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預(yù)拌噴射混凝土干料作為隧道支護(hù)、邊坡加固及地下工程的重要材料,其抗離析性能直接影響施工效率與結(jié)構(gòu)耐久性。離析現(xiàn)象會(huì)導(dǎo)致骨料與漿體分離,造成噴射層強(qiáng)度不均、回彈率升高,甚至引發(fā)工程安全隱患。通過材料優(yōu)化、工藝控制及設(shè)備改進(jìn)三大維度,可系統(tǒng)解決離析問題,提升預(yù)拌噴射混凝土干料的綜合性能。
一、材料優(yōu)化:級(jí)配設(shè)計(jì)與摻合料協(xié)同
骨料級(jí)配是抗離析的基礎(chǔ)。預(yù)拌噴射混凝土干料需采用連續(xù)級(jí)配骨料,其中細(xì)骨料(粒徑0.15-5mm)占比需達(dá)40%-50%,粗骨料(粒徑5-15mm)占比控制在50%-60%。通過調(diào)整砂率(砂占砂石總質(zhì)量比例)至45%-50%,可明顯提升漿體對(duì)骨料的包裹性。例如,當(dāng)砂率提高1%時(shí),需同步增加用水量約5kg/m3以維持流動(dòng)性,但需避免因用水過量導(dǎo)致泌水。
摻合料的復(fù)合使用是關(guān)鍵技術(shù)。粉煤灰作為活性摻合料,其球形顆粒可填充骨料間隙,減少摩擦阻力,同時(shí)降低水化熱。研究表明,摻入15%-20%的Ⅱ級(jí)粉煤灰可使混凝土離析率降低30%。礦渣粉則通過提高漿體粘度增強(qiáng)抗離析能力,但需控制摻量不超過30%,否則會(huì)導(dǎo)致早期強(qiáng)度下降。外加劑方面,聚羧酸系減水劑與增稠劑的復(fù)合使用可形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),有效抑制骨料沉降。
二、工藝控制:攪拌與輸送參數(shù)精細(xì)化
攪拌工藝直接影響混合料均勻性。預(yù)拌噴射混凝土干料需采用強(qiáng)制式攪拌機(jī),攪拌時(shí)間控制在90-120秒,確保膠凝材料充分包裹骨料。若攪拌不足,易導(dǎo)致漿體與骨料分離;若攪拌過度,則可能引發(fā)骨料破碎。攪拌過程中需實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)含水率,通過傳感器反饋調(diào)整加水量,將含水率波動(dòng)控制在±1%以內(nèi)。

輸送環(huán)節(jié)是離析高發(fā)階段。干料散裝運(yùn)輸時(shí),需采用帶有防離析裝置的罐車,通過螺旋輸送器實(shí)現(xiàn)均勻卸料。垂直輸送時(shí),溜槽需設(shè)計(jì)為上寬下窄結(jié)構(gòu),出口高于料斗頂面10-15cm,并配合前后移動(dòng)裝置,避免粗骨料在坡腳堆積。濕拌輸送時(shí),泵管長(zhǎng)度不宜超過50m,且需每30m設(shè)置一個(gè)緩沖彎頭,減少因壓力損失導(dǎo)致的離析。
三、設(shè)備改進(jìn):噴射機(jī)與噴嘴結(jié)構(gòu)優(yōu)化
噴射機(jī)性能決定混合料噴射質(zhì)量。采用雙腔式噴射機(jī)可實(shí)現(xiàn)干料與水的二次混合,通過調(diào)節(jié)水環(huán)間隙(通常為3-5mm)控制水灰比,將回彈率從傳統(tǒng)干噴的30%-40%降至10%-15%。噴嘴結(jié)構(gòu)方面,旋流式噴嘴通過產(chǎn)生螺旋氣流,使混合料在噴射過程中形成均勻環(huán)狀流,相比直射式噴嘴,可降低離析風(fēng)險(xiǎn)40%。
智能監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用是技術(shù)升級(jí)方向。通過在噴射機(jī)出口安裝粒度分析儀,實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)混合料中骨料與漿體的比例,當(dāng)離析指數(shù)超過閾值時(shí),自動(dòng)調(diào)整風(fēng)壓(0.5-0.7MPa)與水量。此外,3D掃描技術(shù)可對(duì)已噴射面進(jìn)行形貌分析,指導(dǎo)后續(xù)施工參數(shù)優(yōu)化,形成閉環(huán)控制體系。
四、施工規(guī)范:分層分段與養(yǎng)護(hù)管理
施工工藝需嚴(yán)格遵循分層分段原則。單次噴射厚度控制在50-80mm,分層間隔時(shí)間需根據(jù)環(huán)境溫度調(diào)整(夏季≤2h,冬季≤4h),避免因間隔過長(zhǎng)導(dǎo)致層間結(jié)合不良。噴射順序應(yīng)自下而上,每段長(zhǎng)度不超過6m,防止因重力作用引發(fā)離析。
養(yǎng)護(hù)管理是保障性能的關(guān)鍵。終凝后2h內(nèi)需啟動(dòng)養(yǎng)護(hù),采用噴霧養(yǎng)護(hù)方式,養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于14d。在低溫環(huán)境(<5℃)下,需覆蓋保溫膜并通入熱風(fēng),防止因凍脹導(dǎo)致結(jié)構(gòu)損傷。通過在混凝土中埋設(shè)溫度傳感器,可實(shí)時(shí)監(jiān)控養(yǎng)護(hù)效果,確保強(qiáng)度發(fā)展符合設(shè)計(jì)要求。
預(yù)拌噴射混凝土干料的抗離析技術(shù)需貫穿材料設(shè)計(jì)、工藝控制、設(shè)備改進(jìn)及施工管理全鏈條。通過級(jí)配優(yōu)化、摻合料協(xié)同、攪拌參數(shù)精細(xì)化、輸送設(shè)備改進(jìn)及智能監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用,可系統(tǒng)解決離析問題,為隧道、地鐵等重大工程提供高質(zhì)量支護(hù)材料。
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