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旋喷混凝土技术的演变

发布日期:2009-03-19 字号: [ 大 ] [ 中 ] [ 小 ]

本行业内越来越着重旋喷技术的发展。本期观察旋喷衬砌的最新发展,并且与该行业材料和设备领先的供应商谈话。  过去十年,喷涂混凝土技术的发展进步快速,因此世界上使用喷涂急剧增加。现在每年800万m3以上的喷涂混凝土用于地层支撑。当前的进步受到地下施工技术和创建高质永久喷涂混凝土结构的方法推动,因为考虑到设计寿命100年以上,所以使用现代材料和涂复技术。   耐用性是关键争议。“创造永久喷涂混凝土结构,除非重视了重要的耐用性因素,否则是达不到的”,MBTUCG技术主任ROSSDIMMOCK(他也是欧洲喷涂混凝土技术委员会EFNARC的技术主席)如此说明。自动涂复技术的进步和喷涂混凝土材料提供了巨大潜力,但是为了符合此点,必须重视可贯彻的设计和涂复工人的培训和资质认证。   质量受到控制   在90年代的中期,干混合方法是涂复喷涂混凝土的主要方法。时至今日,70~80%的喷涂混凝土是用湿混合方法,并具有增加的趋势。DIMMOCK说"今后5年,湿混合预计将占全世界全部喷涂混凝土的80~90%。"湿混合是一项吸引人的选择,因为混凝土混合时受控加水并且可重复,水/泥比受到控制。   IMMOCK指出人们往往忽略设备对新鲜混凝土要求很高,首先是可泵性。另外,该方法要求大量快速凝固的附加剂。这可能导致过量和对最后产品强度损失。从干的到湿混合喷涂的快速发展,很清楚的表明,将来的发展将围绕在湿混合过程,因此制造商正在会聚精神继续改进其添加剂,机械和装备就显得并不惊人。   附加剂和添加剂

照片:MeycoRobojetLogica的计算机控制喷涂混拌器正在瑞士LOETSCHBERG隧道工作[Page]

  随着湿混合的使用,出现对各种附加剂的要求以便控制混凝土的性质。SIKA掘进和矿挖公司材料工程师专家GUSTAVBRACHER认为最近几年喷涂添加剂工艺的发展是无碱增速剂的引入和进步。寻求代替碱性铝酸盐基的增速剂非但是"高科技"发展国家的要求也是“低科技”发展中国家的要求。这种铝酸盐基的增速剂,除非处理得当,否则飞溅到眼中,会灼伤皮肤和致瞎,同时对环境也有碱腐蚀,也明显增加混凝土的碱性,随着时间消逝,喷涂混凝土会由于发生碱性反应而损坏,极快的碱性反应是促进研究含有可比拟性质的无碱性增速剂的原由。   目前有两代无碱性增速剂,其一:不昂贵的产品,但是日后证明很昂贵,(因为反应速度慢,需要高的剂量)其二:更为昂贵,但最后能节省时间和金钱。   DIMMOICK同意说,“由于复杂的化学性质,无碱性增速剂比传统的要贵,但是价格对现场喷涂混凝土的总成本极小影响,后果较大的应是时间和得到节约,质量得到增强和安全的工作条件”。   另一个明显的考虑是选择增速剂与其超增塑性的兼容性。超增塑剂的发展和应用是改良其可加工性,并延长其混凝土的“有效寿命”。目前有了超增塑剂可以使混凝土混合物延长约2小时,但此时需要两个产品,超增塑剂和稳定剂,可以使工作寿命增加到6小时。现在我们正在研究的是单一产品能起到两个添加剂的作用,寿命也较长。   时至今日,承包商多半采用移动式投配厂,大为降低闹市内发货的不确定性,以及投配厂到隧道现场路途遥远的问题。BRACHER说,“产生湿混旋喷料的投配厂最另人烦恼的是它的有效性和在喷嘴器增添增速剂的有效兼用性。寿命长达8~12小时不会有塌落损失以及使用单个而不是双份产品便是大多数承包商的初愿”。   设备开发

