湿喷射混凝土技术在抢险加固工程中的应用

孔 平

(重庆建工工业有限公司，重庆 402283)

1 工程概况

本工程是重庆石桥(赛博)广场火灾后抢险加固工程。火灾事故发生后，重庆市政府高度重视，成立了以重庆市政府、高新区建设局、九龙坡区建委等有关部门的联合抢险指挥小组。经“重庆市建筑科学研究院”专家实地踏勘取样、检测鉴定。《鉴定报告》根据检测结果将石桥广场火灾损害程度划分为三个等级:Ⅰ级，烧伤程度轻微，混凝土表面为原色或烟熏黑色，无混凝土脱落、开裂等现象;Ⅱ级，中度烧伤，混凝土表面龟裂，无混凝土脱落;Ⅲ级，重度烧伤，混凝土爆落、露筋、开裂。

此次抢险工程，工期紧、任务重，为了保证工程质量和工期，必须突破传统的施工方式，以寻求在保证质量的前提下快速完成工程施工，因此在工程施工中大胆采用了在重庆地区首次应用于建筑工程的湿喷混凝土施工技术，笔者认为此次该技术的成功应用十分值得总结和探讨。以往，湿喷混凝土技术大多用于隧道工程、高切坡边坡治理工程等，其喷射面为斜面、曲面等，喷射技术成熟，喷射较易成功。而本次喷射混凝土应用于建筑工程，喷射面为楼板底部、梁底部，工艺具有较强的独特性。施工过程中遇到了许多技术上的困难，再加上在这方面目前还没有相关的资料可供查阅和成功的经验来加以借鉴，因此在进行此工程时面临着极大的压力。最终通过不断的摸索、学习使得这些技术难题得以成功解决。希望通过本文的介绍，其工艺能够为类似工程施工提供一定的参考借鉴作用。

2 设计加固要求

1)清除火灾受损混凝土，尽量减少施工措施，充分利用结构现有承载能力保证施工安全。在确保承载力安全的前提下，降低工程造价，加快施工进度。2)对轻度及以下损伤区或构件部位，以保证耐久性为处理目标。3)对中度和重度损伤区或构件部位，以构件承载力加固为目标，确保构件承载力恢复到不低于火灾前的水平，或满足现行规范对构件承载力安全性的要求。

3 加固范围与方法

1)加固范围:4·24火灾影响－1层～6层区域中的框架梁、板、柱(墙)，同时局部对其增设基础、钢筋混凝土柱。2)加固方法:喷射混凝土置换加固方案，适用于中度及重度损伤的墙、梁底、裙房柱、板顶。而喷射混凝土置换加固方案只是本加固工程中不同加固部位不同加固方法中的一种，其他部位的加固方法本文在这里就不介绍了。3)主要加固材料。混凝土强度等级:喷射混凝土采用C30;板清除后新浇混凝土采用C35;增设基础及其垫层、柱混凝土采用C30。

4 喷射混凝土的施工

4.1 喷射混凝土的相关技术要求

1)本加固工程所使用的喷射混凝土采用聚丙烯纤维膨胀混凝土，强度等级均为C30。其中，聚丙烯纤维掺量为0.9 kg/m3;膨胀剂为ZY，掺量为水泥用量的8%。2)原材料方面:a.优先使用硅酸盐或普通硅酸盐水泥，水泥强度等级不低于42.5。b.细骨料应采用坚硬耐久性好的中粗砂，细度模数不宜小于2.5，含水率宜控制在5%～7%，含泥量不大于1%。c.粗骨料应采用破碎石灰岩，粒径不大于10 mm，强度不小于60 MPa，含泥量不大于1%。d.喷射混凝土应采用水剂速凝剂，掺量为水泥用量的4%，并要求与所使用的水泥相溶。速凝剂应进行水泥凝结时间检验，初凝时间不应超过5 min，终凝时间不应超过10 min。3)配合比方面:a.喷射混凝土的配合比除满足强度要求外，还须满足回弹量少、粉尘少及粘附力强等要求，并根据所用的原材料和速凝剂进行实验室试配和现场试验确定。b.喷射混凝土的配合比宜满足:胶骨比1∶3.5 ～4.5;砂率0.45 ～0.55;水灰比 0.4 ～0.5。4)喷射作业要求:a.构件底面一次喷射的混凝土厚度不宜大于50 mm，构件侧面一次喷射的混凝土厚度不宜大于70 mm。分层喷射时，前后两层喷射的时间间隔不应少于混凝土的终凝时间;当在混凝土终凝1 h后再进行喷射时，应先喷水湿润前一层混凝土表面。b.应采取措施控制回弹率，侧面喷射不宜大于20%，顶面喷射时不宜大于30%。先喷主次梁的底部，再喷梁的侧面和板的底部。c.每一工作班的每50 m3或小于50 m3混凝土，应按喷射混凝土技术规程的要求制作至少一组(3个试块)试件用于检验混凝土的强度。

4.2 湿喷射混凝土应用

4.2.1 干喷射混凝土施工技术的应用

经一个月高压水射流完工后，原结构钢筋混凝土楼板火烧碳化的部分已被大量铣刨剔除。呈现在我们面前的是干净齿状的混凝土和原结构一样规整的钢筋。按照设计图要求置换新的钢筋混凝土楼板底部C35混凝土。

