加固工程干法噴射混凝土施工技術(shù)

李妙平

(山西四建集團有限公司，山西太原 030012)

1 概述

現(xiàn)在正在使用的大量的20世紀(jì)80年代以前建造的多層砌體房屋已不能滿足現(xiàn)行規(guī)范中抗震設(shè)防的要求，需要采取加固等措施，使其在后續(xù)使用年限內(nèi)能夠達(dá)到不低于抗震鑒定的設(shè)防目標(biāo)。經(jīng)鑒定房屋抗震承載力、房屋整體性等不滿足要求時可采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土板墻加固方法。

新的JGJ 116-2009建筑抗震加固技術(shù)規(guī)程規(guī)定板墻加固施工可采用支模澆筑或采用噴射混凝土工藝，板墻厚度較薄時優(yōu)先采用噴射混凝土工藝，不得采用人工涂抹工藝。

2 干法噴射混凝土施工技術(shù)特點

噴射混凝土是采用壓縮空氣將按一定比例配合的混凝土拌合料，通過管道輸送并以高速高壓噴射到受噴表面的一種混凝土。干法噴射混凝土工藝是將按比例配合的干混合料經(jīng)機械拌和均勻，用噴射機及空壓機向輸送管均勻連續(xù)送料，送到噴頭處與壓力水混合均勻形成的混凝土，噴到受噴表面的一種工藝方法。

干法噴射混凝土工藝用于結(jié)構(gòu)加固，從加固機理方面提高和改善了加固結(jié)構(gòu)二次組合界面的粘結(jié)性能及整體共同工作性能;從施工技術(shù)方面以混凝土產(chǎn)生的化學(xué)膨脹來補償混凝土的收縮，克服施工過程中混凝土無法致密到位的問題;以優(yōu)化控制混凝土水灰比和科學(xué)的噴射程序、合理的噴射厚度等措施克服混凝土回彈多的弊端。

干法噴射混凝土施工技術(shù)與濕法噴射混凝土相比，克服了濕混合料在管路中輸送距離短、設(shè)備和工藝復(fù)雜、添加速凝劑困難、不適合在含水表面上噴射等缺點。從施工方法來說，干法噴射混凝土施工技術(shù)具有工藝簡單、施工方便、加固質(zhì)量可靠和費用低等優(yōu)點。

3 施工工藝流程及操作要點

施工工藝流程:拆除→基層墻面清理、修復(fù)→澆水濕潤墻面→彈線、鉆孔→鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)、安設(shè)錨筋→噴射混凝土并養(yǎng)護(hù)→面層施工。

操作要點具體如下。

3.1 基層墻面清理、修復(fù)

清除表面裝飾層，再用角磨機除去墻表面風(fēng)化層，墻表面破損處應(yīng)剔鑿到堅實的墻面，再用水泥砂漿將缺陷部位填補平整。

3.2 澆水濕潤墻面

清理修復(fù)完畢的墻體表面用水清洗濕潤。

3.3 彈線、鉆孔

施工時先按設(shè)計要求彈出錨筋、穿板(墻)筋位置，用電鉆在磚縫處鉆孔。錨筋孔直徑為錨筋直徑的1.5倍～2.5倍，穿墻孔直徑比S形筋大2 mm。錨筋直徑不小于8 mm，S形筋間距不大于900 mm，L形筋間距不大于600 mm。

3.4 鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)、安設(shè)錨筋

板墻豎向、水平鋼筋直徑、間距符合設(shè)計要求，并按要求設(shè)置拉結(jié)筋。鋪設(shè)鋼筋并安設(shè)錨筋，錨筋穿入孔洞后孔內(nèi)嵌塞水泥砂漿或環(huán)氧樹脂砂漿。鋪設(shè)鋼筋時要求豎筋靠近原墻面，鋼筋網(wǎng)采用鋼筋頭或砂漿墊塊先墊出鋼筋網(wǎng)與墻面間的間隔層。鋼筋網(wǎng)與墻面的固定應(yīng)平整牢固，與墻面凈距不小于15 mm，網(wǎng)外保護(hù)層厚度不小于10 mm。

板墻豎向連續(xù)貫通穿過樓板，為避免鉆孔太密，造成樓板過大損傷，在樓板處采用集中配筋方式穿過。橫向水平鋼筋兩端，原則上應(yīng)穿墻連續(xù)配置，但為減少鉆孔，也采用集中配筋方式穿過，在樓層標(biāo)高處設(shè)φ16橫筋兩道，在縱橫墻交接處縱墻或山墻位置設(shè)φ16豎筋兩道，連接穿板(墻)鋼筋、鋼筋網(wǎng)。

3.5 噴射混凝土

混凝土面層采用干法噴射混凝土。噴射混凝土施工流程:噴射作業(yè)準(zhǔn)備→噴射順序及施工段確定→噴射混凝土作業(yè)→噴射混凝土修平→噴射混凝土養(yǎng)護(hù)。

