一种超高性能混凝土的施工方法与流程

1.本发明属于建筑施工技术领域，特别涉及一种超高性能混凝土的施工方法。


背景技术：

2.超高性能混凝土，简称uhpc(ultra-high performance concrete)，超高性能混凝土包含两个方面“超高”——超高的耐久性和超高的力学性能，在国防、海洋工程、核工业、特种安保防护和市政工程领域具有广泛的应用。
3.超高性能混凝土的设计理论是最大堆积密度理论(densified particle packing)，其组成材料不同粒径颗粒以最佳比例形成最紧密堆积，即毫米级颗粒堆积的间隙由微米级颗粒(水泥、粉煤灰、矿粉)填充，微米级颗粒堆积的间隙由亚微米级颗粒(硅灰)填充。由于uhpc材料的黏性大，输送困难，其对施工技术要求特别高，尤其是在隧道、涵洞、桥梁和下水道工程的顶部施工中，无法通过喷射施工得到较高的施工厚度和优良的施工强度。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明的目的在于提供一种超高性能混凝土的施工方法，采用喷射施工方法，针对加固厚度厚、材料要求强度高的建筑仰天部位的加厚、修补施工，具有施工方便、快捷的特点，解决了超高性能混凝土不能喷射施工的技术瓶颈。
5.为了实现上述发明的目的，本发明提供以下技术方案：
6.本发明提供了一种超高性能混凝土的施工方法，包括以下步骤：
7.在清洁的待施工工作面上绑扎钢筋，得到待施工面；
8.将超高性能喷涂防腐砂浆和水混合，得到超高性能混凝土砂浆，所述超高性能混凝土砂浆的坍落度为180～220mm；
9.经设置有配套搅拌机、喷射挤压泵和喷射机械手的喷射台车，将所述超高性能混凝土砂浆喷射至待施工面，养护。
10.优选的，所述钢筋在工作面上绑扎的间距≥150mm；所述钢筋在工作面上的底层保护厚度为10～20mm，面层保护厚度为10～20mm。
11.优选的，所述超高性能混凝土砂浆的固含量为89～93％。
12.优选的，所述喷射的条件包括：喷射压力为0.4～0.6mpa/cm2，喷射量为2～4m3/h。
13.优选的，所述喷射中喷嘴与待施工面的距离为0.2～0.4m；喷射的行间搭接距离为2～3cm。
14.优选的，所述喷射包括1次或多次；当所述喷射包括多次时，单次喷射厚度为6～7cm，每次喷射的时间间隔为15～30min。
15.优选的，当待施工面为隧道状时，待施工面包括两侧侧墙和顶端拱圈，所述喷射的顺序为：先喷射两侧侧墙，后喷射顶端拱圈。
16.优选的，所述养护的方法为：在喷射所得的超高性能混凝土坯体表面涂覆养护液
后静置养护。
17.优选的，所述静置养护的条件包括：温度为18～22℃，湿度为≥90％，时间为14天。
18.优选的，所述养护前还包括：对喷射所得的超高性能混凝土坯体表面进行饰面处理。
19.本发明提供了一种超高性能混凝土的施工方法，包括以下步骤：在清洁的待施工工作面上绑扎钢筋，得到待施工面；将超高性能喷涂防腐砂浆和水混合，得到超高性能混凝土砂浆，所述超高性能混凝土砂浆的坍落度为180～220mm；经设置有配套搅拌机、喷射挤压泵和喷射机械手的喷射台车，将所述超高性能混凝土砂浆喷射至待施工面，养护。
20.在本发明中，在工作面绑扎钢筋有利于提高超高性能混凝土成型后的结构强度；合理的超高性能混凝土砂浆的坍落度，有利于提高超高性能混凝土砂浆的流动性；同时，设置配套搅拌机进行搅拌，有利于提高超高性能混凝土砂浆的和易性和粘结力，喷射挤压泵和喷射机械手有利于增加超高性能混凝土砂浆的喷射性能和喷射速度，实现超高性能混凝土砂浆“喷的出、挂得住”的目的。同时，本发明通过绑扎钢筋、控制超高性能混凝土砂浆坍落度和喷射设备协同配合，在采用喷射的施工方法条件下，保证超高性能混凝土砂浆在待施工面形成密实的喷射施工层，有利于保证超高性能混凝土的终极成型厚度和强度质量。
21.实施例测试结果表明，采用本发明提供的施工方法得到的超高性能混凝土1d的抗折强度为7.97mpa，抗压强度为46.8mpa；3d的抗折强度为14.82mpa，抗压强度71.6mpa；7d的抗压强度平均值为30.7mpa，粘结强度为2.58mpa；28d的抗折强度为18.75mpa，抗压强度为110.6mpa，粘结强度为3.2mpa。
