淺析隧道噴射混凝土施工質(zhì)量影響因素

李 敏

（福州鐵建工程質(zhì)量檢測(cè)有限公司，福建 福州 350000）

隨著隧道施工越來(lái)越多，施工質(zhì)量越來(lái)越重視。在隧道施工中，初期支護(hù)需在圍巖表面噴射混凝土，起到支撐、填平、補(bǔ)強(qiáng)，以提高圍巖的穩(wěn)定性。噴射混凝土施工受到多種因素的影響，原材料波動(dòng)性，對(duì)于關(guān)鍵程序的嚴(yán)謹(jǐn)性不夠，操作人員噴射作業(yè)比較隨意，從而出現(xiàn)一些質(zhì)量問(wèn)題。無(wú)堿速凝劑近年來(lái)因其良好的性能，對(duì)環(huán)境污染性較小，對(duì)混凝土性能影響較小，在工程施工中得到廣泛運(yùn)用。因此本文主要對(duì)采用無(wú)堿速凝劑作業(yè)的噴射混凝土施工影響因素進(jìn)行分析。

1 用水量增加對(duì)噴射混凝土的影響

試驗(yàn)方案：選取一段需要支護(hù)的邊坡，混凝土采用拌合站預(yù)拌，保持速凝劑摻量不變，增加混凝土用水量，測(cè)試噴射混凝土回彈率和1d、28d抗壓強(qiáng)度。結(jié)果如圖1、圖2所示。

圖1 用水量增加對(duì)回彈率的影響

圖2 用水量增加對(duì)強(qiáng)度的影響

分析圖1、圖2可知，隨著用水量的增加，噴射混凝土的回彈率增大，1d、28d抗壓強(qiáng)度降低。因此控制混凝土用水量，避免增加混凝土用水，有利于控制噴射混凝土質(zhì)量。生產(chǎn)環(huán)節(jié)保證粗細(xì)骨料含水率的準(zhǔn)確性，在運(yùn)輸過(guò)程杜絕罐車加水，運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng)后，加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員管理，禁止隨意加水，都能保證混凝土用水量。

1.1 機(jī)制砂含水率對(duì)用水量的影響

混凝土采用拌合站集中預(yù)拌，用水量的控制往往是最容易出問(wèn)題的，而含水率準(zhǔn)確度，最難控制的就是機(jī)制砂。以C25噴射混凝土為例，配合比如表1所示。

表1 C25噴射混凝土配合比

對(duì)以上C25噴射混凝土，機(jī)制砂含水率每增加1%，每方混凝土增加8.88kg水。機(jī)制砂石粉含量高，吸水率較高，但保水性較差，機(jī)制砂生產(chǎn)過(guò)程中需要大量的水進(jìn)行清洗，晾曬存放時(shí)間不足，導(dǎo)致進(jìn)場(chǎng)含水率過(guò)大，水在重力作用向下滲透，從而造成不同斷面機(jī)制砂含水率變化較大。對(duì)不同機(jī)制砂含水率，隨著存放時(shí)間不同，不同高度（倉(cāng)底20cm高度以內(nèi)的除外）的機(jī)制砂取樣檢測(cè)含水率，結(jié)果如表2所示。

表2 不同含水率存放時(shí)間的變化

由表2可知，進(jìn)場(chǎng)含水率小于7%的機(jī)制砂不同斷面變化范圍較小，取用平均值易于準(zhǔn)確控制含水率，從而控制混凝土用水量。因此在物資采購(gòu)時(shí)，應(yīng)要求供應(yīng)商對(duì)機(jī)制砂出廠含水率進(jìn)行控制，砂場(chǎng)堆放一段時(shí)間，待含水率降低至7%以下在運(yùn)輸至拌合站。

1.2 加強(qiáng)管理，杜絕混凝土加水

預(yù)拌混凝土通過(guò)混凝土罐車運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng)，交付給作業(yè)人員澆筑混凝土?；炷涟韬衔镄阅苁芏喾N因素影響，導(dǎo)致混凝土坍落度損失，罐車司機(jī)為了能夠順利放料出來(lái)，會(huì)根據(jù)罐體內(nèi)混凝土情況加水，整個(gè)運(yùn)輸過(guò)程無(wú)項(xiàng)目部管理人員監(jiān)管。罐車清洗采用大量水沖刷，罐體內(nèi)的水沒(méi)有排凈，就會(huì)帶入大量水進(jìn)入混凝土，因此需要加強(qiáng)對(duì)罐車司機(jī)的管理，制定措施防止罐車加水。

