喷射混凝土的原材料及其配比

第1节喷射混凝土的原材料及其配比由于喷射混凝土工艺的特殊性，对原材料的性能、规格要求及其配比，也和普通混凝土有所不同一、水泥水泥的品种和规格应根据巷道支护工程的要求、水泥对所用速凝剂的适用性，以及现场供应条件而定。

应优先选用普通硅酸盐水泥，起特点是凝结硬化快，保水性好，早期强度增长快；也可以根据实际情况选用矿渣硅酸盐水泥或火山灰硅酸盐水泥。

矿渣水泥凝结较慢、早期强度增长迟缓，而且对滴水和低温特别敏感，凝结硬化效果明显降低。

火山灰硅酸盐水泥虽然粘着，有利于降低回弹，但早期硬化慢，吸水性强，需较长时期养护，否则容易因迅速干燥而使水分过早蒸发，导致喷射混凝土产生较大收缩而开裂。

因此，采用矿渣硅酸盐水泥和火山灰质硅酸盐水泥作喷射混凝土用料时要慎重，一般在喷射工作面无水或岩体较稳定时采用。

如矿山水硫酸根离子含量高，设计规定混凝土要有防腐蚀要求时，应选用抗硫酸盐水泥。

如采用碱性速凝剂时，不得使用矾土水泥。

水泥标号一般不得低于325号。

过期、受潮结块或混合的水泥均不得使用。

二、砂子应采用坚硬耐久的中砂或粗砂，系数模数应大于 2.5，含水率宜控制在5%——7%，含泥量不得大于3%。

细砂会增加喷射混凝土的干缩变形，而且过细的粉砂中小于5μm的颗粒和游离二氧化硅的含量较大，易产生大量粉尘，影响操作人员的身体健康。

喷射混凝土用砂的技术要求见表1-6-1。

三、石子应采用坚硬耐久的卵石或碎石，粒径不应大于15mm。

采用卵石。

因其光滑干净，对喷射机和输料管路摩损少，有利于远距离输料和减少堵管故障。

碎石混凝土比卵石混凝土强度高，喷射作业中回弹率也较低，但碎石有棱角，表面粗糙，对喷射机和输料管路摩损严重，应尽量少用。

喷射混凝土用石子的技术要求见表1-6-2。

当使用碱性速凝剂时，不得使用含有活性二氧化硅的石材。

四、水凡能饮用的自来水及洁净的天然水都可以作为喷射混凝土混合用水。

混合水中不应含有影响水泥正常凝结与硬化的有害物质，不得使用污水以及PH<4的酸性水和含硫酸盐量按SO4计算超过水重的1%的水。

五、速凝剂速凝剂按成分可分为两类：一类是以铝酸盐和碳酸盐为主，再复合一些其他无机盐类组成；另一类则以水玻璃为主要成分，再与其他无机盐类复合组成。

按形状又可分为粉状和液状两类。

速凝剂能使喷射混凝土凝结速度快、早期强度高、后期强度损失小、干缩变形增加不大、对金属腐蚀小、在低温（5℃左右）下不致失效。

使用速凝剂前，应做与水泥的相容性试验及水泥净浆凝结效果试验。

初凝应在3~5min范围内，终凝不应大于10min。

速凝剂掺量应根据水泥性能、相容性试验、施工现场环境温度、速凝剂出厂说明书要求进行水泥净浆凝结试验，决定最佳掺量，一般约为水泥重量的2.5~4.0%。

速凝剂的运输存放必须保持干燥，不得损坏包装品，以防受潮变质，影响使用效果和工程质量。

过期的、变质结块的速凝剂不得在重要工程使用。

一般工程使用前必须重做试验，决定掺量后酌情使用。

六、配合比由于喷射混凝土施工工艺的特点，在选择喷射混凝土配合比时，既要满足支护结构对喷射混凝土的物理力学性能方面的要求，又要考虑喷射混凝土施工工艺方面的要求，而使喷射混凝土具有足够的抗压、抗拉、粘结强度，又使喷射混凝土收缩变形值保持最小，喷射作业时的回弹率也最低。

