喷射玄武岩纤维混凝土及边坡支护面层施工方法与流程

本发明涉及土体边坡支护
技术领域：
，具体涉及一种喷射混凝土材料及边坡喷射支护面层结构施工的新方法。
背景技术：
：喷锚支护是高压喷射混凝土面层和植入土体中的金属锚杆组成的结构体系，使混凝土面层、金属锚杆和土体共同作用，将一定厚度的土体转变成自然拱，以有效地稳定土体边坡，防止土体边坡的滑动和坍塌；根据地质和边坡情况也可单独采用喷射混凝土结构面层。喷锚支护作为一种土体边坡支护的安全技术，经过多年的实践应用，在建设领域已成为一项较为成熟的支护结构施工工法。然而，采用喷射普通混凝土支护面层，存在以下缺陷：①喷射时回弹损失大，浪费现象严重；②成型结构脆性大、韧性差，对土体边坡的变形适应性差；③易产生裂缝，引起支护面层渗水，破坏被支护土体结构，从而影响土体边坡的稳定性，造成安全事故隐患；④喷射混凝土密实度差，其毛细孔积水在低温条件下容易引起混凝土的冻融破坏；⑤在边坡喷射层中配置钢筋网片时，临空绑扎作业，施工难度大，安全难以保证。技术实现要素：为了解决上述问题，本发明提供一种性能优异的喷射玄武岩纤维混凝土配比材料及边坡支护结构面层施工新方法，使喷射混凝土及边坡支护面层达到永久、稳定、安全的目的。本发明所述一种性能优异的喷射玄武岩纤维混凝土，每立方米由以下质量份的原材料组成：玄武岩纤维2～4份、水泥365～410份、微细活性矿物掺合料73～82份、水泥基渗透结晶3～5份、混凝土复合增效剂4～5份、速凝剂13～19份、减水剂4～5份、河砂900～925份、碎石785～815份、水170～185份；先将玄武岩纤维与河砂、碎石投入搅拌机中干拌均匀，搅拌时间30～60s；再投入水泥、微细活性矿物掺合料、水泥基渗透结晶干拌均匀，搅拌时间30s；最后，在混合干料中加入水和速凝剂、减水剂、混凝土复合增效剂湿拌均匀，搅拌时间60s后，完成拌制；喷射玄武岩纤维混凝土边坡支护面层包括喷射玄武岩纤维混凝土和铺设在喷射玄武岩纤维混凝土内的玄武岩纤维网格布，第一层玄武岩纤维混凝土厚度控制在50mm，第二层玄武岩纤维混凝土厚度控制在30～50mm，所述玄武岩纤维网格布为40mm×40mm方格网布，相邻玄武岩纤维网格布之间搭接宽度为200mm。进一步，所述玄武岩纤维为公称长度15～30mm、单丝公称直径9～25μm的增韧增强短切原丝。进一步，所述微细活性矿物掺合料由以下质量份的原材料组成：粉煤灰36～41份、矿渣微粉18～20份、偏高岭土19～21份。优选的，所述水泥基渗透结晶为适应混凝土结构用的水泥基渗透结晶粉状材料。优选的，所述混凝土复合增效剂为CTF复合增效剂，所述速凝剂为711型速凝剂，所述减水剂为聚羧酸系减水剂。优选的，所述河砂的细度模数大于2.5，河砂中粒径大于5mm和小于0.075mm的河砂总和不超过河砂总质量的20％；所述碎石粒径在5mm～15mm。本发明所述一种喷射玄武岩纤维混凝土边坡支护结构面层施工新方法，包括喷射玄武岩纤维混凝土和铺设在喷射混凝土内的玄武岩纤维网格布。