噴漿混凝土施工方法

2023-05-27 11:13:41 1

專利名稱：噴漿混凝土施工方法
技術領域：
本發明涉及一種適用於大體積混凝土工程澆築施工用的一體式混凝土施工方法，特別 是一種把混凝土攪拌、運輸、澆築各工藝合為一體的，現場施工設備少、操作簡便、快捷、 成本低、工期短、工程優質、高效的噴漿混凝土施工方法。該方法也可用於中、小體積混 凝土工程。
背景技術：
目前，普通素混凝土在工程中應用非常廣泛，對非常小的零散混凝土工程，有時採取 人工攪拌作業，並用鍬或手推車輸送混凝土進行澆築，這種人工作業混凝土施工方法不但 效率低，而且由於水泥攪拌不均勻，會使混凝土強度降低，影響混凝土工程質量。對中小 體積混凝土工程，有時採用小型攪拌站攪拌作業，並用手推車或翻鬥車輸送混凝土，這種 小型機械作業混凝土施工方法比人工攪拌作業有所改進，但是勞動強度仍很大，且浪費材 料、汙染環境。另外，在運輸、澆築過程中由於水化反應影響混凝土強度，而且時間過長 容易形成假凝現象。對大中體積混凝土工程，有時採用設備昂貴的集中攪拌站進行攪拌作 業，而且還需要運輸車輛、攤平設備。採用上述混凝土作業時，小型攪拌站群雖然設備簡 單，但效率低，集中攪拌站效率高，但建站投資高、佔地面積大、布局複雜，而且一般距 澆築區遠，輸送混凝土時間長，混凝土的和易性受到一定影響，骨料分離問題很難解決， 混凝土的入倉溫度更難控制，影響工程質量。特別是對於大體積混凝土工程來說，這種攪 拌、運輸、澆築方法是確保混凝土施工質量的三個關鍵步驟，但也是決定混凝土結構的強 度、造價和質量等的主要因素。由於其存在由於集中攪拌站需要設置各種材料，如水、水 泥、外摻劑、砂子和各種級配骨料儲存庫，所以佔地較大，考慮各種運輸車輛在集中攪拌 站的運行佔道和停車場還需一些佔地、場地布置問題。混凝土在運輸過程中，容易造成析 水和混凝土初期水化反應，損失強度嚴重可造成混凝土假凝現象，在集中入倉時更容易出 現骨料分離。在集中攪拌站到澆築混凝土的損耗可達5%左右，尤其採用汽車入倉時，對 施工場地的汙染是不可避免的。從攪拌站、運輸混凝土到現場澆築任何一個環節出現事故 或故障都會影響混凝土澆築施工。
混凝土的先制水泥漿再摻砂石骨料的方法，就是近年來研究成功的新方法。這種方法 可以保證水泥漿攪拌均勻，提高混凝土強度。但是還沒有脫離集中攪拌站的模式，只不過 把製漿和混合砂石骨料攪拌的步驟集中在在一臺設備中分開作業，這樣只能使混凝土攪拌 設備越來越複雜，而且受設備施工作業範圍的限制，使得集中攪拌運輸、.澆築震搗、攤 平等步驟樣樣都不能減少，還是不能減少混凝土的攪拌、運輸、澆築三個關鍵步驟中的任
3何一個。
拋石混凝土的施工方法，是當前混凝土施工中比較常見的一種方法，有時為了節省水 泥，降低成本，在混凝土入倉之後，振搗之前，向混凝土拋一定數量的塊石，這種施工方 法對混凝土減少水泥用量、降低成本、降低混凝土水化熱都有很好的積極效果，但拋石作 業大多採用人工拋擲，施工效率低、施工場地幹擾大。不適用大體積混凝土澆築施工。
