匀质性、密实性（抗渗与耐久）、黏结强度 （对水灰比、配合比、速凝剂的控制）充分享受混凝土技术发展成果，发展复合材料技术发展高性能喷射混凝土技术（工艺基础）发展绿色喷射混凝土技术发展单层衬砌技术实现隧道快速作业、喷射混凝土施工机械化、混凝 土制备商品化的工艺基础湿喷并不只是一种工艺的选择，也并不只是单纯追求粉尘和回弹的降低，而是一种新的喷射混凝土技术体系 这是岩锋企业使命的思想基础2024/5/21 2024/5/21 周二周二中铁西南院中铁西南院1111环境与劳动保护粉尘与矽肺病干喷:水泥以游离态颗粒形式存在,在搅拌、运输、上料以及机旁(结合面、余气口)、喷嘴处产生大量粉尘湿喷:水泥以浆体形式存在,除喷嘴处在水雾中有少量水泥颗粒外,基本无粉尘水泥主要成分是:SiO2对人体非常有害提倡科学发展观,构建活谐社会,人人有责,从我做起!体现“以人为本”的现代人文关怀精神2.32.32.32.3、湿喷技术的内涵、湿喷技术的内涵、湿喷技术的内涵、湿喷技术的内涵-粉尘粉尘粉尘粉尘2024/5/21 2024/5/21 周二周二中铁西南院中铁西南院1212品质管理与质量控制混凝土质量指标:平均强度平均强度.匀质性离散性、标准差.密实度抗渗性水灰比速凝剂射流密实过程速凝剂添加-干喷干喷:喷射手人工喷射手人工(阀门阀门)变量变量(喷射管料流喷射管料流)不可控不可控湿喷湿喷:设备设备(搅拌机搅拌机)自动自动定量定量(搅拌量搅拌量)完全可控完全可控可以建立质量控制体系可以建立质量控制体系水灰比水灰比-干喷干喷:粉状粉状,粗放计量粗放计量(人工抛洒人工抛洒),),混合不匀混合不匀湿喷湿喷:液态液态,计量泵准确计量计量泵准确计量,喷嘴射流混合喷嘴射流混合水灰比不但关系着混凝土强度水灰比不但关系着混凝土强度,也关系着混凝土也关系着混凝土密实性和耐久性密实性和耐久性,是混凝土品质的决定性参数是混凝土品质的决定性参数2.32.32.32.3、湿喷技术的内涵、湿喷技术的内涵、湿喷技术的内涵、湿喷技术的内涵-质量控制体系质量控制体系质量控制体系质量控制体系2024/5/21 2024/5/21 周二周二中铁西南院中铁西南院13132.32.32.32.3、湿喷技术的内涵、湿喷技术的内涵、湿喷技术的内涵、湿喷技术的内涵-质量控制体系质量控制体系质量控制体系质量控制体系水灰比与水泥石结构化学结合水：0.227化学结合水凝胶水：0.38常规条件下满足工作度：.442024/5/21 2024/5/21 周二周二中铁西南院中铁西南院1414图3-24 硬化水泥浆体渗透性与水灰比的关系（93%水化度）硬化水泥浆体（93%水化度）的渗透性水灰比关系存在临界区域2.32.32.32.3、湿喷技术的内涵、湿喷技术的内涵、湿喷技术的内涵、湿喷技术的内涵-质量控制体系质量控制体系质量控制体系质量控制体系2024/5/21 2024/5/21 周二周二中铁西南院中铁西南院1515保证喷射混凝土匀质性 匀质性指标是混凝土从小生产方式向工业化大生产转变的象征；是普通混凝土技术向高性能混凝土发展的关键。2.32.32.32.3、湿喷技术的内涵、湿喷技术的内涵、湿喷技术的内涵、湿喷技术的内涵-匀质性匀质性匀质性匀质性保证率与平均强度2024/5/21 2024/5/21 周二周二中铁西南院中铁西南院1616干喷-混凝土强度波动欧洲规范（EFNARC）7.3“对于干喷工艺难于预设水灰比。实际水灰比一般在0.350.5的范围内波动。”