附图说明
22.图1为本发明提供的施工方法流程图；
23.图2为实施例1施工效果检测报告；
24.图3为实施例1施工效果检测报告；
25.图4为实施例1施工效果检测报告；
26.图5为实施例1所用uhpc干粉料的检测报告；
27.图6为实施例1所用uhpc干粉料的检测报告；
28.图7为实施例1所用uhpc干粉料的检测报告。
具体实施方式
29.本发明提供了一种超高性能混凝土的施工方法，包括以下步骤：
30.在清洁的待施工工作面上绑扎钢筋，得到待施工面；
31.将超高性能喷涂防腐砂浆和水混合，得到超高性能混凝土砂浆，所述超高性能混凝土砂浆的坍落度为180～220mm；
32.经设置有配套搅拌机、喷射挤压泵和喷射机械手的喷射台车，将所述超高性能混凝土砂浆喷射至待施工面，养护。
33.在本发明中，若无特殊说明，所述物质组成为本领域技术人员熟知的市售商品。
34.图1为本发明提供的施工方法流程图，下面结合图1对本发明提供的施工方法进行详细说明。
35.本发明在清洁的待施工工作面上绑扎钢筋，得到待施工面。
36.在本发明中，所述待施工工作面的清洁方法优选包括以下步骤：
37.将待施工工作面依次进行端面清洁和修补处理。
38.在本发明中，所述端面清洁的方式优选为高压水清洁或高压气清洁。本发明对所所述端面清洁没有特殊限定，以能够去除待施工工作面的浮泥、松散腐蚀层和碎屑为准。在本发明中，所述待施工工作面应保持清洁和湿润。
39.在本发明中，所述修补处理包括对待施工工作面的破损、孔洞、裂缝和错节位置进行填补，对突出表面的硬块、钢筋头和鼓包位置进行凿除。在本发明中，所述填充使用的填充材料优选为水泥砂浆。本发明对所述水泥砂浆没有特殊限定，采用本领域技术人员熟知的水泥砂浆即可。
40.得到清洁的待施工工作面后，本发明在所述清洁的待施工工作面上绑扎钢筋，得到待施工面。
41.在本发明中，所述钢筋在工作面上绑扎的间距优选≥150mm，更优选为150～200mm。在本发明中，所述钢筋在工作面上的底层保护厚度优选为10～20mm，更优选为15～20mm。在本发明中，所述钢筋的底层保护优选采用底层钢筋支架或绑uhpc垫块。在本发明中，所述钢筋在工作面上的面层保护厚度优选为10～20mm，更优选为15～20mm。在本发明中，所述钢筋的面层保护优选采用面层控制条绑在面层钢筋网上。在本发明中，所述面层控制厚度优选≥15mm，更优选为20mm。
42.本发明对所述钢筋没有特殊限定，采用本领域技术人员熟知的钢筋即可。
43.本发明将超高性能喷涂防腐砂浆和水混合，得到超高性能混凝土砂浆。
44.在本发明中，所述超高性能混凝土优选为市售购买，更优选为湖南人健宝固高新科技发展有限公司生产的uspc高性能喷涂防腐砂浆。
45.本发明对所述超高性能喷涂防腐砂浆和水的混合没有特殊限定，采用本领域技术人员熟知的混合即可，具体的，如搅拌。在本发明中，所述搅拌的时间优选≥6min。在本发明中，所述搅拌的设备优选为搅拌机。在本发明的实施例中，所述搅拌机的型号优选为js500搅拌机。
46.在本发明中，所述超高性能混凝土砂浆的坍落度为180～220mm。在本发明中，所述超高性能混凝土砂浆的固含量优选为89～93％，更优选为90～92％，最优选为91％。
47.在本发明中，所述超高性能混凝土砂浆的停放时间优选≤30min。
48.得到待施工面和超高性能混凝土砂浆后，本发明经设置有配套搅拌机、喷射挤压泵和喷射机械手的喷射台车，将所述超高性能混凝土砂浆喷射至待施工面，养护。
49.在本发明中，所述施工方法优选在自然通风条件下进行。当待施工环境为隧道时，本发明优选采用进风口通风+管道对待施工环境进行强制通风。在本发明中，所述施工方法中施工环境的温度优选≥5℃，更优选≥15℃。
50.得到超高性能混凝土砂浆后，本发明通过设置有压力输送泵的输送管，将超高性能混凝土砂浆输送至设置有配套搅拌机内进行二次搅拌，通过喷射台车挤压泵和喷射机械手，将所述超高性能混凝土砂浆喷射至待施工面，得到超高性能混凝土坯体。
