無(wú)堿液體速凝劑在礦用混凝土中的應(yīng)用

崔博文

(山東科技大學(xué)礦業(yè)與安全工程學(xué)院)

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無(wú)堿液體速凝劑在礦用混凝土中的應(yīng)用

崔博文

(山東科技大學(xué)礦業(yè)與安全工程學(xué)院)

摘要為了解決混凝土干噴技術(shù)在煤礦巷道支護(hù)、巷道圍巖加固過(guò)程中的缺陷，建設(shè)性地提出了對(duì)人無(wú)危害、對(duì)環(huán)境無(wú)影響的濕噴工藝。介紹了無(wú)堿液體速凝劑的性能和噴射混凝土的施工流程，利用仿真模擬得到的降塵效果圖形象化地說(shuō)明了加入無(wú)堿液體速凝劑的濕噴技術(shù)可以顯著減少施工過(guò)程產(chǎn)生的粉塵量，降低粉塵回彈率，減輕對(duì)工人身體健康的傷害和對(duì)環(huán)境的影響。

關(guān)鍵詞無(wú)堿液體速凝劑濕噴法混凝土粉塵量回彈率

隨著煤炭資源開(kāi)采向深部轉(zhuǎn)移，煤礦巷道支護(hù)工程量越來(lái)越大，利用噴射混凝土技術(shù)進(jìn)行圍巖支護(hù)、巷道圍巖加固越來(lái)越受到人們的重視。噴射混凝土[1]是指通過(guò)噴射裝置利用壓縮空氣的作用將混凝土拌合料噴射到巖石面或建筑物表面上并與其緊密地黏接在一起、迅速凝結(jié)的一種施工過(guò)程，其是由噴射水泥砂漿發(fā)展而來(lái)的。混凝土噴射技術(shù)在井巷、隧道等工程中起到了尤為重要的作用。目前煤礦巷道支護(hù)普遍采用錨網(wǎng)噴支護(hù)結(jié)構(gòu)[2]。煤礦巷道因作業(yè)空間有限，傳統(tǒng)干噴產(chǎn)生的粉塵難以逸散。隨著人們對(duì)混凝土噴射支護(hù)質(zhì)量要求的提高，混凝土速凝劑應(yīng)運(yùn)而生，速凝劑速凝效果的好壞直接影響到噴射混凝土的噴射質(zhì)量及性能[3]。混凝土濕式噴射需要在噴嘴出口處加入速凝劑，然而，目前市場(chǎng)上應(yīng)用最多的是堿性速凝劑[4]，堿性速凝劑對(duì)噴漿工人的呼吸道和身體接觸部位腐蝕嚴(yán)重，不能滿足當(dāng)前對(duì)濕噴技術(shù)的要求。因此研發(fā)一種針對(duì)混凝土濕噴設(shè)備和工藝要求的混凝土速凝劑具有重要意義。

1　干噴技術(shù)

傳統(tǒng)的混凝土噴射工藝是采用干噴技術(shù)。工藝過(guò)程為將水泥、砂、石子和粉狀速凝劑按一定配合比例攪拌而成的混合料裝入噴射機(jī)中，混合料輸送至噴嘴處加水(水灰比約0.15)后加壓噴出[5]，見(jiàn)圖1。由于其具有高密實(shí)、易操作、能遠(yuǎn)距離傳輸和高空輸送等優(yōu)勢(shì)，被人們廣泛采用，但在噴射前需要將混凝土在噴嘴外與水混合，因而產(chǎn)生的粉塵量大，回彈率較高。干噴作業(yè)產(chǎn)生的粉塵危害工人健康，尤其是巷道工程中的粉塵污染更為嚴(yán)重。

圖1　噴射混凝土干噴技術(shù)施工工藝流程

2　濕噴技術(shù)

