旋噴混凝土技術的演變

     本行業(yè)內(nèi)越來越著重旋噴技術的發(fā)展。本期觀察旋噴襯砌的最新發(fā)展，并且與該行業(yè)材料和設備領先的供應商談話。 

　　過去十年，噴涂混凝土技術的發(fā)展進步快速，因此世界上使用噴涂急劇增加。現(xiàn)在每年800萬m3以上的噴涂混凝土用于地層支撐。當前的進步受到地下施工技術和創(chuàng)建高質(zhì)永久噴涂混凝土結構的方法推動，因為考慮到設計壽命100年以上，所以使用現(xiàn)代材料和涂復技術。

　　耐用性是關鍵爭議?！皠?chuàng)造永久噴涂混凝土結構，除非重視了重要的耐用性因素，否則是達不到的”，MBT UCG技術主任ROSS DIMMOCK（他也是歐洲噴涂混凝土技術委員會EFNARC的技術主席）如此說明。自動涂復技術的進步和噴涂混凝土材料提供了巨大潛力，但是為了符合此點，必須重視可貫徹的設計和涂復工人的培訓和資質(zhì)認證。

　　質(zhì)量受到控制

　　在90年代的中期，干混合方法是涂復噴涂混凝土的主要方法。時至今日，70～80%的噴涂混凝土是用濕混合方法，并具有增加的趨勢。DIMMOCK說"今后5年，濕混合預計將占全世界全部噴涂混凝土的80～90%。"濕混合是一項吸引人的選擇，因為混凝土混合時受控加水并且可重復，水/泥比受到控制。

　　IMMOCK指出人們往往忽略設備對新鮮混凝土要求很高，首先是可泵性。另外，該方法要求大量快速凝固的附加劑。這可能導致過量和對最后產(chǎn)品強度損失。從干的到濕混合噴涂的快速發(fā)展，很清楚的表明，將來的發(fā)展將圍繞在濕混合過程，因此制造商正在會聚精神繼續(xù)改進其添加劑，機械和裝備就顯得并不驚人。

　　附加劑和添加劑

照片：Meyco Robojet Logica的計算機控制噴 
 涂混拌器正在瑞士LOETSCHBERG隧道工作[Page]

　　隨著濕混合的使用，出現(xiàn)對各種附加劑的要求以便控制混凝土的性質(zhì)。SIKA掘進和礦挖公司材料工程師專家GUSTAV BRACHER認為最近幾年噴涂添加劑工藝的發(fā)展是無堿增速劑的引入和進步。尋求代替堿性鋁酸鹽基的增速劑非但是"高科技"發(fā)展國家的要求也是“低科技”發(fā)展中國家的要求。這種鋁酸鹽基的增速劑，除非處理得當，否則飛濺到眼中，會灼傷皮膚和致瞎，同時對環(huán)境也有堿腐蝕，也明顯增加混凝土的堿性，隨著時間消逝，噴涂混凝土會由于發(fā)生堿性反應而損壞，極快的堿性反應是促進研究含有可比擬性質(zhì)的無堿性增速劑的原由。

　　目前有兩代無堿性增速劑，其一：不昂貴的產(chǎn)品，但是日后證明很昂貴，（因為反應速度慢，需要高的劑量）其二：更為昂貴，但最后能節(jié)省時間和金錢。

　　DIMMOICK同意說，“由于復雜的化學性質(zhì)，無堿性增速劑比傳統(tǒng)的要貴，但是價格對現(xiàn)場噴涂混凝土的總成本極小影響，后果較大的應是時間和得到節(jié)約，質(zhì)量得到增強和安全的工作條件”。
　　另一個明顯的考慮是選擇增速劑與其超增塑性的兼容性。超增塑劑的發(fā)展和應用是改良其可加工性，并延長其混凝土的“有效壽命”。目前有了超增塑劑可以使混凝土混合物延長約2小時，但此時需要兩個產(chǎn)品，超增塑劑和穩(wěn)定劑，可以使工作壽命增加到6小時?，F(xiàn)在我們正在研究的是單一產(chǎn)品能起到兩個添加劑的作用，壽命也較長。

　　時至今日，承包商多半采用移動式投配廠，大為降低鬧市內(nèi)發(fā)貨的不確定性，以及投配廠到隧道現(xiàn)場路途遙遠的問題。BRACHER說，“產(chǎn)生濕混旋噴料的投配廠最另人煩惱的是它的有效性和在噴嘴器增添增速劑的有效兼用性。壽命長達8～12小時不會有塌落損失以及使用單個而不是雙份產(chǎn)品便是大多數(shù)承包商的初愿”。

