喷射混凝土支护作业材料及主要工艺参数确定

作者：田应平

来源：《中国科技纵横》2017年第01期

        摘 要：喷射混凝土支护目前在煤矿井巷工程中得了到普通应用，选择合适的材料和确定合理的工艺参数可以显著地提高喷射强度、减少回弹率。本文首先对喷射混凝土材料选择作出了说明，然后总结我国喷射混凝士的实践经验，研制了井巷支护中喷射混凝土的重量配合比可参照表，最后对工艺参数作了详细的论述，对指导喷射混凝土施工具有重要意义。

        关键词：水泥；配合比；喷射混凝土

        中图分类号：TE24 文献标识码：A 文章编号：1671-20（2017）01-0167-01

        1 喷射混凝土材料

        1.1 水泥

        喷射混凝土要求凝结快、早期强度高。喷射混凝土使用水泥标号一般不应低于425#。近年来，为适应喷射混凝土的发展，改善施工工艺，研制出超早强水泥、煤矸石速凝早强水泥和喷射水泥等，都具有明显的速凝、快硬、早强、高强和微膨胀等优良性能。使用这些水泥进行喷射混凝土时，不再需要添加速凝剂。

        1.2 砂

        一般用中砂或粗中砂混合的石英砂为最好。砂子使用前应过筛，含泥量超过3%时，要用水冲洗。

        1.3 石子

        可采用坚硬的河卵石或碎石。卵石本身强度高，表面光滑，有利于在管道中输送，可以减少堵管现象。故在条件许可范围内，应优先采用河卵石作粗骨料。石子使用前应筛洗。河卵石粒径不应大于20mm，级配要适中。

        1.4 水

        水质要洁净，不应含有杂质。污水、PH值大于4的酸性水和硫酸盐含量按SO4。计超过水重1%的水都不许使用。

        1.5 速凝剂

        速凝剂的使用效果与水泥品种有着密切关系，不同的速凝剂对于：不同品种的水泥的适应性是有差异的，因此使用前应根据所用水泥的性能、施工温度等条件按速凝剂出厂说明书的要求进行水泥净浆凝结试验，决定最佳掺量。

        掺量一般为水泥重量的2.5%～4%。要求3～5min初凝。

        2 喷射混凝土的配合比

        配合比的合理与否对喷射混凝士的效果关系极大，应根据不同的用途和喷射部位来确定。合适的配合比应使喷射混凝土层有足够的抗压、抗拉和粘结强度，以及收缩变形值小，同弹率低。总结我国喷射混凝士的实践经验，井巷支护中喷射混凝土的重量配合比可参照表1选用。

        3 喷射混凝土的主要工艺参数

        3.1 喷射机的工作风压

        根据经验得知：当输料长度l0～15m，喷头距受喷面1～1.2m，混凝土的配合比为1：2：2时，WG一25型喷射机的风压一般为0.09～0.12MPa；LHP一701型喷射机为0.15～0.13MPa。其它条件不变时，工作风压随水平输料管长度增加而增大的关系基本上是线性关系。我国建筑科学研究院经研究得出如下公式：

        空载压力：0.001×输料管长度（m）MPa

        工作压力=0.1+0.0013×输料管长度（m）MPa

        3.2 水压

        水压应比风压大0.1MPa左右，以利于从水环射出的水能充分湿润瞬间通过喷头的混合料。一般喷头供水压力为0.25MPa。

        3.3 水灰比

        水灰比是一个重要参数。根据试验，最适宜的水灰比介于0.4～0.5之间，在这个范围内，喷射混凝土的强度高而同弹率低。但因喷射工艺无法定量加水来控制水灰比，只能依靠喷射手根据施工经验操作水阀控制给水量。一般来说，给水算l不足时，喷层表面出现干斑，回弹率增大，粉尘飞扬，混凝土不密实；若水量过大，则混凝土产生滑移以致流淌。合适的水灰比应使刚喷射过的混凝土表面有一层水亮光泽，粘塑性好，一次喷射厚度较大。

        3.4 喷头与喷射面的距离及倾角

        工作风压一定时，若喷头距受喷面太近，会使灰浆四溅，回弹率剧增；若此距离太远则会造成料束分散、捣固无力、骨料大量坠落。因此，因合理调整喷头与受喷面的距离。一般此距离在0.4～1.0m之间为宜。

        实践证明，喷头喷射方向与受喷面垂直时，回弹最小，当喷头与受喷面斜交时，必然出现。一个平行于受喷面的喷射分力，这个分力不利于喷射混凝土和岩面粘着，增加了回弹量。喷头与受喷面夹角愈小，回弹愈多，因此，除了喷岩帮侧墙下苛：日寸，喷头的喷射角可下俯10°～l5°，其它方向始终要求喷头的喷射方向垂直于受喷面。

        3.5 一次喷射厚度

        一次连续喷射混凝土的厚度应当适宜。若一次喷射厚度过大，在重力作用下，混凝土颗粒之间的凝聚力被克服，混凝土就要发生坠落，造成回弹率的急剧增大。但一次喷射厚度也不能太小，否则石子无法嵌入灰浆层中，也会造成回弹率增加。参考全国先进生产矿井的情况，确定一次喷射厚度的最佳值为：喷墙，70～80mm，喷拱项部位，30～40mm。

        3.6 喷层之间的间隔时间

        间歇时间需视水泥品种、施工时的温度和速凝剂的掺量等因素而定。常温（15℃～20℃）下使用掺有速凝剂的普通硅酸盐水泥时，多层喷射混凝士的喷射间歇时间为15～30min；不加速凝剂时应隔4h左右。温度较低或采用凝结慢的水泥时，间隔时间还应适当延长。

        3.7 拌合料的静放时间

        搅拌好的喷射混凝土干料，应严格控制静放时间，否则会使喷层结构疏松，强度降低，回弹率增大。掺有速凝剂时，静放时间不得超过15min；不掺速凝剂时不得超过2h。