所述施工新方法包括如下步骤：1)根据权利要求1所述的配合比计量原材料；2)先将玄武岩纤维与河砂、碎石投入搅拌机中干拌均匀，搅拌时间30～60s；再投入水泥、微细活性矿物掺合料、水泥基渗透结晶干拌均匀，搅拌时间30s；最后，在混合干料中加入水和速凝剂、减水剂、混凝土复合增效剂湿拌均匀，搅拌时间60s后，完成拌制；3)自下而上喷射第一层玄武岩纤维混凝土，喷射时，喷头与受喷面保持垂直，与受喷面的距离为0.6～1.0m；4)当第一层喷射玄武岩纤维混凝土达到要求厚度时，铺设玄武岩纤维网格布；5)完成第二层玄武岩纤维混凝土喷射施工；6)当第二层喷射玄武岩纤维混凝土终凝2h后，进入洒水养护阶段，养护时间为5～7d，当温度5℃以下时应停止浇水，改用喷涂混凝土养护剂养护。优选的，第一层玄武岩纤维混凝土厚度控制在50mm，第二层玄武岩纤维混凝土厚度控制在30～50mm。优选的，所述玄武岩纤维网格布为40mm×40mm方格网布，相邻玄武岩纤维网格布之间搭接宽度为200mm。优选的，所述玄武岩纤维方格网布，其抗拉强度高，弹性模量大，两项力学性能指标均优于钢材，可用来代替配置在喷射混凝土层中钢筋网片。相比现有技术，本发明具有的如下有益效果：1、采用玄武岩纤维拌制的喷射混凝土，相容性好、和易性好、体积稳定、喷射回弹损失小，抗拉强度、抗裂性能、抗冻性能普遍显著提高，延长使用寿命，改善使用环境。2、采用玄武岩纤维喷射混凝土面层，强度高、韧性好，在一定程度上使喷射混凝土由脆性材料转变为韧性材料，能较好地适应土体边坡的蠕形。3、在喷射玄武岩纤维混凝土中掺入II级粉煤灰、S95粒化高炉矿渣，其与水泥中水化氧化钙发生化学反应，生成具有水硬胶凝性能的化合物，降低混凝土的孔隙率，提高混凝土的匀质性和致密性，增强了混凝土的结构强度。4、在喷射玄武岩纤维混凝土中掺入细偏高岭土，降低混凝土氯离子扩散系数，提高混凝土抗硫酸盐侵蚀能力，阻止混凝土发生碱骨料反应的可能性，提高了混凝土的耐久性。5、在喷射玄武岩纤维混凝土中掺入L-21水泥基渗透结晶材料，其特有的活性化学物质随水渗入混凝土内部，催化混凝土的水化进程，生成水化硅酸钙凝胶体和不溶性结晶体，可有效填塞喷射混凝土层的毛细孔道并修复裂缝，防止渗水而破坏支护体结构。6、在喷射玄武岩纤维混凝土中掺入CTF复合增效剂，使水分子与水泥颗粒充分接触，增强水化混凝土中的难溶水泥颗粒，减少混凝土的毛细孔及其藏水，降低在低温条件下混凝土的冻融膨胀破坏的可能性；同时，由于单位体积中的有效水泥颗粒有所增加，从而提高了其抗碳化的能力；在喷射施工方面，改善混凝土和易性，减小输送阻力。7、在喷射玄武岩纤维混凝土中掺入711型速凝剂，促使喷射混凝土速凝快硬，提高早期强度，防止喷射混凝土因重力作用所引起的脱落，增强在潮湿环境中的适应性，加大第一层喷射厚度和缩短喷射层间的间隔时间；气温为20℃以上时，可使水泥2～4min初凝，4～8min终凝，一天抗压强度达到8MPa以上；当气温低于20℃时，经试验确定增加掺量。8、在喷射玄武岩纤维混凝土中掺入聚羧酸系减水剂，可在保持混凝土流动性的条件下显著地降低水灰比，使喷射混凝土水灰比控制在0.4以内，充分发挥711型速凝剂作用，并提高混凝土强度，减少喷射回弹损失，明显地增强其不透水性和抗冻性。9、采用玄武岩纤维网格(布)代替配置在喷射混凝土层中的钢筋网片，施工工艺简单，便于施工操作，简化施工过程，降低劳动强度，缩短施工工期，减少喷射回弹损失，绿色环保；并使支护面层具有防止电磁干扰性能，更加适用于特殊工程的土体边坡加固。