1)噴射作業(yè)準(zhǔn)備。a.噴射作業(yè)前，應(yīng)檢查噴射面的鑿除和模板支設(shè)是否符合要求。b.噴射前，應(yīng)將噴射面上的粉塵、浮碴等物沖洗干凈，并保持表面濕潤狀態(tài)。c.混凝土噴射手須經(jīng)過專業(yè)培訓(xùn)方可操作。噴射作業(yè)開始前，應(yīng)檢查噴頭內(nèi)的水環(huán)與輸料管及噴嘴連接處是否有膠皮墊圈，連接是否緊密，嚴(yán)禁混合用水從連接部位漏出;應(yīng)對噴射機進(jìn)行檢查和試運轉(zhuǎn);應(yīng)用高壓風(fēng)水沖洗受噴面。

2)噴射順序:噴射作業(yè)按先側(cè)面后頂面的噴射順序自下而上施工，并分片分段進(jìn)行。當(dāng)加固修復(fù)層厚度大于70 mm時，分層噴射。前后兩層噴射的時間間隔不少于混凝土的終凝時間。在混凝土終凝1 h后再進(jìn)行噴射時，應(yīng)先噴水濕潤前一層混凝土的表面。當(dāng)在間隔時間內(nèi)，前層混凝土表面有污染時，采用風(fēng)、水清洗干凈。

3)噴射作業(yè):a.噴射作業(yè)開始時，應(yīng)先送風(fēng)，后開機給水再給料;結(jié)束時，應(yīng)待噴射機和輸料管內(nèi)的料噴完后，再停機關(guān)風(fēng)關(guān)水。b.對有較大蜂窩、孔洞的結(jié)構(gòu)，噴射作業(yè)時應(yīng)先噴孔洞和凹穴處，然后再噴其他部位。c.開始噴射時，應(yīng)減少噴頭至受噴面的距離，并調(diào)節(jié)噴射角度，以保證鋼筋與壁面之間混凝土的密實性;噴射作業(yè)時，料流出口與受噴面應(yīng)垂直，并保持0.6 m～1.0 m的距離。d.鋼筋被混凝土覆蓋后，應(yīng)加大噴射距離至規(guī)定要求，同時噴頭應(yīng)按螺旋形軌跡(直徑約300 mm)一圈壓半圈地移動，以保證噴射混凝土表面的平整度。e.噴射中如有脫落的混凝土被鋼筋網(wǎng)架住，應(yīng)及時清除，再補噴。f.噴射過程中應(yīng)控制好水灰比，保持混凝土表面平整，呈濕潤光澤，無干斑或滑移流淌現(xiàn)象。g.控制適宜的噴射機工作風(fēng)壓。當(dāng)進(jìn)風(fēng)管內(nèi)徑為50 mm、水平輸料(輸料管長度在200 mm以內(nèi))時噴射機壓力為:空載壓力(MPa)=0.001 × 輸料管長度(m);工作壓力(MPa)=0.1+0.001 3 ×輸料管長度(m)。在噴射過程中，噴射機司機應(yīng)與噴射手密切配合，根據(jù)實際情況及時調(diào)整噴射機工作風(fēng)壓。h.噴射中最大限度減少混合料的停放時間，混合料攪拌后及時噴射，保證干混合料在新鮮的情況下進(jìn)行噴射作業(yè)，以減少混凝土強度的損失。i.噴射作業(yè)中，噴射機供料應(yīng)連續(xù)均勻;機器正常運轉(zhuǎn)時，料斗內(nèi)應(yīng)保持足夠的存料;如因堵管、停風(fēng)、輸料中斷或噴射作業(yè)完畢后，應(yīng)立即關(guān)閉噴頭水閥，并將噴頭朝下放置，以防混合用水倒流入輸料管中;并及時清除噴射機和輸料管內(nèi)的存料。j.噴射混凝土施工時的回彈率，水平噴射不大于20%，向上噴射不大于30%。落地的回彈料及時收集并打碎，防止結(jié)塊。回彈料過篩分類，粒徑不大于12 mm時可再利用，已污染的回彈料不得用于結(jié)構(gòu)加固。k.噴射混凝土厚度的控制可采用下列措施:基層處理后，進(jìn)行平整度的檢測;梁、柱結(jié)構(gòu)可用模板露出結(jié)構(gòu)面的寬度作為控制混凝土厚度的標(biāo)志;墻、板等大面積噴射作業(yè)，在受噴面上作出混凝土厚度控制標(biāo)識(最小厚度為設(shè)計厚度)，其縱橫間距為1.0 m～1.5 m;控制標(biāo)識方法:預(yù)埋短鋼筋(當(dāng)采用分層噴射時，短鋼筋長度應(yīng)滿足分層需要)、鋼釘、做灰餅標(biāo)志等。噴射作業(yè)中亦可用針探法隨時進(jìn)行檢測，發(fā)現(xiàn)厚度不夠應(yīng)及時補噴。噴射施工結(jié)束后8 h以內(nèi)鉆孔抽查噴射加固層厚度。l.噴射厚度達(dá)到設(shè)計要求后，刮抹修平。修平在混凝土初凝后及時進(jìn)行。修平時不得擾動新鮮混凝土的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其與基層的粘結(jié)。

