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隨著我國(guó)公路、鐵路工程建設(shè)的加快，近年來(lái)隧道工程有了較大發(fā)展。在這期間，噴射混凝土技術(shù)憑借簡(jiǎn)便的工藝、施工高效、獨(dú)特的效果和造價(jià)經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)，在隧道建設(shè)工程中獲得了廣泛應(yīng)用。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，2022年，我國(guó)噴射混凝土速凝劑行業(yè)的產(chǎn)能增加到816.2萬(wàn)噸，全國(guó)液體速凝劑使用量占比已經(jīng)超過(guò)80%。隨著我國(guó)“西部開(kāi)發(fā)”“東北振興”及“一帶一路”建設(shè)的不斷推進(jìn)，鐵路、公路等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)體量巨大，噴射混凝土性能、質(zhì)量好壞將直接影響我國(guó)各類工程的建設(shè)質(zhì)量和使用壽命。

噴射混凝土施工現(xiàn)場(chǎng) 尚百雨/供圖

可以預(yù)見(jiàn)，未來(lái)高速鐵路與公路建設(shè)中隧道建設(shè)工程占比將會(huì)越來(lái)越高。同時(shí)噴射混凝土在地下空間、巷道開(kāi)挖、快速修補(bǔ)修復(fù)等領(lǐng)域逐步延伸并呈增量之勢(shì)，現(xiàn)實(shí)需求與發(fā)展趨勢(shì)也對(duì)噴射混凝土的發(fā)展提出了更高的要求。

筆者認(rèn)為，目前發(fā)展噴射混凝土技術(shù)存在以下兩種思路：

第一，發(fā)展適用于噴射混凝土的綠色高性能速凝劑，針對(duì)混凝土強(qiáng)度及耐久性能的提高、結(jié)構(gòu)更加密實(shí)、支護(hù)安全有效、有效控制開(kāi)裂、減少天然骨料和水泥的消耗、降低施工環(huán)境粉塵的影響等方面進(jìn)行研究，利用高性能速凝劑生產(chǎn)高性能噴射混凝土，切實(shí)發(fā)揮噴射混凝土的支護(hù)作用并具備結(jié)構(gòu)功能，同時(shí)進(jìn)一步提高綠色、文明施工水平，降低環(huán)境污染，保障現(xiàn)場(chǎng)施工人員身體健康。

第二，在噴射混凝土中加入新型纖維材料，利用其本身的力學(xué)性質(zhì)，達(dá)到改善噴射混凝土的韌性和強(qiáng)度、提高抗震防爆性能、減少自身裂縫的發(fā)展、降低回彈率的目的。

其中，速凝劑是噴射混凝土施工過(guò)程必須使用的化學(xué)外加劑之一，主要作用是促使噴射混凝土中水泥顆粒迅速水化并凝結(jié)硬化，從而保障噴射混凝土在到達(dá)受噴面后能夠迅速失去流動(dòng)性，產(chǎn)生良好的粘接效果，快速產(chǎn)生強(qiáng)度，達(dá)到支護(hù)目的的同時(shí)，有效降低施工回彈率，減少材料浪費(fèi)及對(duì)環(huán)境帶來(lái)的次生污染。

目前，濕噴施工中常用的速凝劑以堿含量不同劃分為有堿速凝劑和無(wú)堿速凝劑兩大類，其中有堿速凝劑以NaAlO₂等原料為主要成分，使用后雖然可以實(shí)現(xiàn)速凝效果，但是工程實(shí)踐中普遍出現(xiàn)了強(qiáng)度增長(zhǎng)慢甚至倒縮、長(zhǎng)期耐久性能差等問(wèn)題。無(wú)堿速凝劑主要成分為 Al₂（SO₄）₃，該速凝劑雖然可以一定程度上避免噴射混凝土強(qiáng)度倒縮，但是仍會(huì)導(dǎo)致混凝土中水泥致密性變差等問(wèn)題。

除了上述問(wèn)題，高性能噴射混凝土力學(xué)性能、耐久性能、工作性、經(jīng)濟(jì)性要求等也是當(dāng)前面臨的挑戰(zhàn)，亟待行業(yè)共同關(guān)注。

