解析喷射混凝土技术及其速凝剂的发展

林晟远

（福建省榕源建设工程有限公司）

解析喷射混凝土技术及其速凝剂的发展

林晟远

（福建省榕源建设工程有限公司）

当前，中国的新型城镇化进程加快，而在建筑工程中，混凝土有着广泛的应用。因此，研究喷射混凝土技术及其速凝剂的发展，也就有了重要的意义。众所周知，喷射混凝土技术是混凝土工程质量的重要保障，而速凝剂的选择，与喷射技术的高低相关。在本文中，笔者结合自身的工作实际与理论知识，分析了喷射混凝土技术及其速凝剂的发展。

喷射混凝土；速凝剂；发展史

我国自然灾害频发，而自然灾害，比如滑坡、泥石流和地震等，对建筑造成严重的破坏，因此，建筑修补技术的研究也就越来越多。其中，喷射混凝土技术，尤其是速凝剂在修补中发挥着重要的作用。当前，喷射混凝土技术及其速凝剂发展比较快。在本文中，笔者结合相关的理论文献与自身掌握的知识，分析了该命题。

1 喷射混凝土及其喷射技术

1.1 喷射混凝土内涵

喷射混凝土是路用压缩空气而得到的利用，通过喷射装置把混凝土拌合料喷射到建筑物的表面，或者是岩石表面，然后使二者紧密结合到仪器，从而凝结成一种新型的混凝土。喷射混凝土的前身是喷射水泥砂浆。

对于喷射混凝土来说，通常无须用模板之多，但是为了实现节约费用的目的，通常采用优化的工艺，具有强度增强快，密实性良好和施工简单等因素，因此，在支撑、充填、转化和隔绝等方面发挥着重要的作用。

由于喷射混凝土的上述诸多优点，使得该混凝土在水工涵洞、隧道和矿山等地下建筑物和混凝土支护中有着广泛的应用。

此外，地下水池、管道和油罐等施工，以及混凝土构筑物，同样需要用到喷射混凝土。

1.2 喷射混凝土技术

回望该技术的发展史，自20世纪初该技术出现以来，至今已经有了一百多年的历史。喷射混凝土技术发源于美国，在1914年在土木建筑工程中首先得以使用，当时为喷射水泥砂浆技术。而到了20世纪50年代，也就是第二次世界大战结束之后，奥利地在建设水利发电站时，最先使用了喷射混凝土支护技术。

此后，该技术便在世界范围内，尤其是在土木建筑工程中，被广泛应用。我国应用该技术比西方完了将近十年。由于喷射混凝土技术的设计、选择等，对喷射质量有着直接的影响，所以在使用中必须慎重选择。

（1）干喷技术。最初的喷射混凝土技术皆是干喷混凝土技术，而这种技术的工艺流程具体见图1所示。干喷技术的优点比较多，比如操作容易、密实性与高空输送等，在地下渗水工程中具有一定的应用优势。但是该技术缺点也是显而易见的，比如施工中的粉尘比较多，而这主要是因为混凝土在喷嘴外会与水混合，所以它的回弹率也比较高。

图1

此外，由于干喷混凝土的水灰比是根据经验与肉眼控制的，所以混凝土配置的质量与工作人员的素质以及操作是否恰当有很大的关系。干喷作业产生的粉尘，会损害人的健康，尤其是巷道中的粉尘污染，对人体的危害尤为严重，所以，通常在使用中不使用该技术。

（2）湿喷技术。湿喷技术的发展史很短，仅有半个世纪的时间。与干喷技术相对比而诺言，湿喷技术的优势是显而易见的，比如回弹度低、生产率高等，这就使得喷射机与喷嘴外的粉尘浓度大大降低，所以能够显著提升喷射混凝土的质量，严格控制混凝土水灰比，从而减低粉尘对人体的危害。

随着湿喷技术的快速发展，该技术已经日臻成熟，在世界各国有着广泛的应用，日本、意大利和加拿大等国家，湿喷技术已经占据主导地位。而在我国的各个领域实践中，湿喷技术也得到了足够的重视。但是湿喷技术的缺点是，该技术需要一系列的配套设备，工序比较复杂，原材料成本高，因此，不容易被大范围推广应用。

1.3 喷射混凝土的作用机理

（1）充填作用。由于喷射混凝土的喷射速度比较高，所以可以充分充填围岩裂隙、凹穴岩面与节理等，最终提高围岩的强度。

（2）隔绝作用。喷射混凝土可以完全封闭围岩的表面，所以也就阻隔了混凝土与周围水、空气与围岩的接触，有效避免风化作用、潮解等因素所引起的破坏与剥落等。

（3）转化作用。混凝土高速喷射到建筑物表面或者岩石的表面之后，由于混凝土具有很强的粘结力，所以能够与围岩或者建筑物紧密结构，形成一个混凝土层，在结合面上传递各种应力，最终形成一个共同承载的力学体系，把岩石荷载转化为岩石荷载结构的作用。

（4）支撑作用。由于喷射混凝土的物理学性能良好，这种类型的混凝土具有良好的承载能力与抗压强度，因此可以起到良好的支撑作用。此外，由于喷射混凝土中掺有一定数量的速凝剂，混凝土的凝结速度加快，可以跟得上作业面，从而有效防止围岩的变形与破坏。

