濕噴射混凝土技術(shù)在搶險加固工程中的應(yīng)用

孔 平

(重慶建工工業(yè)有限公司，重慶 402283)

1 工程概況

本工程是重慶石橋(賽博)廣場火災(zāi)后搶險加固工程?；馂?zāi)事故發(fā)生后，重慶市政府高度重視，成立了以重慶市政府、高新區(qū)建設(shè)局、九龍坡區(qū)建委等有關(guān)部門的聯(lián)合搶險指揮小組。經(jīng)“重慶市建筑科學(xué)研究院”專家實地踏勘取樣、檢測鑒定?！惰b定報告》根據(jù)檢測結(jié)果將石橋廣場火災(zāi)損害程度劃分為三個等級:Ⅰ級，燒傷程度輕微，混凝土表面為原色或煙熏黑色，無混凝土脫落、開裂等現(xiàn)象;Ⅱ級，中度燒傷，混凝土表面龜裂，無混凝土脫落;Ⅲ級，重度燒傷，混凝土爆落、露筋、開裂。

此次搶險工程，工期緊、任務(wù)重，為了保證工程質(zhì)量和工期，必須突破傳統(tǒng)的施工方式，以尋求在保證質(zhì)量的前提下快速完成工程施工，因此在工程施工中大膽采用了在重慶地區(qū)首次應(yīng)用于建筑工程的濕噴混凝土施工技術(shù)，筆者認(rèn)為此次該技術(shù)的成功應(yīng)用十分值得總結(jié)和探討。以往，濕噴混凝土技術(shù)大多用于隧道工程、高切坡邊坡治理工程等，其噴射面為斜面、曲面等，噴射技術(shù)成熟，噴射較易成功。而本次噴射混凝土應(yīng)用于建筑工程，噴射面為樓板底部、梁底部，工藝具有較強(qiáng)的獨特性。施工過程中遇到了許多技術(shù)上的困難，再加上在這方面目前還沒有相關(guān)的資料可供查閱和成功的經(jīng)驗來加以借鑒，因此在進(jìn)行此工程時面臨著極大的壓力。最終通過不斷的摸索、學(xué)習(xí)使得這些技術(shù)難題得以成功解決。希望通過本文的介紹，其工藝能夠為類似工程施工提供一定的參考借鑒作用。

2 設(shè)計加固要求

1)清除火災(zāi)受損混凝土，盡量減少施工措施，充分利用結(jié)構(gòu)現(xiàn)有承載能力保證施工安全。在確保承載力安全的前提下，降低工程造價，加快施工進(jìn)度。2)對輕度及以下?lián)p傷區(qū)或構(gòu)件部位，以保證耐久性為處理目標(biāo)。3)對中度和重度損傷區(qū)或構(gòu)件部位，以構(gòu)件承載力加固為目標(biāo)，確保構(gòu)件承載力恢復(fù)到不低于火災(zāi)前的水平，或滿足現(xiàn)行規(guī)范對構(gòu)件承載力安全性的要求。

3 加固范圍與方法

1)加固范圍:4·24火災(zāi)影響－1層～6層區(qū)域中的框架梁、板、柱(墻)，同時局部對其增設(shè)基礎(chǔ)、鋼筋混凝土柱。2)加固方法:噴射混凝土置換加固方案，適用于中度及重度損傷的墻、梁底、裙房柱、板頂。而噴射混凝土置換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種，其他部位的加固方法本文在這里就不介紹了。3)主要加固材料?；炷翉?qiáng)度等級:噴射混凝土采用C30;板清除后新澆混凝土采用C35;增設(shè)基礎(chǔ)及其墊層、柱混凝土采用C30。