经实践证明，干喷射混凝土的构件强度很难达到C35以上，究其原因是干喷射混凝土，干拌料通过空气高压雾化输送出喷枪过程中，大量的水泥胶结材料在空气中形成灰雾，胶结材料水泥和粗细骨料大量分家，高压气体输送到混凝土界面时，有部分不能形成有效粘结混凝土体，且反弹到空气中形成粉尘污染，落在地面上成为建筑垃圾无法利用(注:喷射混凝土掺加速凝剂，将初凝时间提前到10 min内，终凝时间提前到2 h)。干喷射混凝土的应用不成功。

4.2.2 湿喷射混凝土施工技术的应用

鉴于干喷射混凝土施工技术的应用失败，与重庆建筑大学设计院相关专家在动态设计阶段就此进行协商，采用重庆市场上还没有启用的湿喷新工艺来满足混凝土的置换要求。

此湿喷混凝土板底新工艺在重庆加固实属首次，既没有规范，也没有操作规程，更没有定额消耗量，更困难的是没有能熟练操作过的工程技术人员和操作工人，一切都从零开始。项目部立即进行试验性探索，召开现场操作工人在内的诸葛亮会进行攻关。

重点解决了以下几方面的技术难题:

1)设备的更新和专业技师的聘请。

从河南长葛定购两台产量5 m3/h湿喷射混凝土机，在租赁公司租赁两台产气量15 m3/min的大型柴油空气压缩机，然后从四川聘请在纹川大地震和中铁二局隧道搞干喷射混凝土专业技师来进行试验性喷射指导。

2)喷射混凝土配合比的改进。

所谓湿喷射混凝土是将胶结材料水泥、细骨料中砂、粗骨料石子、水、纤维，按设计的强度比例计量，用搅拌机拌熟后，匀速加入湿喷射混凝土机，压缩后经空压机高压空气混合雾化，通过风管输送到喷枪头与同时到达的速凝雾水在空气中混合，射到钢筋混凝土板底上形成混凝土构件。

在此实验试喷射混凝土阶段，按“重庆恒意建设工程质量检测有限责任公司”水泥喷射混凝土配合比报告计量作业后相当不理想。喷射出的混凝土到达楼板底部后均全部反弹回来，连续试验了两天均失败了。那么就调整配合比，在保证混凝土标号不变的情况下，减少水的用量，使混凝土像糯米粑一样。调整配合比后效果还可以，射上去的混凝土反弹率减少很多。

3)喷射角度的改变和喷射压力的调整。

配合比的调整仅解决了混凝土的粘稠性问题，混凝土的反弹量没有达到控制要求，系按照隧道顶部的作业方式进行工作的。原因是将喷枪与作业界面保持80°夹角，此夹角作业时后面喷射的混凝土将前面喷射混凝土已经粘结好的射冲掉，所以失败。但按照隧道顶部方式试喷，效果相当的好，不但质量稳定，混凝土的反弹相当的少，反弹率不到20%。而室内顶板并不同于隧道顶部，隧道顶部喷射倾角弧线由多次堆积而成，而钢筋混凝土平面楼底板均匀的齿状无堆积空间，厚度只有3 cm～5 cm，足部5 cm～10 cm，鉴于现场实际情况，必须调整操作手喷管持枪与界面的最佳角度，也就是调整角度为90°效果最好，垂直喷射。

采用垂直喷射后楼底面有明显的混凝土粘结，感觉向成功靠近一点，但还需要对空气压力进行调整。试验观察，空气压力在5 kg以内时射上去混凝土容易自由掉落，没有与钢筋混凝土楼板底牢固粘结。那6 kg，7 kg，8 kg压力如何，试验证明，平面楼底板混凝土喷射超过7 kg以上的空气压力混凝土容易被冲掉，稳定在6 kg左右空气压力值的混凝土粘结在楼板底部强度最高效果最好，反弹率基本控制在20%以内。将此成功实验结果在现场监理见证取样标养后送试验室检测，完全能达到设计图要求C35喷射混凝土强度值。

4)作业方式的改进和喷射机的改装。

虽然试喷射混凝土试验成功，但是作业班组的喷枪操作手不干了。究其原因是垂直喷射混凝土时，枪手在操作的移动架上抱着喷枪作业时反弹的混凝土将整个射手全部包裹起来无法作业，更观察不到楼底面混凝土喷射质量效果，大堆小堆凹凸平面很难看，有的钢筋都没有被覆盖，起初对射手采用穿雨衣、戴防护眼镜、戴防护帽，喷枪操作手轮番上阵，都还是不行。最后经过研讨，改进枪手位置，将喷枪和架料管梆在一起，垂直固定在斗车轮轴的中间焊牢，另用一根3 m长的架管垂直连接牢固，喷枪操作手在3 m以外的位置操作架管，形成了简易枪手两轮操作车，怱上、怱下、怱左、怱右，前后移动操作自如。

经试验证明:通过以上的改进措施，完全能保质保量的完成湿喷射混凝土施工;其混凝土的反弹率控制在20%以内;其混凝土的强度均超过C35;其观感优于干喷混凝土表面。

高压水射流破碎楼底板碳化损伤混凝土和湿喷射混凝土置换，在石桥(赛博)广场4·24火灾后加固工程成功应用。九龙坡区质监站和重庆市天润匝心检测试验中心对加固工程综合检测，其结果符合设计要求，通过了结构综合验收。