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步描述：图1为喷射玄武岩纤维混凝土边坡支护面层图；图2为喷射玄武岩纤维混凝土边坡支护面层的施工工艺流程图。具体实施方式如图1所示，喷射玄武岩纤维混凝土边坡支护面层包括喷射玄武岩纤维混凝土和铺设在喷射混凝土内的玄武岩纤维网格布，在边坡支护面1外侧依次设有第一层喷射玄武岩纤维混凝土2和第二层喷射玄武岩纤维混凝土4，玄武岩纤维网格布3位于第一层喷射玄武岩纤维混凝土和第二层喷射玄武岩纤维混凝土之间。其中，喷射玄武岩纤维混凝土由以下质量份的原材料混合搅拌而成：玄武岩纤维2～4份、水泥365～410份、微细活性矿物掺合料73～82份、水泥基渗透结晶3～5份、混凝土复合增效剂4～5份、速凝剂13～19份、减水剂4～5份、河砂900～925份、碎石785～815份、水170～185份。玄武岩纤维为短切原丝，其拉伸强度1259MPa，弹性模量80GPa。水泥最佳为普通硅酸盐早强水泥P.O42.5R。微细活性矿物掺合料为粉煤灰36～41份、矿渣微粉18～20份、偏高岭土19～21份的混合料。粉煤灰为II级及以上粉煤灰，不得采用C类粉煤灰；微粉为S95粒化高炉矿渣粉；偏高岭土为微细偏高岭土。水泥基渗透结晶为适应混凝土结构用的L-21水泥基渗透结晶灰色粉状材料。混凝土复合增效剂为CTF复合增效剂半透明液体，速凝剂为711型速凝剂棕黄色粉末，减水剂为聚羧酸系减水剂棕黄色液体；速凝剂，控制初凝时间5min以内，终凝时间10min以内。河砂为中粗砂，细度模数大于2.5，筛选大于5mm和小于0.075mm的颗粒不得超过20％，品质指标符合JGJ52规范要求。碎(卵)石为粒径在5mm～10mm之间碎石或卵石，以减少喷射回弹，不得采用含有碱活性物质的骨料，以避免发生碱骨料反应。搅拌用水，喷射混凝土用水要求与普通混凝土相同，不得使用PH值小于4的酸性水、含硫酸盐(按计)超过水重1％的水。以下具体说明喷射玄武岩纤维混凝土的实施例。实施例1本实施例，按C20喷射玄武岩纤维混凝土设计，每立方米采用材料质量份如下：玄武岩纤维3份、P.O42.5水泥365份、II级粉煤灰36份、S95粒化高炉矿渣18份、偏高岭土19份、L-21水泥基渗透结晶3份、CTF复合增效剂4份、711型速凝剂13份、聚羧酸系减水剂4份、河砂925份、碎石815份、水172份；技术指标：水胶比0.39，胶骨比0.25，砂率0.53，容重2377kg/m3。测定本实施例混凝土强度如下表：龄期抗压强度抗拉强度1d10.61.27d28.22.228d39.32.6实施例2本实施例，按C25喷射玄武岩纤维混凝土设计，每立方米采用材料质量份如下：玄武岩纤维3份、P.O42.5水泥385份、II级粉煤灰39份、S95粒化高炉矿渣19份、偏高岭土20份、L-21水泥基渗透结晶4份、CTF复合增效剂4.5份、711型速凝剂16份、聚羧酸系减水剂4.5份、河砂915份、碎石800份、水176份；技术指标：水胶比0.38，胶骨比0.27，砂率0.53，容重2386kg/m3。