51.在本发明中，所述超高性能混凝土砂浆进入喷射台车的温度优选≥5℃，更优选温度≥15℃。
52.在本发明中，所述喷射的条件包括：喷射压力优选为0.4～0.6mpa/cm2，更优选为0.4～0.55mpa/cm2；喷射量优选为2～4m3/h，更优选为2.2～3.8m3/h。在本发明中，所述喷射中喷嘴与待施工面的距离优选为0.2～0.4m，更优选为0.25～0.35m。在本发明中，所述喷射的行间搭接距离优选为2～3cm，更优选为2.2～2.8cm。
53.在本发明中，所述喷射优选包括1次或多次。在本发明中，当所述喷射包括多次时，所述喷射中单次喷射厚度优选为6～7cm，更优选为6.2～6.8cm；每次喷射的时间间隔优选为15～30min，更优选为20～25min。
54.所述喷射前，本发明优选先对喷射管道进行润管，然后调整压力和增稠剂以满足喷射条件，最后送料；所述料指超高性能混凝土砂浆。在本发明中，所述润管用试剂优选为润管剂。本发明对所述润管剂和增稠剂没有特殊限定，采用本领域技术人员熟知的润管剂和增稠剂即可。
55.在本发明中，当待施工面为隧道状时，待施工面包括两侧侧墙和顶端拱圈，所述喷射的顺序优选为：先喷射两侧侧墙，后喷射顶端拱圈。当喷射所述侧墙时，本发明优选在垂直向，依次由下向上喷射施工。在本发明中，所述喷射中超高性能混凝土砂浆的运动轨迹优选为：环形旋转一圈压半圈，所述环形旋转的直径优选为0.6m。在本发明中，所述环形旋转一圈的时间优选为2s。
56.得到超高性能混凝土坯体后，本发明优选将所述超高性能混凝土坯体进行养护。
57.在本发明中，所述养护的方法为：在喷射所得的超高性能混凝土坯体表面涂覆养护液后静置养护。在本发明中，所述养护液优选为环氧专用养护液。在本发明中，所述养护液的涂覆厚度优选为1mm。在本发明中，所述养护液的涂覆方法优选为喷涂；本发明对所述喷涂没有特殊限定，采用本领域技术人员熟知的喷涂即可。
58.在本发明中，所述静置养护的条件包括：温度优选为18～22℃；湿度优选为≥90％；时间优选为14天。
59.所述养护前，本发明优选还包括：对喷射所得的超高性能混凝土坯体表面进行饰面处理。
60.在本发明中，所述饰面处理优选包括依次进行抹平和收光。
61.在本发明中，所述抹平和收光的设备优选为自动抹平机或电动抹平机。在本发明中，所述饰面处理的时间优选为15～30min。
62.为了进一步说明本发明，下面结合实例对本发明提供的一种超高性能混凝土的施工方法进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
63.实施例1
64.施工地点：沪昆高速主干线湖南省邵阳市与怀化市交界的雪峰山脉的雪峰山隧道抢修；施工距离：200m；
65.抢修材料：超高性能喷涂防腐砂浆。
66.施工方法：清除原隧道表面损坏层，用高压空气吹洗后修补裂缝和孔洞，
67.将隧道表面损坏超过60mm以上的损坏层安装铺设的钢
筋网，用钢筋通过化学植筋固定在钢筋网基面上，再把制作好的钢筋固定在连接钢筋上，钢筋间距为100mm；
68.将uhpc和水按照1：0.09的质量比混合搅拌6min，得到坍落度为180mm的超高性能混凝土砂浆；
69.经设置有搅拌机进行二次搅拌后，经喷射台车挤压泵和喷射台车的喷射机械手将所述超高性能混凝土砂浆喷射至待施工面，喷射条件为：将超高性能混凝土砂浆用输送泵送至现场配套搅拌机，空压机起动将输出压力调到0.6mpa/cm2；然后喷射台车挤压泵和喷射台车的喷射机械手就位，调整好挤压泵输送速度为2～4m3/h，调整喷枪喷射空气压力为0.4～0.6mpa/cm2，调整增稠剂输出量到喷射砂浆成雾状并有15～30mim的装饰操作时间，喷射后进行饰面处理，然后在喷射所得的超高性能混凝土坯体表面喷涂1mm厚的专用环氧养护液，养护，完成超高性能混凝土的施工。
70.对本实施例所述施工方法所得的超高性能混凝土进行测试，其中，抗压强度测试方法为jgjt384-2016，粘结强度测试方法为jtg e30-2005；水泥胶砂强度测试方法为gb/t 17671-1999，测试报告见图2～7，其中，图2～4为施工效果检测报告，图5～7为所用uhpc干粉料的检测报告。