近年來，又相繼推出一些新的混凝土施工方法。如在專利CN1238609中公開了一種 "堆石混凝土大壩施工方法"，在專利CN101144279A中公開了一種"普通型堆石混凝土施 工方法"和在CN100451245C中公開了一種"拋石型堆石混凝土施工方法"。上述這些使用 自密實混凝土、堆石混凝土、普通堆石混凝土、拋石混凝土等施工方法，雖然比使用常規 混凝土具有使用水泥量少，絕熱溫升小，單價低，施工簡單，速度快等優點，但是，因其 施工方法中自身存在的問題，使得任何施工形式的混凝土中的骨料都會給自行充填石塊縫 隙帶來麻煩。即使在混凝土中添加抗分離外加劑，也必須保證堆石壩最小縫隙大於混凝土 中最大骨料的一定數量級，並儘可能保證充填混凝土與每個石塊澆結密實。因此，對分層 施工的面接觸的堆石細小縫隙，堆石混凝土的密實度很難保證，容易造成混凝土缺欠，堆 石料要求高，棄料多。
以上是有關混凝土施工中對原材料的級配、性能及成型方面的研究報導。隨著混凝土 施工方面研究的深入，當前也出現了對混凝土攪拌工藝的報導，如專利公開號為 CN1396048A中公開了一種"快速制槳法多步混凝土攪拌工藝"，其工藝流程是粉料出 料一水與粉料計量一灰漿攪拌一骨料計量一骨料攪拌一成品裝車。這種工藝能使混凝土中的 結合料得到充分的水化，其結合力得到充分發揮，可以節約水泥，降低混凝土的成本，並 能夠有效減少粉塵對空氣汙染。但是由於需增加水泥攪拌及配套設備，使混凝土攪拌系統 更複雜，而且並沒有改變混凝土澆築的運輸等施工步驟，混凝土施工速度得不到提高，所 以應用較少。
在《油氣田地面工程》(2008第27巻第9期)中公開了一種"淨漿裹石法混凝土攪拌 工藝"，這種工藝是先將水、水泥投入攪拌機內攪拌60s，再投入石子繼續攪拌60s，最 後再投入砂子攪拌60s出料。淨漿裹石工藝雖然能夠提高混凝土整體強度，提高物料顆粒 的均勻分散度，增強水泥與石子界面的機械咬合作用，阻止部分游離水自石子與水泥漿界 面集中，增強水泥與石子間的界面強度，但是，由於採用分步攪拌，間歇式作業，故影響 攪拌速度，不適應大體積混凝土工程澆築施工。
在專利公開號為CN 101028727A中公開了一種"水泥混凝土單速二次攪拌工藝"，先 制水泥砂漿，再加入骨料、水強制攪拌一定時間製備成水泥混凝土混合料，這種工藝比常 規一次攪拌水泥混凝土的抗壓強度有所提高，可節約一定數量水泥，但是，混凝土攪拌工 藝複雜，不適應大體積混凝土快速施工的需要。在《建築工人》(2008第10期)中公開了一種"混凝土的分次投料攪拌工藝"。
分次投料攪拌工藝是將水泥、砂、石和水分次投入攪拌機內攪拌的方法，該方法有以 下幾種水泥裹砂法、水泥裹石法、砂漿裹石法。其中水泥裹石法，攪拌工藝複雜，並可 能產生水泥團粒現象，水泥裹砂法和砂漿裹石法，比常規工藝攪拌混凝土均有改進，可提 高混凝土強度，但攪拌工藝複雜，也是間歇式作業，因此，不利於推廣應用。