4 噴射混凝土的施工

4.1 噴射混凝土的相關(guān)技術(shù)要求

1)本加固工程所使用的噴射混凝土采用聚丙烯纖維膨脹混凝土，強(qiáng)度等級均為C30。其中，聚丙烯纖維摻量為0.9 kg/m3;膨脹劑為ZY，摻量為水泥用量的8%。2)原材料方面:a.優(yōu)先使用硅酸鹽或普通硅酸鹽水泥，水泥強(qiáng)度等級不低于42.5。b.細(xì)骨料應(yīng)采用堅硬耐久性好的中粗砂，細(xì)度模數(shù)不宜小于2.5，含水率宜控制在5%～7%，含泥量不大于1%。c.粗骨料應(yīng)采用破碎石灰?guī)r，粒徑不大于10 mm，強(qiáng)度不小于60 MPa，含泥量不大于1%。d.噴射混凝土應(yīng)采用水劑速凝劑，摻量為水泥用量的4%，并要求與所使用的水泥相溶。速凝劑應(yīng)進(jìn)行水泥凝結(jié)時間檢驗，初凝時間不應(yīng)超過5 min，終凝時間不應(yīng)超過10 min。3)配合比方面:a.噴射混凝土的配合比除滿足強(qiáng)度要求外，還須滿足回彈量少、粉塵少及粘附力強(qiáng)等要求，并根據(jù)所用的原材料和速凝劑進(jìn)行實驗室試配和現(xiàn)場試驗確定。b.噴射混凝土的配合比宜滿足:膠骨比1∶3.5 ～4.5;砂率0.45 ～0.55;水灰比 0.4 ～0.5。4)噴射作業(yè)要求:a.構(gòu)件底面一次噴射的混凝土厚度不宜大于50 mm，構(gòu)件側(cè)面一次噴射的混凝土厚度不宜大于70 mm。分層噴射時，前后兩層噴射的時間間隔不應(yīng)少于混凝土的終凝時間;當(dāng)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表面。b.應(yīng)采取措施控制回彈率，側(cè)面噴射不宜大于20%，頂面噴射時不宜大于30%。先噴主次梁的底部，再噴梁的側(cè)面和板的底部。c.每一工作班的每50 m3或小于50 m3混凝土，應(yīng)按噴射混凝土技術(shù)規(guī)程的要求制作至少一組(3個試塊)試件用于檢驗混凝土的強(qiáng)度。

4.2 濕噴射混凝土應(yīng)用

4.2.1 干噴射混凝土施工技術(shù)的應(yīng)用

經(jīng)一個月高壓水射流完工后，原結(jié)構(gòu)鋼筋混凝土樓板火燒碳化的部分已被大量銑刨剔除。呈現(xiàn)在我們面前的是干凈齒狀的混凝土和原結(jié)構(gòu)一樣規(guī)整的鋼筋。按照設(shè)計圖要求置換新的鋼筋混凝土樓板底部C35混凝土。

經(jīng)實踐證明，干噴射混凝土的構(gòu)件強(qiáng)度很難達(dá)到C35以上，究其原因是干噴射混凝土，干拌料通過空氣高壓霧化輸送出噴槍過程中，大量的水泥膠結(jié)材料在空氣中形成灰霧，膠結(jié)材料水泥和粗細(xì)骨料大量分家，高壓氣體輸送到混凝土界面時，有部分不能形成有效粘結(jié)混凝土體，且反彈到空氣中形成粉塵污染，落在地面上成為建筑垃圾無法利用(注:噴射混凝土摻加速凝劑，將初凝時間提前到10 min內(nèi)，終凝時間提前到2 h)。干噴射混凝土的應(yīng)用不成功。

4.2.2 濕噴射混凝土施工技術(shù)的應(yīng)用

鑒于干噴射混凝土施工技術(shù)的應(yīng)用失敗，與重慶建筑大學(xué)設(shè)計院相關(guān)專家在動態(tài)設(shè)計階段就此進(jìn)行協(xié)商，采用重慶市場上還沒有啟用的濕噴新工藝來滿足混凝土的置換要求。

此濕噴混凝土板底新工藝在重慶加固實屬首次，既沒有規(guī)范，也沒有操作規(guī)程，更沒有定額消耗量，更困難的是沒有能熟練操作過的工程技術(shù)人員和操作工人，一切都從零開始。項目部立即進(jìn)行試驗性探索，召開現(xiàn)場操作工人在內(nèi)的諸葛亮?xí)M(jìn)行攻關(guān)。

重點解決了以下幾方面的技術(shù)難題:

1)設(shè)備的更新和專業(yè)技師的聘請。

從河南長葛定購兩臺產(chǎn)量5 m3/h濕噴射混凝土機(jī)，在租賃公司租賃兩臺產(chǎn)氣量15 m3/min的大型柴油空氣壓縮機(jī)，然后從四川聘請在紋川大地震和中鐵二局隧道搞干噴射混凝土專業(yè)技師來進(jìn)行試驗性噴射指導(dǎo)。

2)噴射混凝土配合比的改進(jìn)。

所謂濕噴射混凝土是將膠結(jié)材料水泥、細(xì)骨料中砂、粗骨料石子、水、纖維，按設(shè)計的強(qiáng)度比例計量，用攪拌機(jī)拌熟后，勻速加入濕噴射混凝土機(jī)，壓縮后經(jīng)空壓機(jī)高壓空氣混合霧化，通過風(fēng)管輸送到噴槍頭與同時到達(dá)的速凝霧水在空氣中混合，射到鋼筋混凝土板底上形成混凝土構(gòu)件。