这里的混合料配合比是指一立方米喷射混凝土中，水泥、砂、石子所占比例。

不应认为水泥用量越大越好。

水泥用量大，喷射混凝土的收缩也大，容易开裂，而且费用增加。

为了减少喷射时的回弹物，喷射混凝土与普通混凝土相比，其石子用量要少得多，而砂子用量则相应增大，甚至达50%。

砂率高了，集料总表面积就增大，也就势必要求更多的水泥浆包裹集料表面，以满足喷射混凝土强度的要求。

实际上也不能过多使用水泥。

一般喷射混凝土混合料的配比如下：水泥与砂石只重量比为1：4~1：4.5 ，砂率宜为45%~55%；水灰比宜为.04~0.45速凝剂掺量应根据产品性能通过实验确定。

喷浆时，水泥：砂为1：2至1：3（重量比），水灰比0.4~0.55。

喷射混凝土时，水泥：砂：石子为1：2：2，1：2.5：2，初喷时可适当减少石子掺量，水灰比0.4~0.5。

原材料按重量计，称重的允许偏差，水泥和速凝剂均为±2%，砂和石子均为±3%。

第二节喷射混凝土的主要工艺参数喷射混凝土的工艺流程中，主要是供料、压气、供水、供电四大系统。

四大系统齐备，才能进行正常喷射混凝土操作。

但是工作气压多大合适，喷头喷射的方向以及喷头距受喷的围岩表面距离多少才能有效地作业，一次碰层厚度多大为合理，初喷和复喷的间隔时间多长为适宜，以及喷层与锚杆、金属网的关系等，都需要科学、合理、实用的工艺参数。

工艺参数合理，才能保证喷射混凝土的质量和施工进度，从而有效地发挥其应有的支护作用。

一、工作压力工作压力是指喷射混凝土正常施工时，喷射机工作罐里或转子体内的压气压力。

喷射混凝土是靠压缩空气来输送混合料的，因此，争取掌握气压式十分重要的。

气压掌握是否适当，对减少喷射混凝土的回弹里量，降低粉尘，保证喷射混凝土质量，防止输送管路堵塞等都有很大的影响。

控制气压，就是要保证喷头出混凝土的喷射速度稳定在一个合理的范围内。

在气量固定时，工作罐或转子体内的气压并不是保持不变的，而是虽输料管内的阻力大小而变化的，阻力越大，消耗气压越多。

因此，为保证喷头出能获得适宜的气压，以保持稳定、有效的喷射速度，就必须根据气压在输料管路内的损失（即气压损失），而调整工作罐处的气压。

为了降低粉尘和回弹，大都采用低气压。

一般来说，水平输送距离30~50mm，喷射机的工期压力保持在0.12~0.18MPa是适当的和有效的。

进料管内径为50mm时，喷射机的工作气压可参照下列经验公式确定：水平输料，输料管长度在200m以内，喷射机的压力为：空载压力（MPa）=0.001×输料管长度（m）工作压力（MPa）=0.1+0.0013×输料管长度（m）向上垂直输料时，要求工作气压比水平输料时大，每增加高度10m，约增加工作气压0.02~0.03MPa 。