在美國專利US7，422,359B1中公開了一種"混凝土生產中混合水泥和水的方法"，其步 驟是將水泥引進在攪拌倉內有旋轉部件的渦輪攪拌器；將攪拌倉中加入水來與水泥混合; 高速旋轉攪拌倉,來將水泥和水的顆粒打散成精細的小顆粒來增強水泥顆粒的水合來生產 水泥膏；將水泥膏從攪拌倉排出並且與砂石混料混合來構成混凝土。採用這種工藝，由於 水、水泥、砂石混料都是在一個整體設備中完成製漿、拌和成混凝土，只改變混凝土的攪 拌工藝，由於水、水泥、砂石混料都是在一個整體設備中完成製漿、拌和成混凝土，在渦 輪攪拌器中將水與水泥混合成水泥膏，經高速旋轉攪拌倉排出生成水泥漿，再與砂石混料 在渦輪攪拌器的遠端混合來構成混凝土，所用設備多，工藝繁瑣，操作複雜，雖然比傳統 攪拌作業的混凝土提高強度15%~20%，在同等強度要求下，可以減少水泥用量，節省原 料成本，但該方法投資大，動力消耗多，設備維護費用高，其不僅增加了攪漿時間，降低 了攪拌混凝土的效率，而且在批量生產混凝土時，需要擴大設備、增加動力、添加輸送設 備。因此，這種方法不便在大型混凝土工程施工現場直接應用。

發明內容
本發明的目的是提供一種噴漿混凝土施工方法，它替代常規攪拌系統，取消混凝土運 輸程序和倉內攤平過程，把混凝土攪拌、運輸、澆築各工藝合為一體，直接在現場攪拌澆 築連續進行混凝土施工，從而簡化混凝土施工工藝，現場施工設備少，操作簡便、澆築快 捷，成本低，工期短，有效地增強混凝土各種力學指標，顯著提高施工效率。
本發明所採用的技術方案是該噴漿混凝土施工方法包括如下步驟採用常規的高速 攪拌製漿裝置提供的由水和水泥製成的純水泥漿或由水和摻粉煤灰的水泥製成的混合水 泥漿，並通過輸槳裝置向自由落體的動態砂石混料噴射或分別向自由落體的動態砂料、骨 料噴射，所述純水泥漿或混合水泥漿組成的噴射水泥漿與所述動態砂石混料或動態砂料、 骨料，以不完全混合狀態進入混合輸送器入口，攪拌成均勻的混合料後，利用混合料的重 力直接入倉或通過輸混合料裝置輸送入倉，進行振搗澆築成混凝土 。
所述噴射水泥漿的水灰比為h (1 0.3)，所述噴射水泥漿採用轉速不小於1200r/min 的高速攪拌機，攪拌時間不小於30s，輸漿速度為1.4 2.0m/s的常規的高速攪拌製漿裝 置提供，並通過與所述高速攪拌製漿裝置連接的設置流量計的輸漿裝置以噴漿壓力為 0.1 0.5MPa的高壓噴頭噴出。
所述混合輸送器利用組裝在殼體內的攪拌器混合併輸送，混合骨料粒徑《30cm，其轉速為200 500r/s，輸送速度為l 3m/s，所述殼體與水平面夾角在5 25°範圍內調整。
所述自由落體的動態砂石混料或動態砂料、骨料通過輸料裝置輸送到所述混合輸送器 入口處。
所述輸混合料裝置採用一端鉸接在混合輸送器出口端的伸縮式溜槽或長度可調傳輸帶。
本發明具有的優點及積極效果是:本發明採用輸漿裝置向動態的砂石骨料或動態的砂 料、骨料噴射水泥漿，使噴射水泥漿均勻地與自由落體的動態的砂石骨料或動態的砂料、 骨料，以不完全混合狀態進入混合輸送器入口。在混合輸送器入口處，噴射的水泥漿直接 包裹在呈瀑布狀流動的自由落體的動態砂、骨料表面，從而增加水泥與骨料界面的機械咬 合力，以保證混凝土結構整體的均勻性。該方法採用了當代先進的淨漿裹石法，並以簡化 了的混凝土施工工藝，在提高其表面膠結強度的同時，實現攪拌後的混合料以均勻流態入
