MH-2纳米外加剂在喷射混凝土中的应用

仉元峰

摘  要：MH-2纳米特种外加剂的应用有效避免了泌水、腐蚀等问题，给项目质量形成了良好的保障。基于此，该文着重分析了传统喷射混凝土施工存在的不足，以及MH-2外加剂所带来的改变。并结合具体施工经验，论述了该外加剂的应用对策，以供参考。

关键词：MH-2外加剂  喷射混凝土  优势  施工质量

中图分类号：TU528                                文獻标识码：A                        文章编号：1672-3791（2019）02（c）-0061-02

1  普通喷射混凝土存在的缺陷

所谓喷射混凝土，即通过压缩空气的方式来混合拌料，并将其以较高速度喷射到工作面。与传统混凝土浇筑所采用的振捣密实手段不同的是，喷射混凝土依赖于喷射过程中的反复撞击，使水泥与集料逐渐密实。因此，在此种施工技术的帮助下，混凝土结构的强度也将得到显著的改善。此外，喷射混凝土施工还有效地将运输、浇筑、振捣集成为一体化的工序，即使在极复杂的工况环境下也能够轻松灵活地开展施工。但值得一提的是，目前业界所采用的干式法施工回弹问题比较突出，令现场粉尘不断。尽管有部分施工单位在干式法基础上有所改进，也大多是利用水来控制回弹，所取得的效果微乎其微。通常而言，干式法喷射混凝土施工造成的粉尘超过70mg/m3，回弹率达到了20%～30%。而喷层的强度据统计普遍28d到达15MPa，且喷层的透水性也差强人意。

2  掺加MH-2喷射混凝土的优点

2.1 增加喷射混凝土一次性喷射厚度

普通混凝土一次性喷射厚度为5～8cm，如果再持续对该处堆积喷浆将会因初期粘接强度差和自重原因掉块，造成混凝土浪费。掺入纳米材料的混凝土一次性喷射厚度增至15～20cm，且不掉块，达到了快速支护的效果。

2.2 减少喷射混凝土回弹

MH-2纳米级外加剂是由高分子有机化合物聚合而成，应用到喷射混凝土中可以有效达到减水、增强、防腐的功能。根据方案对比，普通喷射混凝土施工初凝实践为4min，8min后方能最终凝固。较长的凝固周期也导致部分混凝土浆掉落，采用湿喷工艺或使用外加剂已成为业内的共识。而加入MH-2纳米级外加剂后，混凝土浆仅需50S即可初凝，3min内实现终凝。与传统施工方案相比，外加剂令混凝土凝固速度提升了数倍。也正因如此，在施工中借助MH-2外加剂的速凝效果，可以使回弹率减少至3%～6%。而在普通施工方法中，这一指标甚或能够达到30%。除此之外，粉尘浓度也是喷射混凝土施工回弹的表现形式之一，部分项目施工的粉尘浓度已大大超过了规定的标准。MH-2纳米级外加剂的使用，则可以确保粉尘浓度始终控制在不危害施工人员安全的范围内，无疑更符合行业施工技术发展的方向。

2.3 改善混凝土拌合物性能

喷射混凝土中掺入纳米材料，因其独有的特性对喷射混凝土微观结构进行改性，其具有的高减水性，在保证塌落度的情况下可以减少单位用水量，降低水胶比。另外因纳米材料颗粒极小，可以填充水泥孔隙，增加了水泥浆的体重。足量的灰浆填充混凝土孔隙空间，覆盖和润滑骨料颗粒，减少拌合物的内摩擦，增加拌合物的粘聚力、流动性和可塑性，改善混凝土的和易性。纳米材料还可以阻塞砂浆的泌水通道，降低喷射混凝土的泌水，提高抗渗性。

2.4 控制施工成本

承建单位作为充分竞争的市场主体，在项目建设中不仅要以质量取胜，也需要兼顾项目造价成本，从而来获得更加客观的经济效益。而传统混凝土施工，承建单位未能考虑到项目特点，大多采用了“一刀切”的施工方案。实际上，不同地质条件的地层力学参数有所区别，需要因地制宜的落实施工计划。如在砂层、砂卵（砾）石层等松散地层，直接采用超前注浆的方式，可以有效加快项目进度。岩爆或富水区喷射混凝土施工中，利用MH-2纳米级外加剂来减少建材的使用。根据现场施工需要，若以0.40的水灰比来喷射，可以使胶材消耗减少近10%，速凝剂降低1%左右。除节省建材成本损耗外，MH-2外加剂还有利于控制人工、设备成本。在使用MH-2外加剂后，混凝土喷层的厚度较以往有很大的提升，故而整体施工成本得到了有效地控制。这对于承建单位在市场中的发展发挥着积极作用，也是建筑行业不断进步的内在动力。

