第八节 喷射混凝土
喷射混凝土是借助喷射机械，利用压缩空气或其他动力，将按一定比例配合的拌合料，通过管道输送并以高速喷射到受喷面上凝结硬化而成的一种混凝土。喷射混凝土具有较高的强度和耐久性，它与混凝土、砖石、钢材等有很高的黏结强度，且施工不用模板，是一种将运输、浇灌、捣实结合在一起的施工方法。这项技术已广泛用于地下工程、薄壁结构工程、维修加固工程、岩土工程、耐火工程和防护工程等土木工程领域。
一、喷射混凝土的原料组成
（1）水泥。喷射混凝土宜采用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，因为这两种水泥的C3S和C3A含量较高，同速凝剂的相容性较好，凝结硬化快，后期强度较高。当结构要求喷射混凝土早强时，可使用硫铝酸盐水泥或其他早强水泥；当喷射混凝土遇到含有较高可溶性硫酸盐的地层或地下水的地方，应使用抗硫酸盐类水泥；当骨料与水泥中的碱可能发生反应时，应使用低碱水泥；当喷射混凝土用于耐火结构时，应使用高铝水泥，它同时对于酸性介质也有较大的抵抗能力。
（2）骨料。粗骨料宜选用最大粒径不大于20 mm的卵石，以利于喷射施工和减少回弹量。当使用速凝剂时，应选用不含活性SiO2的骨料，以避免速凝剂中的碱与骨料发生碱－骨料反应。细骨料可选用无风化的山砂或河砂，细度模数应在2.7～3.7之间，其中直径小于0.075 mm的细砂应低于20%。因为砂过细不仅会影响喷射性能，而且会影响水泥浆与骨料表面的黏结。
（3）外加剂。用于喷射混凝土的外加剂有速凝剂、减水剂、增黏剂和防水剂等。使用速凝剂的主要目的是：①使喷射混凝土迅速凝结硬化，减少回弹损失，防止喷射混凝土因重力作用所引起的脱落；②提高它在潮湿或含水岩层中使用的适应性能；③可适当加大一次喷射厚度和缩短喷射层间的间隔时间。增黏剂可增加喷射混凝土对施工面的黏结力，同时减少喷射施工时的粉尘和回弹率。防水剂用于要求喷射混凝土具有较高的抗渗性的工程，如有地下水渗漏的地下工程等。
二、喷射混凝土的力学性能
喷射混凝土的力学性能主要为抗压强度、抗拉强度和黏结强度。
（1）抗压强度。喷射混凝土的抗压强度是指用喷射法将混凝土拌合物，喷射在450 mm×350 mm×120 mm的模型内，当混凝土达到一定强度，用切割机锯掉周边，加工成100 mm×100 mm×100 mm的试件，在标准条件下养护28 d，所测得的抗压强度值乘以0.95的尺寸换算系数。喷射混凝土的强度等级常以C15、C20、C25、C30、C40、C50表示。
（2）抗拉强度。对用于隧洞工程和水工建筑的喷射混凝土，抗拉强度是一重要参数。一般确定喷射混凝土抗拉强度有两种方法，即轴向受拉或劈裂受拉试验。喷射混凝土抗拉强度试件的获取方式同其抗压强度试件。对于劈裂受拉试验，需在圆柱形试件的两侧施加压力，使喷射混凝土沿加压平面出现破坏。测定喷射混凝土劈裂抗拉强度可采用100 mm×100 mm×100 mm的立方体试件取得的强度值乘以尺寸换算系数0.85。
（3）黏结强度。喷射混凝土常用于地下工程支护和建筑结构的补强加固，为了使喷射混凝土与基层（岩石、混凝土）共同工作，其黏结强度尤为重要。对于喷射混凝土需考虑的黏结强度有抗拉黏结强度和抗剪黏结强度两种。抗拉黏结强度是衡量喷射混凝土在受到垂直于结合界面上的拉应力时保持黏结的能力，而抗剪黏结强度则是抵抗平行于结合面上作用力的能力。喷射混凝土与受喷面的黏结强度与混凝土的抗压强度、抗拉强度有关，抗压抗拉强度越高，黏结强度也越高。同时黏结强度还取决于受喷面的粗糙程度和受喷面本身的强度。较为粗糙、强度较高的受喷面与喷射混凝土的黏结强度也较高。
三、喷射纤维混凝土
喷射纤维混凝土是以纤维材料作混凝土的增强材料，并用喷射技术施工的一种新型混凝土。目前用作喷射纤维混凝土的纤维主要有钢纤维、玻璃纤维，也可用聚丙烯等合成纤维作增强纤维。在喷射混凝土中掺入直径为0.25～0.4 mm的钢纤维，可明显改善混凝土的性能，抗拉强度可提高50%～80%，抗弯强度提高60%～100%，韧性提高20～50倍，抗冲击性提高8～10倍。此外，其抗冻融能力、抗渗性、疲劳强度、耐磨和耐热性能都有明显提高。
喷射纤维混凝土除具有纤维混凝土所具有的高韧性、高抗拉强度等性能外，还具有与受喷结构或构件结合牢固的优点。特别适用于要求强度较高、韧性较大的建筑工程及制作一些薄板薄壁类混凝土制品。
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