倉，即可直接振搗澆築，有效地避免骨料分離。因其所採用的骨料粒徑可達30cm，故明 顯節省水泥用量，降低成本。採用該方法從噴漿到入倉澆築結束只需1~2分鐘，容易控 制混凝土入倉溫度，在幹的骨料內還沒有完全吸水的情況下就完成振搗澆築，故有利於保 證入倉混凝土的和易性及增加混凝土自密實性。從水泥漿配製到入倉振搗只用IO分鐘就 可以完成，從而避免常規施工方法在攪拌、運輸、入倉澆築這些時間內的水化反應所造成 的混凝土強度的損失。本發明不採用傳統攪拌系統，用常規的高速攪拌製漿裝置及輸漿裝 置、混合輸送器，替代造價昂貴的大型攪拌站及混凝土運輸設備，取消了現有混凝土攪拌 運輸工序和倉內攤平流程，把混凝土攪拌、運輸、澆築各工藝合為一體，直接在大體積混 凝土工程施工現場攪拌澆築，連續進行混凝土施工，從而簡化了施工流程，方便了各施工 場地的布置。由於這種噴漿混凝土施工方法的現場施工設備少，操作簡便，易於流水作業， 澆築快捷，所以可以減少各個環節混凝土的損耗，避免簿弱層面，有效地增強混凝土各種 力學指標，顯著提高施工效率和混凝土質量，具有降低施工成本，縮短工期等優點。
另外，因常規的高速攪拌製漿裝置提供的噴射水泥漿可以採用轉速不小於1200r/min 的高速攪拌機進行攪拌，攪拌時間不小於30s，故可使水泥漿液從根本上避免水泥團粒的 形成，有足夠的時間來提高水泥顆粒的擴散均勻度，從而提高水泥水化程度，能使混凝土 整體強度提高15%~20%。
以下結合附圖對本發明作進一步描述。

圖1是本發明的一種施工示意圖。
圖中序號說明1輸槳裝置、2輸料裝置、3混合輸送器、4輸混合料裝置、5混凝土。
具體實施例方式
根據圖l詳細說明本發明的具體結構。該噴漿混凝土施工方法包括如下步驟-首先根據現場施工需要設置提供水泥漿的常規的高速攪拌製漿裝置(圖中未示出)。該高速攪拌製漿裝置可按水泥灌漿規範規定建立，配製的水泥漿的水灰(即水與水泥或水 與摻粉煤灰的水泥)比為1: (1 0.3)，採用轉速不小於1200r/min的高速攪拌機，其攪 拌時間不小於30s，其輸水泥漿速度為1.4~2.0m/s。這種高速攪拌製漿裝置所用設備簡單， 佔地小，可靠近澆築區布置。與高速攪拌製漿裝置連接的通過輸漿泵或自流管路輸送至混 凝土攪拌區的輸漿裝置1設置有流量計，用來控制水泥漿流速，並根據實際需要設置一個 可以水平擺動的高壓噴頭或多個水平排列的高壓噴頭，使噴射水泥漿的壓力控制在0.1 0.5MPa。
採用高速攪拌製漿裝置提供的由水和水泥製成的純水泥漿或由水和摻粉煤灰的水泥 製成的混合水泥漿，通過輸漿裝置1向自由落體的動態砂石混料噴射或分別向自由落體的 動態砂料.骨料噴射。自由落體的動態砂石混料或動態砂料、骨料可以通過由輸送槽或輸 送帶組成的輸料裝置2輸送到混合輸送器3的入口處。輸漿裝置1噴射的由純水泥漿或混 合水泥漿組成的噴射水泥漿與自由落體的動態砂石混料或動態砂料、骨料，以不完全混合 狀態進入混合輸送器3的入口，攪拌成均勻的混合料後，利用混合料的重力直接入倉或通 過輸混合料裝置4輸送入倉，進行振搗澆築成混凝土。混合輸送器3利用組裝在殼體內的 攪拌器混合併輸送，混合骨料粒徑《30cm，其轉速為200 500r/s，輸送速度為1 3m/s， 並根據實際使用要求使殼體與水平面夾角可以在5 25。範圍內調整。輸混合料裝置4採 用一端鉸接在混合輸送器3出口端的伸縮式溜槽或長度可調傳輸帶，以有利於現場施工。