当然，在喷射混凝土施工过程中，喷射机司机应与喷射手密切配合，分局实际情况及时调整喷射机的工作气压。

二、水压为了保证喷头处加水通过水环能使随气流迅速通过的混凝土混合料充分湿润，一般水压硬币气压高0.1MPa左右。

采用双水环比单水环的效果好一些。

应当采用专用水箱，装上压力表，操作人员调节喷头水环上的水阀来控制水压。

三、水灰比掌握合理的水灰比对减少回弹、降低粉尘和保证喷射混凝土有直接关系。

混合料加水变成混凝土是在喷头处水环供水瞬间实现的，理论上最合适的水灰比是0.4~0.5，但实际操作中全靠喷射手的经验加以控制，及时调整。

主要靠目测，而不可能实测。

根据经验，如果新喷射的混凝土易粘着，回弹量小，表面有一定光泽，说明水灰比是合适的。

如果盆时时出现干斑，粉尘飞扬，回弹量大，喷层表面无光泽，说明水灰比偏低，应适当增加水量。

如果喷射时表面塑性大，出现流淌现象，则说明水灰比偏高，应适当减少水量。

四、喷头方向当喷头喷射方向以受喷面垂直，并稍向刚喷射的部位倾斜时，回弹量最小。

这是因喷射方向与受喷面垂直时，粗骨料遇岩面或混凝土层碰撞后总有一部分按垂直的相反方向弹回，这时弹回物受到喷射料束的约束，抵消了部分回弹的能量，有利于嵌入砂浆或混凝土层中。

而喷头喷射方向稍微向刚喷的部位倾斜，则可使喷出的料束有相当部分直接冲入粘塑状态的混凝土中，而避免一部分骨料与岩面直接碰撞而增大回弹量。

因此，初喷行帮侧墙下部时，喷头的喷射角度可下俯10~15度外，其他顶板及两帮喷射混凝土时，要求喷头的喷射基本上垂直于围岩受喷面。

五、喷头与受喷面的距离喷头与受喷面间最佳距离是根据喷射混凝土强度最高和回弹最小来确定的，最大约为800~1000mm。

一般在输料距离30~50m，供气压力0.12~0.18MPa，最佳喷距喷帮300~500mm，喷顶450~600mm。

如果距离过小，粗骨料喷射时所受空气阻力很小，而喷射动能很大，增大了回弹量；如果距离过大，粗骨料喷射时所受空气阻力过大，相应的喷射动能减小而无法嵌入混凝土，而且有可能出现料束扩散较大，使回弹量有所增加。

六、一次喷射厚度混凝土混合料从喷头喷出后，围岩表面立即粘成一层喷射混凝土。

如果不移动喷头而连续在一处喷射，粘结的混凝土层会愈粘愈厚，直至混凝土支持不住本身的重量，就会出现错裂，甚至脱落，影响混凝土的粘结力与凝聚力。

如喷头移动过快，在岩面上只留下薄薄一层砂浆，而大部分粗骨料弹回。

等薄层硬结后再喷第二层，相当于又向岩面喷射，势必增加回弹率，影响效率。

因此，一次喷射混凝土应有一定的厚度，其厚度主要根据岩性、围岩应力，裂隙、巷道尺寸，及其他支护（如锚杆）的配合情况来确定。

过厚、过薄均不利。

一次喷射混凝土的厚度同喷射方向同水平面的夹角有很大关系，要根据支护的需要，是临时支护，还是永久支护（复喷）而定。

一般一次喷射厚度：掺速凝剂水平喷射100mm，向上喷射60mm ，不掺速凝剂水平喷射70mm ，向上喷射40mm 。

一次喷射厚度同喷射方向与水平夹角的关系可用下式表达αCOS 4K D mm 4~390+==）一次喷射厚度（角喷射方向与水平面的夹式中 D —一次喷射层厚度；K ——3~4；喷射方向与水平面夹角--α掺速凝剂后，一次喷射厚度可增加一倍。

七、喷射层间的间隔时间有时，因设计要求喷射混凝土很厚，或围岩局部凹穴很深，喷射混凝土厚度往往超出一次喷射所能达到的厚度，要进行二次或多次复喷，其间隔时间，应当是喷射混凝土终凝后，且产生一定强度，能经受下次喷射流束的冲击而不致损坏。

合理的间隔时间与水泥品种、速凝集掺量、环境温度、水灰比大小、施工方法、支护性能等有密切关系，实际操作时，可根据具体情况和施工组织设计或作业规程的要求掌握。

第6节 降低粉尘和减少回弹技术锚喷支护以其快速、安全、高效、节约的独特优点，已成为煤矿井巷开拓掘进工程的主要支护形式。

但由于锚喷施工中粉尘量大、回弹量多，严重污染了井下空气和工作环境，并造成一定浪费，影响了锚喷支护新技术的发展与应用。

根据。