濕噴技術(shù)是將水灰比為0.45～0.50的混凝土攪拌物輸送至噴射機(jī)噴嘴處并與液體速凝劑混合后加壓噴出，其工藝流程如圖2所示。

圖2　噴射混凝土濕噴技術(shù)施工工藝流程

由于濕噴經(jīng)過(guò)二次上料，而且混合料水含量提高，大大降低了噴射機(jī)旁和噴嘴外的粉塵濃度，而且水灰比易于控制，混凝土水化程度高，提高了混凝土的勻質(zhì)性[6]。減少了對(duì)噴漿工人呼吸道和身體接觸部位的傷害，加快了混凝土的水化硬化，使混凝土在很短的時(shí)間內(nèi)具有較高的強(qiáng)度，以保證特殊施工的要求，通常在噴射裝置中加入無(wú)堿液體速凝劑。無(wú)堿液體速凝劑的作用是加速水泥的水化硬化，在很短的時(shí)間內(nèi)形成較高的強(qiáng)度，以保證特殊施工的要求。由于無(wú)堿液體速凝劑的噴料黏聚性好，對(duì)鋼筋無(wú)銹蝕作用，可提高抗?jié)B性，凝結(jié)快，1次噴層厚，噴拱可達(dá)130 mm，噴壁可達(dá)200 mm以上，可以減少?lài)娚溥^(guò)程產(chǎn)生的灰塵。加入速凝劑和未添加速凝劑的濕噴效果見(jiàn)圖3。

圖3　混凝土濕噴效果

由圖3可知，未加入速凝劑的混凝土，其噴射彈塵的粉塵回彈率高；加入速凝劑后，粉塵可在速凝劑作用下黏附在受?chē)娒嫔希档土朔蹓m回彈率，減輕了對(duì)工人身體健康的傷害和對(duì)環(huán)境的破壞。

噴射混凝土的施工工藝系統(tǒng)由供料、供氣、供水3個(gè)子系統(tǒng)組成[7]，這3個(gè)子系統(tǒng)的組成方式將影響噴射混凝土的質(zhì)量。在噴射前按設(shè)計(jì)配比把水泥和主料均勻送入拌料機(jī)。按w(水泥)∶w(砂)∶w(石子)=1∶2∶2配合比混合。速凝劑添加量按水泥

用量的2.5%～4%在噴漿機(jī)上料口均勻加入[8]。

3　結(jié)　論

(1)與干噴相比，濕噴降低了噴射產(chǎn)生的粉塵濃度，減輕了對(duì)工人身體的傷害和環(huán)境的污染。

(2)無(wú)堿液體速凝劑的噴料黏聚性好，對(duì)鋼筋無(wú)銹蝕作用，一次噴層厚，噴拱可達(dá)130 mm，噴壁可達(dá)200 mm以上，起到了很好的降塵作用。

(3)加入無(wú)堿液體速凝劑可以加速水泥的水化硬化，在很短的時(shí)間內(nèi)形成較高的強(qiáng)度，顯著降低彈塵回彈率。

參考文獻(xiàn)

[1]陳賓,高明中.噴射混凝土在巷道支護(hù)中的作用[J].煤炭技術(shù),2006,25(5)：56-59.

[2]潘志華,程建坤.水泥速凝劑研究現(xiàn)狀及發(fā)展方向[J].建井技術(shù),2005,26(5)：82-85.

[3]郭啟鋒,吳陶,宋軍.噴射混凝土速凝劑淺析[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2005.

[4]馬忠誠(chéng),汪瀾,馬井雨.噴射混凝土技術(shù)及其速凝劑的發(fā)展[J].混凝土,2011(12)：52-57.

[5]楊仁樹(shù),肖同社,劉波，等.噴射混凝土速凝劑的應(yīng)用與發(fā)展[J].中國(guó)礦業(yè),2015,14(7)：123-126.

[6]宋敬亮.噴射混凝土用高性能速凝劑的研制與應(yīng)用[D].邯鄲：河北工程大學(xué),2013.

[7]張向東,張樹(shù)光,李永靖．噴射混凝土技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用[J].煤,2001(1)：165-168.

[8]蔣愛(ài)玲.新型噴射混凝土復(fù)合外加劑的研制[D].青島：山東科技大學(xué),2007.

(收稿日期2016-05-05)

崔博文(1993—)，女，碩士研究生，266590 山東省青島市黃島區(qū)前灣港路579號(hào)。