該噴漿混凝土施工方法的基本機理很簡單，就是用常規簡單的製漿和輸漿方法，常規 的輸送砂石骨料的方法，將水泥漿或摻有粉煤灰的水泥混合漿、砂石骨料分別按設計比例 均勻地輸送到混凝土澆築現場，在混合輸送器入口處，水泥漿以0.1-0.5Mpa壓力向自由 落體的砂石骨料或動態的砂料或骨料噴射，水泥漿、砂石骨料以不完全混合狀態進入混合 輸送器，再經混合輸送器進一步拌和，就形成均勻的水泥漿砂石骨料混合物，這個過程可 以叫做混合輸送器前砂石骨料初步掛漿(裹漿)和經過混合輸送器後完全均勻掛漿(裹漿) 過程。這樣完全簡化了混凝土的攪拌過程，有效避免傳統混凝土作業的三個步驟中混凝土
的損耗、骨料分離、混凝土假凝現象，達到節能、高效的混凝土施工方法。 以下結合具體實施例對本發明的適用範圍作進一步描述。
實施例l:大型混凝土工程基坑澆築噴漿混凝土施工方法
大型混凝土工程基坑澆築，可根據場地在靠近基坑設置常規的高速攪拌製漿裝置，所 製漿液的水灰比按設計要求的混凝土水灰比，如果需要在水泥漿中加粉煤灰，製漿裝置就 可以提供水泥摻粉煤灰的水泥混合漿液，如果需加Mg02類膨脹劑，製漿裝置就可以提供 摻有Mg02的水泥混合漿，製漿裝置製漿常用的高速攪拌機，其速度大於1200r/min，攪 拌時間30s 50s，製成的合格水泥漿採用輸漿泵通過輸送管輸送至混凝土澆築區的輸料 裝置2備用。砂石骨料可以採用輸送槽傳送，也可採用輸送帶傳送。在採用兩級配以下骨料時，可直接傳送砂石骨料混合料，在採用兩級配以上骨料時砂料和骨料可分別傳送，以 保證混合料的均勻性。如果有必要可採用超出粒徑骨料，最大粒徑可達30cm，這樣可節 省大量水泥。砂石骨料通過輸料裝置2按比例混合，水泥漿或摻有外加劑的水泥混合漿通 過輸漿裝置1直接向輸料裝置2的出口砂石骨料下落流中均勻噴射，使水泥漿、砂石骨料 成為不完全混合狀態進入混合輸送器2進一步混合併輸送，再通過輸混合料裝置4直接入 倉並振搗。在輸漿管路為400m以內時，從水泥漿製漿到澆築結束只5分鐘時間就可以完 成混凝土攪拌和澆築全過程，根據需要可以多點成排推進澆築。採用溫控措施降低入倉溫 度也是簡單易行，製漿採用低水溫，骨料予冷均可，因為在水泥、砂石骨料輸送溫時間很 短，漿和砂石骨料溫升完全可以控制。
實施例2:採用噴漿混凝土重力壩施工方法
採用噴漿混凝土重力壩施工，可採用超最大粒徑達30cm，降低水泥用量達到降低水 化熱溫升的目的，可方便的採用冷水製漿和骨料予冷，有效降低入倉溫度，混凝土澆築過 程有效防止大骨料分離，在施工場地以管路輸送和輸混合料裝置替代卡車運輸混凝土，用 簡單的常規的高速攪拌製漿裝置和混合輸送器3替代造價昂貴的混凝土攪拌站。施工期可 縮短1/3時間。
實施例3:噴漿混凝土在堤防和築壩施工方法
為了縮小堤壩斷面增強抗衝或防滲能力，可選自然混合料，採用輸料裝置2，用輸漿 裝置1噴漿再用混合輸送器3簡單混合輸送，並輾壓形成水泥砂石骨料結石結構。最大限 度利用當地材料，節省投資，堅固耐用。
實施例4:噴槳混凝土充填空穴、裂隙、堆石體施工方法
