绿色高性能喷射混凝土的功能及关键生产工艺技术

在隧道工程施工中，为保证隧道不坍塌，需及时对围岩进行支护加固。喷射混凝土施工技术无需用模板支承，成型条件好，混凝土凝结硬化快，施工进度快，是隧道围岩初期支护施工行之有效的措施。初期支护作为永久性支护结构，承载了隧道的全部荷载，初期支护一旦丧失承载能力，会严重威胁到隧道工程结构的寿命和安全。绿色高性能喷射混凝土最主要的功能就是用于隧道支护。

喷射混凝土技术也可用于矿井加固、道路抢修、城市防水堵漏等工程。近期和未来一段时间，喷射混凝土在我国西部大开发等工程中的需求量将不断增加，绿色高性能喷射混凝土将具有更多功能和用处。

关键生产工艺技术：

① 发明无氯无碱液体速凝剂ASA，解决了液体速凝剂掺量大、后期强度损失、稳定性差等问题。现有无碱液体速凝剂存在的主要问题有：
a．稳定性差　稳定期不足3个月。
b．掺量大　通常为水泥质量的7%～10%，甚至高达12%。
c．大量使用有毒原料　含氟化合物常被用于制备无碱液体速凝剂，如氢氟酸、氟化钠、氟硅酸镁等。
d．碱含量高　钾离子和钠离子含量高。
e．长期强度下降　
混凝土28d抗压强度比小于100%。绿色高性能喷射混凝土技术中使用的绿色环保型速凝剂ASA是一种以聚合硫酸铝为主要速凝组分的性能优异的无氯无碱液体速凝剂。其主要原料是聚合硫酸铝（A）​，工业硫酸镁（B）​，醇胺（C）​，无机酸（D）和稳定剂（E）​，无任何有毒组分。ASA速凝剂掺量为5%～7%时即能满足JC 477—2005标准的要求，砂浆28d强度比大于100%。ASA综合性能优于国外同类产品S-5​。在满足JC 477—2005标准的前提下，S-5掺量为7%～9%，而ASA掺量可降低至5%～7%。通过采用高Al2O3/SO3（比）的原料、添加能与Al3＋形成可溶性络离子稳定剂和调节pH值等技术途径，有效解决了液体速凝剂稳定期短的问题，所制备液体无碱速凝剂稳定期超过6个月依然保持均匀透明状，无任何沉淀、析晶、分层现象​。

② 发现回弹率影响规律，大幅度降低了施工时喷射混凝土回弹率，降低了施工成本。
研究发现了新拌湿喷混凝土稠度​、工作风压​、喷射厚度对回弹量的影响规律。稠度越大，回弹量越小；喷射风压为0.5MPa时较理想，混凝土回弹率均最低。当喷射厚度较薄时，回弹率较高，随喷射厚度的增大，回弹率逐渐降低。喷射厚度为10mm时，回弹率达58%；喷射厚度为25mm时，回弹率为31%；当喷射厚度为50mm时，回弹率降至19%；此后回弹率变化平缓。即回弹率随喷射厚度的增大而降低。喷射混凝土的砂率、含气量和其中粉煤灰的组成对回弹量都有明显影响。相同工作风压下，高含气量湿喷混凝土可降低回弹率，低于对应风压下普通湿喷混凝土回弹率的5%左右，高含气量且掺20%粉煤灰的混凝土回弹率低于掺粉煤灰的普通喷射混凝土约2%。

利用以上规律，提出了高含气量湿喷混凝土技术路线，解决了新拌混凝土可压送性与可喷性的矛盾，喷射混凝土硬化性能满足设计要求。