经估算，相应强度波动可达15MPa以上2.32.32.32.3、湿喷技术的内涵、湿喷技术的内涵、湿喷技术的内涵、湿喷技术的内涵-匀质性匀质性匀质性匀质性2024/5/21 2024/5/21 周二周二中铁西南院中铁西南院17172.32.32.32.3、湿喷技术的内涵、湿喷技术的内涵、湿喷技术的内涵、湿喷技术的内涵-匀质性匀质性匀质性匀质性 干喷:平均强度:14.6MPa 标准差3.43MPa变异系数23.5%控制水平:及格 湿喷:平均强度:24.1MPa 标准差2.17MPa变异系数9%控制水平:优实例一2024/5/21 2024/5/21 周二周二中铁西南院中铁西南院1818实例二(样本数量20组)工艺工艺干（潮）喷工艺干（潮）喷工艺湿喷工艺湿喷工艺配合比配合比439:966:790:202:4.39439:966:790:202:4.39460:930:761:221:4.14460:930:761:221:4.14混凝土混凝土性能指标性能指标密实度密实度（容重）（容重）(kg/m3)(kg/m3)抗压强度抗压强度(MPa)(MPa)密实度密实度（容重）（容重）(kg/m3)(kg/m3)抗压强度抗压强度(MPa)(MPa)数据数据2259225920.720.72370237032.732.7标准差标准差7.047.043.953.95离散性离散性34%34%12%12%控制水平控制水平差差优优2.32.32.32.3、湿喷技术的内涵、湿喷技术的内涵、湿喷技术的内涵、湿喷技术的内涵-匀质性匀质性匀质性匀质性2024/5/21 2024/5/21 周二周二中铁西南院中铁西南院1919实例三实例三小湾右岸坝肩槽边坡支护喷射混凝土统计分析表小湾右岸坝肩槽边坡支护喷射混凝土统计分析表项目项目试件试件组数组数龄期龄期(天天)平均值平均值最大值最大值最小值最小值标准差标准差备注备注抗压强度抗压强度150150282828.628.638.0 38.0 20.120.14.3854.385优优粘结强度粘结强度6 628281.711.711.841.841.611.61/优优抗渗性能抗渗性能2 22828W6W6/W6W6/2.32.32.32.3、湿喷技术的内涵、湿喷技术的内涵、湿喷技术的内涵、湿喷技术的内涵-匀质性匀质性匀质性匀质性2024/5/21 2024/5/21 周二周二中铁西南院中铁西南院2020提高密实度与喷层整体性2.32.32.32.3、湿喷技术的内涵、湿喷技术的内涵、湿喷技术的内涵、湿喷技术的内涵-密实度与整体性密实度与整体性密实度与整体性密实度与整体性 湿喷:1、射流速度更高,有利于提高密实度2、水泥浆体对砂石骨料的包裹效应和浆体填充效应3、充分与均匀的水化作用消除了分层的风险密实性是耐久性的关键2024/5/21 2024/5/21 周二周二中铁西南院中铁西南院2121抗渗试验喷射混凝土抗渗等级达到S18容重湿喷:2370Kg/m3 干喷:2259大板试件取芯将园柱试件加工成园堆试件抗渗试验2.32.32.32.3、湿喷技术的内涵、湿喷技术的内涵、湿喷技术的内涵、湿喷技术的内涵-密实度与整体性密实度与整体性密实度与整体性密实度与整体性体现密实性的两大指标:容重与抗渗标号抗渗试件剖面2024/5/21 2024/5/21 周二周二中铁西南院中铁西南院22222.32.32.32.3、湿喷技术的内涵、湿喷技术的内涵、湿喷技术的内涵、湿喷技术的内涵-密实度与整体性密实度与整体性密实度与整体性密实度与整体性掺加硅粉与粉煤灰后达到S401.3MPa压力48h渗水高度2024/5/21 2024/5/21 