充填空穴一般對混凝土強度要求不高，可採用摻大量粉煤灰的水泥混合漿來噴射三級 配以下的砂石骨料，再經混合輸送器2混合後直接充填空穴中；對裂隙、堆石體充填可用 慘大量粉煤灰的水泥混合漿來噴射一級配的砂石骨料或噴純砂子，再經混合輸送器3混合 後直接充填裂隙或堆石體縫隙，這種經噴射水泥漿再混合的砂漿或低級配混凝土具有很好 的流動性，穿透能力強，自身具有良好的自密實性。噴漿混凝土充填的堆石體，最終形成 水泥砂漿結石體或水泥混凝土結石體，強度均勻，並具有很好的防滲性能，防滲係數可達 Ixl-6 lxl0-8cm/s。
權利要求
1、一種噴漿混凝土施工方法，其特徵在於包括如下步驟採用常規的高速攪拌製漿裝置提供的由水和水泥製成的純水泥漿或由水和摻粉煤灰的水泥製成的混合水泥漿，並通過輸漿裝置向自由落體的動態砂石混料噴射或分別向自由落體的動態砂料、骨料噴射，所述純水泥漿或混合水泥漿組成的噴射水泥漿與所述動態砂石混料或動態砂料、骨料，以不完全混合狀態進入混合輸送器入口，攪拌成均勻的混合料後，利用混合料的重力直接入倉或通過輸混合料裝置輸送入倉，進行振搗澆築成混凝土。
2、 根據權利要求1所述的噴漿混凝土施工方法，其特徵在於所述噴射水泥漿的水 灰比為1: (1 0.3)，所述噴射水泥漿採用轉速不小於1200r/min的高速攪拌機，攪拌時 間不小於30s，輸漿速度為1.4 2.0m/s的常規的高速攪拌製漿裝置提供，並通過與集中 製漿站連接的設置流量計的輸槳裝置以噴漿壓力為0.1 0.5MPa的高壓噴頭噴出。
3、 根據權利要求1所述的噴漿混凝土施工方法，其特徵在於所述混合輸送器利用 組裝在殼體內的攪拌器混合併輸送，混合骨料粒徑《30cm，其轉速為200 500r/s，輸送 速度為l 3m/s，所述殼體與水平面夾角在5 25。範圍內調整。
4、 根據權利要求1所述的噴漿混凝土施工方法，其特徵在於所述自由落體的動態 砂石混料或動態砂料、骨料通過輸料裝置輸送到所述混合輸送器入口處。
5、 根據權利要求1所述的噴漿混凝土施工方法，其特徵在於所述輸混合料裝置採 用一端鉸接在混合輸送器出口端的伸縮式溜槽或長度可調傳輸帶。
全文摘要
一種噴漿混凝土施工方法，包括如下步驟採用常規的高速攪拌製漿裝置提供的由水和水泥製成的純水泥漿或由水和摻粉煤灰的水泥製成的混合水泥漿，並通過輸漿裝置向自由落體的動態砂石混料噴射或分別向自由落體的動態砂料、骨料噴射，噴射水泥漿與動態砂石混料或動態砂料、骨料，以不完全混合狀態進入混合輸送器入口，攪拌成均勻的混合料後，利用混合料的重力直接入倉或通過輸混合料裝置輸送入倉，進行振搗澆築成混凝土。它把混凝土攪拌、運輸、澆築各工藝合為一體，直接在現場攪拌澆築連續進行混凝土施工，從而簡化混凝土施工工藝，現場施工設備少，操作簡便、澆築快捷，成本低，工期短，有效地增強混凝土各種力學指標，顯著提高施工效率。
文檔編號E02D15/00GK101624826SQ200910012718
公開日2010年1月13日 申請日期2009年7月28日 優先權日2009年7月28日
發明者剛 劉, 越 劉, 劉順義, 姚惠玲, 峰 張, 千 李, 李珍子, 林聰俐, 畢雁玲, 牛永田, 紀志軍, 趙一兵, 陳俊喜, 馬德新, 林 魯 申請人:瀋陽市利千水利技術開發有限責任公司