照片:SIKAPM500喷涂流动车在西班牙的工地工作[Page]

  不考虑泵送和喷涂的条件,而单讲究混凝土添加剂是没有用的。相反也是这样。喷涂设备的应用和开发不是孤立的,好象不与添加剂的开发有关似的。重大添加剂生产商都已开发自己一系列应用设备,但是混凝土制造商却发展自己的一套,这已经是一桩现实的事情。SIKA公司长期与ALIVA公司的喷涂设备联合,以及最终的喷嘴器是一件成功事项,开发湿混水泵是一件更为复杂的承诺。最后,经过与其它湿混水泵商一系列不成功的合伙,SIKA终于与领先的混凝土水泵制造商PUTZMEISTER建成联盟。撇开相互竞争,SIKA/ALIVA/PUTZMEISTER联盟瞄准遍及所有现代高生产率、优质湿混喷涂的主要组分。新型SIKA-PM500喷涂混拌器是该联盟首次为掘进开发的系统。设备机器设计紧凑,并结合WETKRET133喷涂附加剂罐和600立升水槽。如用于小型隧道,现货可供应SIKA-PM-400。   别的结果是采用设备设计集成化方法,其中可见到MEYCO公司的SUPREMA和POTENZA型号。MEYCO开发的机器能够提供无震抖输送湿混料到喷嘴器,其中,在出口调节器集成一种电子控制推越机构使得物料脉动得以减少到最小。集成了可编控制器(PLC)协调和控制机器的所有功能。MEYCO集成了一个重要的剂量装置(TDC),使得液体附加剂与机器驱动同步,并与PLC连接,这样使得增速剂和水泵混凝土输出同步,这点进行永久喷涂混凝土结构时至关重要,DIMMOCK说,“这样避免由于超剂量涂复而造成强度和耐用性的降低。”   自动化和一体化   对一成不变的高质量喷涂混凝土衬砌最重要的是涂复设备的自动化。MEYCO的ROBOJETLOGICA是新一代计算机自动控制的混拌器。它用激光扫描器测量隧道纵剖面并且按照予设定值涂复,达到涂复一致,并且减少反弹。最重要还是让未得到支护地层内工作的人员避免遭受飞溅的危险。为了避免跌滑的危险,MORGANEST公司化费了6年开发了LASERSHELL方法。他们精练了喷涂混凝土衬砌的技术,有效避免工人遭受工作面的危险。结合混凝土混合设计,高碳钢纤维支护,喷涂防水薄膜和涂复自动化的研究和喷涂技术人员资质的培训,达到推进该方法的真实途径。   培训和现代化的规范   虽然,现代工艺在喷涂涂复一致性有一些进展最终产品的质量仍旧明显依赖设备技术人员的技巧和经验。从事这个工作的承包商与日日增,也开办了操作人员的培训,全球性的提高了操作技巧和质量。现在我们需要的是对喷嘴器操作人员培训的国际标准。基于这点,EFNARC现在正在为《喷涂混凝土规范》1996年,制定培训和资质的计划,这也可能被国家培训机构所采纳,如在英国就是建筑行业培训局(CITB)。   迎合潜力需要   湿混喷涂使用现代环境安全附加剂和高性能设备,向行业界提供一项建造永久、高强度耐用混凝土结构的经济有效的工具。   灵活的物流、安全的工作条件、减小的环境影响让这项技术发挥它的潜力。涂复过程也高度自动化,明显地减少人为影响,人为影响这个因素在过去阻碍了业主认为喷涂混凝土是一种永久性结构材料。湿混纤维加强的喷涂在永久性支护当中在时间和成本节约余力方面多半是显著的,并且在有时急剧的,但是要确保设计的方法允许这样永久支护措施的使用。

  原作者: 国际隧道与隧道工程(中国混凝土与水泥制品网 转载请注明出处)

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