　　設備開發(fā)

照片：SIKA PM500噴涂流動車在西班牙的工地工作[Page]

　　不考慮泵送和噴涂的條件，而單講究混凝土添加劑是沒有用的。相反也是這樣。噴涂設備的應用和開發(fā)不是孤立的，好象不與添加劑的開發(fā)有關似的。重大添加劑生產(chǎn)商都已開發(fā)自己一系列應用設備，但是混凝土制造商卻發(fā)展自己的一套，這已經(jīng)是一樁現(xiàn)實的事情。SIKA公司長期與ALIVA公司的噴涂設備聯(lián)合，以及最終的噴嘴器是一件成功事項，開發(fā)濕混水泵是一件更為復雜的承諾。最后，經(jīng)過與其它濕混水泵商一系列不成功的合伙，SIKA 終于與領先的混凝土水泵制造商PUTZMEISTER建成聯(lián)盟。撇開相互競爭，SIKA/ALIVA/PUTZMEISTER聯(lián)盟瞄準遍及所有現(xiàn)代高生產(chǎn)率、優(yōu)質(zhì)濕混噴涂的主要組分。新型SIKA-PM 500噴涂混拌器是該聯(lián)盟首次為掘進開發(fā)的系統(tǒng)。設備機器設計緊湊，并結合WETKRET133噴涂附加劑罐和600立升水槽。如用于小型隧道，現(xiàn)貨可供應SIKA-PM-400。

　　別的結果是采用設備設計集成化方法，其中可見到MEYCO公司的SUPREMA和POTENZA型號。MEYCO開發(fā)的機器能夠提供無震抖輸送濕混料到噴嘴器，其中，在出口調(diào)節(jié)器集成一種電子控制推越機構使得物料脈動得以減少到最小。集成了可編控制器（PLC）協(xié)調(diào)和控制機器的所有功能。MEYCO集成了一個重要的劑量裝置（TDC），使得液體附加劑與機器驅(qū)動同步，并與PLC連接，這樣使得增速劑和水泵混凝土輸出同步，這點進行永久噴涂混凝土結構時至關重要，DIMMOCK說，“這樣避免由于超劑量涂復而造成強度和耐用性的降低。”

　　自動化和一體化

　　對一成不變的高質(zhì)量噴涂混凝土襯砌最重要的是涂復設備的自動化。MEYCO 的ROBOJET
LOGICA 是新一代計算機自動控制的混拌器。它用激光掃描器測量隧道縱剖面并且按照予設定值涂復，達到涂復一致，并且減少反彈。最重要還是讓未得到支護地層內(nèi)工作的人員避免遭受飛濺的危險。為了避免跌滑的危險，MORGAN EST 公司化費了6年開發(fā)了LASER SHELL方法。他們精練了噴涂混凝土襯砌的技術，有效避免工人遭受工作面的危險。結合混凝土混合設計，高碳鋼纖維支護，噴涂防水薄膜和涂復自動化的研究和噴涂技術人員資質(zhì)的培訓，達到推進該方法的真實途徑。

　　培訓和現(xiàn)代化的規(guī)范

　　雖然，現(xiàn)代工藝在噴涂涂復一致性有一些進展最終產(chǎn)品的質(zhì)量仍舊明顯依賴設備技術人員的技巧和經(jīng)驗。從事這個工作的承包商與日日增，也開辦了操作人員的培訓，全球性的提高了操作技巧和質(zhì)量?，F(xiàn)在我們需要的是對噴嘴器操作人員培訓的國際標準?；谶@點，EFNARC現(xiàn)在正在為《噴涂混凝土規(guī)范》1996年，制定培訓和資質(zhì)的計劃，這也可能被國家培訓機構所采納，如在英國就是建筑行業(yè)培訓局（CITB）。

　　迎合潛力需要

　　濕混噴涂使用現(xiàn)代環(huán)境安全附加劑和高性能設備，向行業(yè)界提供一項建造永久、高強度耐用混凝土結構的經(jīng)濟有效的工具。

　　靈活的物流、安全的工作條件、減小的環(huán)境影響讓這項技術發(fā)揮它的潛力。涂復過程也高度自動化，明顯地減少人為影響，人為影響這個因素在過去阻礙了業(yè)主認為噴涂混凝土是一種永久性結構材料。濕混纖維加強的噴涂在永久性支護當中在時間和成本節(jié)約余力方面多半是顯著的，并且在有時急劇的，但是要確保設計的方法允許這樣永久支護措施的使用。