[发明专利]矿用高耐久性轻质喷射混凝土

说明书

技术领域

本发明涉及一种混凝土，具体为一种矿用高耐久性轻质喷射混凝土。

背景技术

在采矿过程中经常要使用到喷射混凝土施工工艺，该工艺是否合理决定着施工质量的优劣，施工中涉及的许多细节问题，都与保证喷射混凝土的强度有关，优选施工工艺和合理选择混凝土是质量控制的关键。喷射混凝土施工工艺流程主要有：干喷法、潮喷法、湿喷法、混合喷射法等。

它们之间的主要区别在于，各工艺流程的投料程序不同，尤其是加水和速凝剂的时机不同。干喷法是最早出现的喷射施工方法，应用较为广泛。干喷法是用强制式搅拌机将一定比例的骨料和水泥混合干拌后，投入喷射机料斗，同时加入速凝剂，用压缩空气使干混合料在软管内呈悬浮状态，压送到喷头，在喷头处加水混合后，以较高速度喷射到受喷面上。

干喷法具有施工工艺流程简单、所需施工设备较少，施工机械结构简单、体积小、重量轻、便于移动，输送距离长，适用于高边坡及狭窄部位，机械清洗容易，出现故障时可快速拆卸处理等优点。由于采用无水拌和以及输料不均匀、不稳定，工作风压突然变化等原因，造成喷射过程中产生大量的粉尘，喷料时有脉冲现象，回弹量大，一般超过15％，且一次性喷射厚度小。同时拌和水在喷头处才施加，水灰比的控制程度与喷射手操作的熟练程度有直接关系，常出现干斑或流淌现象，就决定了喷射混凝土的质量不够稳定，因此设计强度需要根据现场试验分析来进行调整。另外，干喷法生产能力低，每小时产量5m³以下。为了改善干喷法施工粉尘浓度大、回弹损失多等缺点，在工程实践中，又发展了湿喷法。湿喷法是将水泥、骨料和水按设计比例拌合均匀，用湿式喷射机压送至喷枪，在喷头处加入速凝剂后从喷嘴喷出。湿喷法施工工艺由于采取湿式拌和，大大降低了施工区的粉尘浓度，消除了对工人健康的危害。湿喷混凝土混合料按水灰比精确控制，拌合及水化作用充分，速凝剂按比例计量添加，提高混凝土的匀质性，喷射质量较易控制。并且湿喷法回弹量小，回弹率可降低到10％以下，喷层厚度有可靠保证，支护质量得以提高。但是湿喷法采用液态速凝剂，相对成本较高，并且施工对湿喷机械要求较高，机械清洗较困难，出现故障时难以处理，设备体积较大，移动相对困难。湿喷机可分为风动、挤压泵、液压活塞泵和螺旋输送泵等，输送距离和高度远比干喷法小，喷射系统布置需靠近工作面，水泥用量较干喷法多。

由于干喷法存在回弹多、粉尘大和喷混凝土均匀性差等问题，而湿喷法也有水泥用量多、设备复杂、故障处理困难、输送距离近等缺陷，为解决上述问题，人们在工程实践中研究了潮喷法。

潮喷法是将骨料预加少量水搅拌，然后加入水泥再次搅拌，使之呈潮湿状，从而降低上料、拌合和喷射时的粉尘。其施工工艺与干喷法基本相同，只是加水分两步进行，骨料投入搅拌机均匀混合后进行第一次加水，拌合均匀后再加入水泥等胶凝材料，最后喷射时加入另一部分水。潮喷法施工工艺使用干喷机械，一方面具有干喷优点，另一方面在混合料拌制过程中预加少量的水，降低上料、拌合和喷射过程中产生的粉尘。同时也仍然保留了干喷法的缺点，大量的水仍由阀门控制，水灰比不稳定，回弹量仍然较大。

基于潮喷法的思想，为了克服干喷法和湿喷法存在的问题，人们于20世纪80年代又发展起来了混合喷射法，又称水泥裹砂造壳喷射法。分别由泵送砂浆系统和风送混合料系统两套机具组成。先是将一部分砂加第一次水拌湿，再投入全部用量水泥，强制拌合成以砂为核心外裹水泥壳的球体；然后加第二次水和减水剂拌合成砂浆；再将另一部分骨料、速凝剂按配合比配料，强制搅拌成均匀的干混合料。然后再分别通过砂浆泵和干式喷射机，将拌合成的砂浆和干混合料由高压胶管送到混合管混合，最后由喷头喷出。由于混合喷射法使用分次投料搅拌工艺与喷射工艺相结合，因而喷射混凝土质量好、粉尘少、回弹量小。但是使用机械设备多，工艺复杂，机械清洗较困难，出现故障时难以处理。

目前喷射混凝土施工存在的问题，突出表现在喷射混凝土的粉尘及回弹上。喷射时的粉尘浓度大，污染施工环境，有损工人身体健康；回弹损失大，浪费支护材料、降低喷射混凝土的强度。因此深入了解喷射混凝土产生较大粉尘和回弹的原因，采取相应的措施，是十分重要的。

喷射施工时粉尘产生的主要原因是使用压缩空气。喷射混凝土从喷嘴射出时，由于压缩空气突然扩散和产生的涡流，使粉尘微粒分离并扩散于空气之中。粉尘浓度的大小与下列主要因素有关：

(1)骨料的质量。(2)搅拌和上料。(3)喷射机结构。(4)喷嘴喷射。(5)风压和喷射距离。