周二周二中铁西南院中铁西南院23232.32.32.32.3、湿喷技术的内涵、湿喷技术的内涵、湿喷技术的内涵、湿喷技术的内涵-密实度与整体性密实度与整体性密实度与整体性密实度与整体性干喷试件(宏观缺陷)2024/5/21 2024/5/21 周二周二中铁西南院中铁西南院2424骨料水可见泌水内泌水2.32.32.32.3、湿喷技术的内涵、湿喷技术的内涵、湿喷技术的内涵、湿喷技术的内涵-密实度与整体性密实度与整体性密实度与整体性密实度与整体性-水囊水囊水囊水囊(水幕层水幕层水幕层水幕层)射流密实与振捣密实区别:有利于改善界面过渡层结构,不容易形成水囊2024/5/21 2024/5/21 周二周二中铁西南院中铁西南院2525充分应用混凝土技术发展成果,发展复合材料技术高效减水剂矿物添加料(胶结料)纤维(合成纤维、钢纤维)高效减水剂与矿物掺合料的应用，使新拌混凝土可以在远低于水泥能充分水化的水灰比（水胶比）条件下配制，并能借助普通的施工设施浇注和成型密实。2.32.32.32.3、湿喷技术的内涵、湿喷技术的内涵、湿喷技术的内涵、湿喷技术的内涵-发展复合材料技术发展复合材料技术发展复合材料技术发展复合材料技术2024/5/21 2024/5/21 周二周二中铁西南院中铁西南院2626纤维种类纤维种类聚丙烯腈聚丙烯腈聚丙烯聚丙烯聚酰胺聚酰胺直径直径mmmm1313186518652323长度长度mmmm6256254194191919含量含量kg/mkg/m3 30.51.00.51.00.90.90.90.92828天收缩率降低天收缩率降低%1114111410101212收缩裂纹减少收缩裂纹减少%5873587355555757抗渗提高抗渗提高%445644562943294330413041冲击耗能提高冲击耗能提高%42624262（1.02.01.02.0）7070（1.02.01.02.0）8080（1.02.01.02.0）体积率0.050.3%湿喷拌和合时间延长4060s 降低回弹控制和减少裂纹 韧性不如纲纤维合成纤维2.32.32.32.3、湿喷技术的内涵、湿喷技术的内涵、湿喷技术的内涵、湿喷技术的内涵-发展复合材料技术发展复合材料技术发展复合材料技术发展复合材料技术2024/5/21 2024/5/21 周二周二中铁西南院中铁西南院2727矿物外掺料的应用是混凝土进入高科技时代的重要标志2.32.32.32.3、湿喷技术的内涵、湿喷技术的内涵、湿喷技术的内涵、湿喷技术的内涵-发展复合材料技术发展复合材料技术发展复合材料技术发展复合材料技术2024/5/21 2024/5/21 周二周二中铁西南院中铁西南院2828发展高性能喷射混凝土高性能混凝土为一种新型高技术混凝土，是在大幅度提高普通混凝土性能的基础上采用现代混凝土技术制作的混凝土，是以耐久性耐久性作为设计的主要指标，针对不同用途的要求，对下列性能有重点的加以保证：耐久性、施工性、适用性、强度、体积稳定性和经济性。吴中伟 高性能喷射混凝土是单层衬砌的基础(耐久性与匀质性)湿喷是高性能喷射混凝土的工艺基础低水灰比(高效减水剂)矿物添加料密实度与控制裂纹改善过渡层及界面结构2.32.32.32.3、湿喷技术的内涵、湿喷技术的内涵、湿喷技术的内涵、湿喷技术的内涵-发展高性能喷射混凝土发展高性能喷射混凝土发展高性能喷射混凝土发展高性能喷射混凝土2024/5/21 2024/5/21 周二周二中铁西南院中铁西南院2929 谢谢！不当之处敬请指正2024/5/21 2024/5/21 周二周二中铁西南院中铁西南院3030