3.6 噴射混凝土養(yǎng)護(hù)

混凝土噴射完畢后，對混凝土面進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)。第一次灑水養(yǎng)護(hù)在噴射完1 h～2 h后進(jìn)行，以后的灑水養(yǎng)護(hù)以保持表面濕潤為度。養(yǎng)護(hù)時間不少于14 d。當(dāng)氣溫低于+5℃時，不宜噴水養(yǎng)護(hù)，要采取保水養(yǎng)護(hù)。噴射混凝土工程處于相對濕度在95%以上的環(huán)境中時，可不專門進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。

4 材料與設(shè)備

4.1 原材料

水泥:優(yōu)先采用普通硅酸鹽水泥，強度等級不低于32.5，水泥性能符合國家標(biāo)準(zhǔn)。

細(xì)骨料:除符合國家標(biāo)準(zhǔn)外，還應(yīng)符合:細(xì)度模數(shù)不小于2.5中粗砂，使用時砂子含水率控制在5%～7%。

粗骨料:采用連續(xù)級配的堅硬耐久的石子，粒徑不大于12 mm。

水:噴射混凝土拌合用水的水質(zhì)應(yīng)與普通混凝土相同，必須符合現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JGJ 63混凝土拌合用水標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。

外加劑:當(dāng)噴射混凝土中摻加速凝劑時，應(yīng)采用無機鹽類速凝劑，并應(yīng)符合下列規(guī)定:

1)選擇速凝劑時應(yīng)考慮所用水泥與速凝劑的相容性，且摻入速凝劑的噴射混凝土的性能必須符合設(shè)計要求;

2)所采用的速凝劑應(yīng)有出廠合格證，在使用前應(yīng)按出廠使用說明書的要求進(jìn)行水泥凝結(jié)時間檢驗，其初凝時間不應(yīng)超過5 min，終凝時間不應(yīng)超過10 min;

3)粉狀速凝劑在運輸和存放過程中應(yīng)保持干燥，防止受潮變質(zhì);過期或受潮變質(zhì)的速凝劑不得使用;

4)速凝劑的摻量控制在水泥重量的2%～4%，最佳摻量應(yīng)在施工前通過試驗確定。

4.2 混凝土配合比

噴射混凝土的配合比宜通過試配試噴確定。其強度應(yīng)符合設(shè)計要求，且應(yīng)滿足節(jié)約水泥、回彈量少、粘附性好等要求。在特殊情況下，還應(yīng)滿足抗凍性和抗?jié)B性等要求。當(dāng)噴射混凝土摻入外加劑和短纖維時，其摻量和配合比應(yīng)通過試配試噴確定。

4.3 設(shè)備要求

噴射機、空氣壓縮機、混凝土攪拌機、輸料管及供水設(shè)施。

5 質(zhì)量控制

1)噴射混凝土抗壓強度檢驗。

試塊在工程施工中制取，每噴射50 m3～100 m3混合料不少于一組(3塊)，試塊制作方法為:將450 mm×350 mm×120 mm的木模內(nèi)噴滿混凝土，加工成邊長為100 mm的立方體試塊，在標(biāo)準(zhǔn)條件下養(yǎng)護(hù)至28 d齡期，進(jìn)行抗壓強度試驗。

2)噴射混凝土加固層厚度控制及檢驗。

施工時在受噴面上用測針、預(yù)埋短鋼筋和砂漿餅厚度標(biāo)志等方法控制噴射層厚度。厚度檢驗檢查點間距不大于2 m。

3)質(zhì)量驗收。

a.加固工程施工完成后，按設(shè)計要求和質(zhì)量合格條件進(jìn)行分項工程驗收。b.驗收資料:原材料合格證及試驗報告;噴射混凝土施工記錄;噴射混凝土強度、厚度、外觀尺寸等的檢查和試驗報告;隱蔽工程檢查驗收記錄;加固結(jié)構(gòu)竣工圖等。

6 安全及環(huán)保措施

1)安全措施:

噴射混凝土施工作業(yè)中，應(yīng)經(jīng)常檢查出料彎頭，輔料管和管路接頭等有無磨薄、擊穿或松脫現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)問題及時處理。定期檢查電源線路和設(shè)備的電器部分，確保用電安全。

2)環(huán)保措施:

噴射混凝土施工中應(yīng)定期測定作業(yè)區(qū)的粉塵濃度。噴射混凝土施工中，采用增加骨料含水率、雙水環(huán)加水、設(shè)置集塵器、除塵水幕、加強局部通風(fēng)等方法減小粉塵濃度。

7 結(jié)語

干法噴射混凝土施工技術(shù)在多個加固工程中已得到成功應(yīng)用，隨著公共建筑抗震等級提高后需加固修復(fù)的工程大大增多，該項技術(shù)以其特有的優(yōu)點為短期內(nèi)完成學(xué)校及其他建筑物加固改造建設(shè)創(chuàng)造了極有力的條件，保證了學(xué)生正常學(xué)習(xí)和建筑物的正常使用，具有積極的社會效益和廣泛的推廣應(yīng)用前景。