施工作業(yè)人員為了操作方便，經(jīng)常會(huì)往混凝土內(nèi)加水。一是夏季高溫施工，混凝土坍落度損失。二是罐車等待時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，造成混凝土坍落度損失。三是運(yùn)輸距離較遠(yuǎn)，運(yùn)輸時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，造成混凝土坍落度損失。因此加強(qiáng)對(duì)施工作業(yè)人員管理，合理編制施工方案適應(yīng)不同季節(jié)施工要求，合理安排混凝土生產(chǎn)調(diào)配杜絕混凝土等待，合理設(shè)置拌合站位置縮短運(yùn)輸距離，都能有效防止混凝土加水行為。

2 不同環(huán)境溫度下混凝土的凝結(jié)時(shí)間

南方氣候多變，冬冷夏熱，因此需要針對(duì)不同環(huán)境采取有效措施，保證施工質(zhì)量。夏季施工時(shí)，噴射混凝土回彈率相對(duì)較大，掉落的混凝土大多呈細(xì)粒狀。在冬季施工過(guò)程時(shí)，混凝土掉大塊的現(xiàn)象較多，噴上能掛住，但在之后幾小時(shí)內(nèi)會(huì)有大塊狀混凝土掉落。影響混凝土表面平整度，延長(zhǎng)施工作業(yè)時(shí)間，造成混凝土浪費(fèi)。通過(guò)模擬不同氣候下環(huán)境溫度，采用工程使用材料對(duì)速凝劑凝結(jié)時(shí)間進(jìn)行試驗(yàn)分析。

試驗(yàn)方案：將試驗(yàn)用的水、水泥和速凝劑同時(shí)放置在0℃、5℃、10℃、15℃、20℃、25℃、30℃七個(gè)不同溫度下處理24h，使其溫度一致。對(duì)隧道內(nèi)環(huán)境溫度監(jiān)測(cè)，設(shè)置試驗(yàn)室溫度25±2℃，試驗(yàn)結(jié)果如圖3所示。

圖3 不同環(huán)境溫度對(duì)速凝劑凝結(jié)時(shí)間影響

通過(guò)試驗(yàn)分析，溫度對(duì)速凝劑工作性能影響效果明顯，隨著溫度升高，初終凝時(shí)間均縮短。降低環(huán)境溫度對(duì)凝結(jié)時(shí)間影響，能降低回彈率，改善混凝土施工質(zhì)量。一是改善速凝劑存放條件，將速凝劑存放于料庫(kù)中，安裝空調(diào)保證環(huán)境溫度保持在恒定水平。二是加強(qiáng)混凝土季節(jié)性生產(chǎn)調(diào)節(jié)，保證混凝土出機(jī)溫度，運(yùn)輸過(guò)程加強(qiáng)混凝土罐車的罐體保溫措施。

3 機(jī)制砂材料波動(dòng)引起混凝土拌合物和易性變化

天然砂資源緊缺，機(jī)制砂生產(chǎn)工藝逐步完善，在工程上的應(yīng)用逐步增加，且機(jī)制砂成本相比較河砂大幅降低。根據(jù)建設(shè)單位管理文件對(duì)機(jī)制砂使用要求，機(jī)制砂可以用于噴射混凝土施工。機(jī)制砂受生產(chǎn)工藝和巖石母材影響，成品質(zhì)量波動(dòng)性較大，顆粒呈多棱狀，石粉含量波動(dòng)較大。使用不同細(xì)度模數(shù)機(jī)制砂，保持理論配合比不變，對(duì)拌合物性能檢測(cè)結(jié)果如表3所示。

表3 不同細(xì)度模數(shù)拌合物和易性變化

理論配合比設(shè)計(jì)階段采用的細(xì)度模數(shù)2.8的機(jī)制砂。結(jié)果表明，與設(shè)計(jì)時(shí)砂細(xì)度模數(shù)相比，隨著機(jī)制砂細(xì)度模數(shù)的增加，流動(dòng)性變差，保水性變差，粘聚性變差；隨著機(jī)制砂細(xì)度模數(shù)減小，流動(dòng)性變差，保水性變好，粘聚性變好。