测定本实施例混凝土强度如下表：龄期抗压强度抗拉强度1d11.21.37d30.52.328d42.72.7实施例3本实施例，按C30喷射玄武岩纤维混凝土设计，每立方米采用材料质量份如下：玄武岩纤维3份、P.O42.5水泥410份、II级粉煤灰41份、S95粒化高炉矿渣粉20份、偏高岭土21份、L-21水泥基渗透结晶5份、CTF复合增效剂5份、711型速凝剂19份、聚羧酸系减水剂5份、河砂900份、碎石785份、水182份；技术指标：水胶比0.37，胶骨比0.29，砂率0.53，容重2396kg/m3。测定本实施例混凝土强度如下表：龄期抗压强度抗拉强度1d11.81.37d38.52.628d51.13.0进一步地解决喷射混凝土配合比符合设计和施工要求的技术方案是，以设计混凝土基准配比为前提，在试喷中调整验证、试验比选，确定其最佳配合比；满足喷射施工要求、最低的原材料成本、混凝土强度符合设计，并耐久适用的配合比即为最佳配合比。下面对喷射玄武岩纤维混凝土边坡支护面层的施工方法作详细述说。一、喷射玄武岩纤维混凝土的拌制1、每立方米玄武岩纤维混凝土，按下述材料质量份组成：玄武岩纤维2～4份、水泥365～410份、微细活性矿物掺合料73～82份(其中：II级粉煤灰36～41份、S95粒化高炉矿渣18～20份、细偏高岭土19～21份)、L-21水泥基渗透结晶3～5份、CTF复合增效剂4～5份、速凝剂(711型)13～19份、减水剂(聚羧酸系)4～5份、河砂900～925份、碎(卵)石785～815份、水170～185份。2、喷射玄武岩纤维混凝土制备采用强制式搅拌机搅拌，纤维投料采用专用设备投料，原材料计量采用经校正准确的电子仪器计量；3、先将玄武岩纤维与粗细骨料(砂、石)投入搅拌机中拌和均匀，搅拌时间30～60s；4、再投入胶凝材料(水泥、微细活性矿物掺合料和L-21水泥基渗透结晶材料)，与步骤3所制备的混合干料拌和均匀，搅拌时间30s；5、向上述步骤4所制备的混合干料中加入混凝土搅拌用水和711型速凝剂、聚羧酸系减水剂、CTF复合增效剂混合拌和均匀，搅拌时间60s后，完成拌制。上述施工工艺流程图如图2所示。二、喷射玄武岩纤维混凝土边坡支护面层的施工方法所述边坡喷射支护面层施工新方法在于：在喷射混凝土层中采用玄武岩纤维网格(布)代替钢筋网片，达到工艺简单、操作方便、安全环保的效果。其施工流程如下：1、检查边坡尺寸和坡度，并进行修正，将松动、破碎部分土体颗粒清除干净，使土体受喷面1符合支护设计要求；2、埋设好控制喷射混凝土厚度的标志，第一次喷射混凝土厚度控制在50mm，第二次喷射混凝土厚度控制在不小于30mm；3、自下而上喷射第一层玄武岩纤维混凝土2，喷射时，喷头与受喷面1保持垂直，与受喷面1的距离为0.6～1.0m；4、当第一层喷射玄武岩纤维混凝土厚度达到50mm左右时，铺设玄武岩纤维网格(布)3；要求铺设平整，网格(布)之间自然搭接，搭接宽度为200mm；5、玄武岩纤维网格(布)铺设完成后，进行第二层玄武岩纤维混凝土4喷射施工，要求喷射玄武岩纤维混凝土厚度不小于30mm；6、当第二层喷射混凝土终凝2h后，进入洒水养护阶段，养护时间为5～7d；当温度5℃以下时应停止浇水，改用喷涂混凝土养护剂养护。所述玄武岩纤维网格(布)为40mm×40mm方格网布，其抗拉强度与弹性模量两项力学性能指标均优于钢材，用来代替配置在喷射混凝土层中钢筋网片。当前第1页1 2 3