在此實驗試噴射混凝土階段，按“重慶恒意建設(shè)工程質(zhì)量檢測有限責(zé)任公司”水泥噴射混凝土配合比報告計量作業(yè)后相當(dāng)不理想。噴射出的混凝土到達(dá)樓板底部后均全部反彈回來，連續(xù)試驗了兩天均失敗了。那么就調(diào)整配合比，在保證混凝土標(biāo)號不變的情況下，減少水的用量，使混凝土像糯米粑一樣。調(diào)整配合比后效果還可以，射上去的混凝土反彈率減少很多。

3)噴射角度的改變和噴射壓力的調(diào)整。

配合比的調(diào)整僅解決了混凝土的粘稠性問題，混凝土的反彈量沒有達(dá)到控制要求，系按照隧道頂部的作業(yè)方式進(jìn)行工作的。原因是將噴槍與作業(yè)界面保持80°夾角，此夾角作業(yè)時后面噴射的混凝土將前面噴射混凝土已經(jīng)粘結(jié)好的射沖掉，所以失敗。但按照隧道頂部方式試噴，效果相當(dāng)?shù)暮茫坏|(zhì)量穩(wěn)定，混凝土的反彈相當(dāng)?shù)纳伲磸椔什坏?0%。而室內(nèi)頂板并不同于隧道頂部，隧道頂部噴射傾角弧線由多次堆積而成，而鋼筋混凝土平面樓底板均勻的齒狀無堆積空間，厚度只有3 cm～5 cm，足部5 cm～10 cm，鑒于現(xiàn)場實際情況，必須調(diào)整操作手噴管持槍與界面的最佳角度，也就是調(diào)整角度為90°效果最好，垂直噴射。

采用垂直噴射后樓底面有明顯的混凝土粘結(jié)，感覺向成功靠近一點，但還需要對空氣壓力進(jìn)行調(diào)整。試驗觀察，空氣壓力在5 kg以內(nèi)時射上去混凝土容易自由掉落，沒有與鋼筋混凝土樓板底牢固粘結(jié)。那6 kg，7 kg，8 kg壓力如何，試驗證明，平面樓底板混凝土噴射超過7 kg以上的空氣壓力混凝土容易被沖掉，穩(wěn)定在6 kg左右空氣壓力值的混凝土粘結(jié)在樓板底部強(qiáng)度最高效果最好，反彈率基本控制在20%以內(nèi)。將此成功實驗結(jié)果在現(xiàn)場監(jiān)理見證取樣標(biāo)養(yǎng)后送試驗室檢測，完全能達(dá)到設(shè)計圖要求C35噴射混凝土強(qiáng)度值。

4)作業(yè)方式的改進(jìn)和噴射機(jī)的改裝。

雖然試噴射混凝土試驗成功，但是作業(yè)班組的噴槍操作手不干了。究其原因是垂直噴射混凝土?xí)r，槍手在操作的移動架上抱著噴槍作業(yè)時反彈的混凝土將整個射手全部包裹起來無法作業(yè)，更觀察不到樓底面混凝土噴射質(zhì)量效果，大堆小堆凹凸平面很難看，有的鋼筋都沒有被覆蓋，起初對射手采用穿雨衣、戴防護(hù)眼鏡、戴防護(hù)帽，噴槍操作手輪番上陣，都還是不行。最后經(jīng)過研討，改進(jìn)槍手位置，將噴槍和架料管梆在一起，垂直固定在斗車輪軸的中間焊牢，另用一根3 m長的架管垂直連接牢固，噴槍操作手在3 m以外的位置操作架管，形成了簡易槍手兩輪操作車，怱上、怱下、怱左、怱右，前后移動操作自如。

經(jīng)試驗證明:通過以上的改進(jìn)措施，完全能保質(zhì)保量的完成濕噴射混凝土施工;其混凝土的反彈率控制在20%以內(nèi);其混凝土的強(qiáng)度均超過C35;其觀感優(yōu)于干噴混凝土表面。

高壓水射流破碎樓底板碳化損傷混凝土和濕噴射混凝土置換，在石橋(賽博)廣場4·24火災(zāi)后加固工程成功應(yīng)用。九龍坡區(qū)質(zhì)監(jiān)站和重慶市天潤匝心檢測試驗中心對加固工程綜合檢測，其結(jié)果符合設(shè)計要求，通過了結(jié)構(gòu)綜合驗收。