4 速凝劑對(duì)噴射混凝土影響

速凝劑摻量對(duì)混凝土凝結(jié)時(shí)間和強(qiáng)度的影響，通過(guò)設(shè)計(jì)試驗(yàn)方案進(jìn)行分析。

凝結(jié)試驗(yàn)方案：用表1中C25配合比，不同速凝劑摻量下，將混凝土裝入GB/T 50080-2016中規(guī)定的砂漿試樣筒內(nèi)。分別測(cè)出混凝土單位面積灌入阻力達(dá)到3.5MPa和28MPa時(shí)所需的時(shí)間，結(jié)果如圖4所示。

圖4 混凝土單位面積灌入阻力達(dá)到3.5MPa和28MPa時(shí)間

試驗(yàn)結(jié)果表明，隨著速凝劑摻量的增加，混凝土凝結(jié)所需時(shí)間縮短，但達(dá)到最優(yōu)摻量后，凝結(jié)時(shí)間最短，之后又會(huì)隨著摻量增加而增長(zhǎng)。

無(wú)堿速凝劑存放不當(dāng)容易變質(zhì)，且速凝劑有效使用周期一般為3個(gè)月?，F(xiàn)場(chǎng)使用1t～2t的桶裝速凝劑，存在先進(jìn)場(chǎng)后使用的現(xiàn)象，每批速凝劑未使用完就要安排新的速凝劑進(jìn)場(chǎng)，存放在最里面的速凝劑，工人在裝卸速凝劑時(shí)，偷懶導(dǎo)致最里面的速凝劑未搬到外面使用，長(zhǎng)期存放導(dǎo)致速凝劑過(guò)期失效，引發(fā)噴射混凝土掉塊。

5 噴射混凝土施工作業(yè)人員的影響

加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)施工工人技術(shù)交底，嚴(yán)格執(zhí)行工藝性試驗(yàn)確定的施工方法。在現(xiàn)場(chǎng)施工中，主要有以下幾個(gè)方面會(huì)出現(xiàn)影響噴射混凝土施工質(zhì)量的因素。

一是工人噴射完畢后，對(duì)混凝土表面進(jìn)行整平處理，為了便于鏟除凸出部分混凝土，故意降低摻量，或者由于抽取速凝劑的泵功率不足，設(shè)置的摻量與速凝劑實(shí)際輸送量不符，導(dǎo)致速凝劑摻量減少，從而延長(zhǎng)混凝土凝結(jié)時(shí)間。

二是操作手技能不足，不按照確定的施工工藝進(jìn)行操作。噴射混凝土在施工作業(yè)時(shí)，熟練的操作手能夠憑借經(jīng)驗(yàn)，掌握噴嘴與作業(yè)面的距離，對(duì)不同部位采用不同的噴射順序、噴射角度，一次性噴射厚度不宜過(guò)大，二次噴射時(shí)間間隔不宜超過(guò)20min，才能保證混凝土密實(shí)、強(qiáng)度高、回彈量小。而在實(shí)際工作中，往往由于現(xiàn)場(chǎng)復(fù)雜的因素，導(dǎo)致操作手作業(yè)時(shí)，未按照工藝方法操作，影響噴射混凝土施工質(zhì)量。

因此項(xiàng)目部需要加強(qiáng)操作工人考核管理，制定人員培訓(xùn)、考核制度，提高業(yè)務(wù)水平，保證噴射混凝土施工質(zhì)量。

6 結(jié)語(yǔ)

噴射混凝土施工質(zhì)量的影響因素較多，原材料變化，施工過(guò)程管理不到位，速凝劑存放條件差，作業(yè)人員技術(shù)參差不齊，都會(huì)影響到混凝土施工質(zhì)量。通過(guò)加強(qiáng)作業(yè)人員技能培訓(xùn)，提高施工管理規(guī)范化，加強(qiáng)物資管理，制定不同季節(jié)噴射混凝土施工方案，保證噴射混凝土施工質(zhì)量。