2 喷射混凝土技术速凝剂

喷射混凝土事实上属于速凝混凝土，所以速凝剂对于喷射混凝土的影响比较大。对于喷射混凝土来说，速凝剂是不可或缺的添加剂；速凝剂的质量好坏直接影响喷射混凝土的质量与使用性能，它的主要作用是，使混凝土的硬化速度加快，从而使混凝土在较短的时间内具有高强度。可以说，混凝土技术水平很大程度上取决于速凝剂的研究进展。当前，不管是国内还是国外，均重视喷射混凝土速凝剂的研究。

速凝剂分类：

速凝剂的类别非常多，根据产品形态分类，可分为固态速凝剂与液态速凝剂两类，而根据碱含量划分，可非为有碱速凝剂、无碱速凝剂等。速凝剂的性能衡量指标主要有其本身的物理性质、化学性质与状态等，也包括速凝效果、强度、稳定性与耐久性等。

（1）粉状速凝剂。速凝剂属于化工产品的一种，其发展的源头可以上溯到20世纪30年代。速凝剂的产生，对于喷射混凝土的发展是决定性的，最初是在干喷技术中得到的应用。在之前，粉状速凝剂一般情况下以铝氧熟料和碳酸盐作为主要的碱性物质，但是缺点比较多，比如粉尘多、碱性大和回弹率高等。这些缺点有两方面的坏处：①浪费材料；②降低喷射质量。但是由于粉尘速凝剂的价格比较低，在国内外的喷射混凝土速凝剂当中，它仍然占据着主导地位。

粉状速凝剂的抗腐蚀性比较好，但是由于其这个特性，对施工与生产人员的眼睛与皮肤可能造成较大伤害。相关的文献研究结论显示，如果粉尘速凝剂的碱性比较高，则可能影响水化初期的铝酸盐水化结构，因此增加混凝土发生反应的可能性，不利于后期强度的形成。碱性速凝剂对后期混凝土强度的削弱作用比较大，一般为20～50%。

（2）液体速凝剂。粉状速凝剂经过改良之后得到了的便是液体速凝剂，与粉状速凝剂相比较而言，液体速凝剂在混凝土拌合物中的分散更为容易，但是可能会造成混凝土的质量出现上下波动，不利于提高喷射混凝土的品质。在20世纪70年代末期，美国已经开始研究液体速凝剂，研制的大都是碱性速凝剂。而到了20世纪80年代，日本成功研发出液体速凝剂。

液体速凝剂根据碱含量不同划分，非为碱性液体速凝剂、低碱液体速凝剂与无碱液体速凝剂三种。但是对于喷射混凝土的性能来说，碱性物质会对其产生不利的影响，所以低碱液体速凝剂、无碱液体速凝剂在生产中的应用越来越广泛。当前，在我国的海上邻国日本，以及欧盟各国，均使用的是无碱液体速凝剂，同时无碱液体速凝剂也是液体速凝剂的未来发展方向。

（3）国内速凝剂的研究现状。当前，对于水泥速凝剂的研究，存在着抗渗性能差、喷射料浆粘聚性不足等缺点。由于中国仍处于研究的初级阶段，所以，有这些问题存在和实属正常。目前市场上的液体速凝剂的价格整体偏高，高出粉状速凝剂2～3倍，因此成型的产品不是很多。尽管不少的工程师与企业均在开展此项研究，取得了一定的成绩，但是在实际生产中应用的并不多，而这主要是因为中国这方面的技术不成熟。

由此，可以得出的三条结论是：①喷射混凝土技术将成为各国喷射技术的主流，成为未来的发展方向；②由于速凝剂是喷射混凝土技术的重要组成部分，所以，速凝剂的市场前景广阔，发展方向为无碱液体速凝剂；③当前，市场上的无碱液体速凝剂的状态不稳定，需要开发新产品。

3 结语

喷射混凝土技术在修复建筑裂隙、地下工程中有着广泛应用，而且应用的效果良好。但由于目前，我国对喷射混凝土技术的研究文献比较少，对该技术的应用指导性比较低，在一定程度上限制了技术应用。在本文中，笔者结合自身的工作经验，对喷射混凝土技术速凝剂做了有益的探讨，从喷射混凝土及喷射混凝土技术、速凝剂及速凝剂分类数个角度进行了分析，希望对研究者有所裨益。

[1]马忠诚，王岚，马竞宇.喷射混凝土技术及其速凝剂的发展[J].混凝土（实用技术），2011（12）.

[2]苏凯，李 莉，陶 丽.用于喷射混凝土的低碱性速凝剂研究[J].混凝土（实用技术），2010（23）.

[3]郭奇峰，吴涛.喷射混凝土速凝剂浅析[J].西部探矿工程，2012（09）.

[4]王忠兰，张兆勋.分析喷射混凝土技术及其速凝剂的发展[J].建井技术，2013（34）.

[5]郭宝昌，李薇薇.浅析喷射混凝土技术及其速凝剂的发展[J].山西建筑，2012（09）.

TU528.04

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1673-0038（2015）01-0030-02

2014-12-20