對(duì)此，筆者建議，第一，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)高性能無(wú)堿液體速凝劑及其新型高效穩(wěn)定劑或絡(luò)合劑，加大利用無(wú)害工業(yè)副產(chǎn)品、固體廢棄物等廉價(jià)原材料生產(chǎn)液體速凝劑。同時(shí)，噴射混凝土用促凝早強(qiáng)劑、高性能摻和料、高強(qiáng)輕骨料等相關(guān)材料的研發(fā)與應(yīng)用具有現(xiàn)實(shí)探索價(jià)值，其他系列的水泥在噴射混凝土中的應(yīng)用也值得關(guān)注。速凝劑、促凝早強(qiáng)劑、高性能摻和料在噴射混凝土應(yīng)用的機(jī)理研究需要加強(qiáng)，以便更好地指導(dǎo)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和工程實(shí)踐。提高速凝劑的適應(yīng)性，降低敏感性，有效降低摻量，甚至開(kāi)發(fā)有機(jī)化工為主無(wú)機(jī)復(fù)合為次的新產(chǎn)品序列，使其更好地適用于不同類型的膠凝材料體系、其他混凝土外加劑、摻和料、施工環(huán)境條件等，同時(shí)制定更為詳盡合理的相關(guān)性能評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

第二，加快濕噴工藝及其配套濕噴設(shè)備在噴射混凝土中的推廣應(yīng)用，并結(jié)合技術(shù)發(fā)展開(kāi)發(fā)新裝備。濕噴法噴混凝土拌和料可實(shí)現(xiàn)混凝土用水量可控，拌和充分，有利于水泥充分水化，因而混凝土強(qiáng)度較高，其水灰比能較準(zhǔn)確控制。其速凝劑通過(guò)遙控控制計(jì)量及輸送系統(tǒng)在噴射墻頭與混凝土快速混合，與干噴和潮噴工藝相比，有效降低粉塵、回彈量相對(duì)可控，生產(chǎn)環(huán)境狀況好。

第三，提升噴射混凝土用原材料質(zhì)量和新材料組分的設(shè)計(jì)研發(fā)，使噴射混凝土不僅具有可靠的可噴射性能，同時(shí)具有優(yōu)異的力學(xué)和耐久性能。隨著噴射混凝土用無(wú)堿液體速凝劑技術(shù)的成熟及相關(guān)新產(chǎn)品的出現(xiàn)，噴射混凝土的力學(xué)性能和耐久性能明顯改善，噴射混凝土必將邁向功能結(jié)構(gòu)化應(yīng)用。噴射混凝土由于良好的密實(shí)度、抗裂性能、防水性能、耐久性等高性能特征，適合應(yīng)用于單層永久支護(hù)。

第四，完善與健全噴射混凝土各項(xiàng)性能的檢測(cè)評(píng)價(jià)方法和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。目前噴射混凝土的各項(xiàng)性能尚沒(méi)有正式測(cè)定具體指標(biāo)的方法，粘結(jié)強(qiáng)度的試驗(yàn)方法尚不統(tǒng)一，國(guó)內(nèi)現(xiàn)行施工規(guī)范和質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)中檢測(cè)噴射混凝土抗壓強(qiáng)度的“噴大板”試驗(yàn)方法不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力，所獲取的樣本數(shù)量有限，強(qiáng)度值難以真正反映實(shí)際噴射混凝土的性能。

第五，提升噴射混凝土專用噴射設(shè)備的自動(dòng)化和智能化水平。實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)化、理論化和程序化，必須要精細(xì)化研究整個(gè)濕噴工藝流程，特別是要理清濕噴混凝土射流密實(shí)過(guò)程的內(nèi)在作用機(jī)制，為科學(xué)開(kāi)展噴射施工調(diào)控提供理論支撐。

筆者認(rèn)為，隨著我國(guó)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的不斷推進(jìn)，噴射混凝土是初期支護(hù)的重要組成部分，其服役性能是影響隧道結(jié)構(gòu)耐久性的關(guān)鍵因素。因此，作為初支結(jié)構(gòu)的重要組成部分，噴射混凝土在施工和服役期間均發(fā)揮重要作用，完善噴射混凝土初期支護(hù)結(jié)構(gòu)在復(fù)合式襯砌支護(hù)體系中的內(nèi)涵和高性能化要求，是提高噴射混凝土耐久性并實(shí)現(xiàn)噴射混凝土工程百年耐久的必由之路。(本文原載于《中國(guó)建材報(bào)》7月10日3版)