2.5 提升施工质量

施工质量是项目的生命，也是承建单位的重要口碑。传统喷射混凝土施工由于技术落后、设备老旧的问题，导致施工质量饱受各界诟病。尤其是混凝土强度不足，不仅影响了项目的整体质量，而且还可能引发安全事故，给施工人员的生命财产安全造成威胁。部分项目混凝土喷射后，含水率明显高于建设标准，致使结构粘结力不足。MH-2纳米级外加剂所特有的减水功能，可以使混凝土中的含水率降低两成至三成。且混凝土喷射后喷层的初始粘结力达到3MPa以上，28d则能够使强度升高至40MPa。与传统施工方案相比，MH-2纳米级外加剂的使用令强度提升3倍左右。不仅如此，MH-2外加剂还具有无毒无害的优势，在喷射混凝土施工过程中将不会对钢筋造成锈蚀。如此一来，就可以在使用外加剂提升混凝土强度的同时，避免了酸碱化合物对其它工序的影响。

3  MH-2外加剂在喷射混凝土施工中的应用

3.1 工程概况

重庆铁路枢纽东环线起于渝黔铁路珞璜南站（含），止于襄渝铁路磨心坡北场（不含），正线线路全长158.666km，含东环线衔接襄渝线联络线、渝怀线联络线工程，以及机场支线、黄茅坪支线。其中由中铁二十局承建的DHZQ-2标山洞岩隧道为单洞双线隧道，起讫里程为DK32+897-DK36+515，隧道全长3618m，最大埋深330m。隧洞穿粉质粘土、泥岩、砂岩。洞身主要为Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级围岩，采用工字钢、格栅拱架配合超前小导管、组合中空锚杆，C25喷射混凝土进行初期支护。

3.2 应用方法

由于喷射混凝土施工方式与传统浇筑有很大区别，因此外加剂的使用也不能太过随意。在添加MH-2之前，仍需要在工作面上进行合理的现场试验，确保外加剂的使用能够符合项目施工要求。同时通过预先的试验，也可以提前了解产品可能存在的副作用，从而避免此后造成大规模的返工。在实验完毕之后，需要根据MH-2产品的特点来确定施工温度。通常而言，不同类型的外加剂给混凝土浆所带来的强度、收缩变化有很大不同，合理的设置工况温度有利于产品切实发挥功能。笔者建议，施工人员宜在5℃以上温度条件下进行施工，严格按照产品说明书来落实。其次，要控制好MH-2纳米级外加剂的使用量。过多则将造成浪费，量少则又令效果大打折扣。施工人员需要将掺加量控制在5%，与粗骨料、细骨料、水泥共同搅拌均匀。最后，要根据MH-2的性能按照固定的厚度逐层喷射，待工作面凝固后再次进行作业。喷层的厚度过大可能出现坠落、滑移的现象，而喷层厚度小则又令施工进度受到影响。按照产品添加量，喷射混凝土厚度控制在30cm-80cm效果最佳。在边墙等部位喷射作业中，厚度可适当升高，而隧道拱部为了实现混凝土的均匀就必须稍微降低。

4  结语

综上所述，喷射混凝土施工技术以其效率高、作业过程简易的特点，在各类基建项目中得到了十分广泛地应用。但由于国内技术、设备均较为落后，施工出现的剥落、回弹和不均匀问题也一直困扰着业界。承建单位应了解产品的特点及可能存在的副作用，按照工况温度5℃以上，掺加量4%-8%的量添加，保持期望的坍落度。如此以来，才能够真正发挥MH-2纳米外加剂减水、增强、抗腐蚀的特点，不断提升项目的施工质量。

参考文献

[1] 房敦敏，唐国杰.隧洞有机仿钢纤维喷射混凝土研究与应用[J].大坝与安全，2017（06）：83-87.

[2] 李国辉，王大明，王思恒等.新型纳米特种外加剂在隧洞喷护施工中的应用[J].中国水利，2016（20）：74+43.

[3] 黄秋丽，武选正.XPM纳米材料在锦屏水电站辅助洞工程喷混凝土中的应用[J].四川水力发电，2013，32（S1）：117-119.

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2019-12-03