71.经测试，本实施例所述施工方法所得的超高性能混凝土7d的抗压强度为30.7mpa，粘结强度为2.58mpa；28d的抗折强度为18.75mpa，抗压强度为110.6mpa，粘结强度为3.2mpa。
72.实施例2
73.施工地点：位于五一大道北侧晓园公园内红旗渠晓园实验段，渠道材质为浆砌片石侧墙+预制砼圆拱，断面尺寸为5000mm
×
1400mm+1600mm，埋深约5.21～6.66m，渠顶覆土约2.21～3.66m；施工距离：120m；加固厚度为0.15m，修复加固材料为uhpc喷射超高性能喷射混凝土，28d抗压强度≧65mpa，每延米所需uhpc方量为1.5立方(含底板2.0立方米)；
74.抢修材料：超高性能喷涂防腐砂浆。
75.施工方法：清除原隧道表面损坏层，用高压空气吹洗后修补裂缝和孔洞，然后在清理好的隧道表面喷涂界面剂；
76.将隧道表面安装铺设主筋ф20mm、分布筋ф10mm，＠150mm*150mm双层双向的钢筋网，用钢筋通过化学植筋固定在渠道基面上；
77.在地面将uhpc和水按照1：0.09的质量比用搅拌机混合搅拌6min，得到坍落度为200mm的超高性能混凝土砂浆；
78.经砂浆输送泵通过ф50输送钢管送至渠道内作业面配套搅拌机内进行二次搅拌，通过喷射挤压泵和喷射机械手的喷射台车将所述超高性能混凝土砂浆喷射至待施工面，喷射条件为：在渠道面已刷好界面剂，在清洁的待施工面上绑扎主筋ф20分布筋ф10mm，＠150*150mm双层双向的钢筋网，然后将超高性能混凝土砂浆用输送泵送至现场配套搅拌机，设置空压机的输出压力为0.6mpa/cm2，利用喷射台车挤压泵和喷射台车的喷射机械手，并调整好挤压泵的输送速度为2～4m3/h，调整喷枪喷射空气压力为0.4～0.6mpa/cm2，调整增稠剂输出量到喷射砂浆成雾状并有15～30mim的装饰操作时间开始喷射作业，喷射后进行饰面处理，然后在喷射所得的超高性能混凝土坯体表面喷涂1mm厚的专用环氧养护液，最后于渠道内自然温度、湿度条件下养护，完成超高性能混凝土的施工。
79.依据gb/t17671-1999，对本实施例所述施工方法所得的超高性能混凝土的抗压强度、抗折强度和粘结强度进行测试。
80.经测试，本实施例所述施工方法所得的超高性能混凝土1d的抗折强度为7.97mpa，抗压强度为46.8mpa；3d的抗折强度为14.82mpa，抗压强度71.6mpa；28d的抗折强度为18.75mpa，抗压强度为110.6mpa，粘结强度为3.2mpa。
81.对比例1
82.按照实施例1中配制超高性能混凝土砂浆，喷射施工时气压压力大于0.6mpa/cm2，喷射量大于4m3/h，喷射中砂浆回弹率加大，回弹损失率达到了10％以上，超高性能混凝土砂浆材料损失量大。
83.对比例2
84.按照实施例1中配制超高性能混凝土砂浆，超高性能混凝土砂浆单次喷射的厚度大于7cm，喷射时砂浆浆体会出现不稳定，易向下脱落掉下；超高性能混凝土砂浆单次喷射的厚度小于6cm，喷射施工时间加长，工人劳动强度加大，工期延长，施工经济性差。
85.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种超高性能混凝土的施工方法，包括以下步骤：在清洁的待施工工作面上绑扎钢筋，得到待施工面；将超高性能喷涂防腐砂浆和水混合，得到超高性能混凝土砂浆，所述超高性能混凝土砂浆的坍落度为180～220mm；经设置有配套搅拌机、喷射挤压泵和喷射机械手的喷射台车，将所述超高性能混凝土砂浆喷射至待施工面，养护。2.根据权利要求1所述的施工方法，其特征在于，所述钢筋在工作面上绑扎的间距≥150mm；所述钢筋在工作面上的底层保护厚度为10～20mm，面层保护厚度为10～20mm。3.根据权利要求1所述的施工方法，其特征在于，所述超高性能混凝土砂浆的固含量为89～93％。4.根据权利要求1所述的施工方法，其特征在于，所述喷射的条件包括：喷射压力为0.4～0.6mpa/cm2，喷射量为2～4m3/h。5.根据权利要求1所述的施工方法，其特征在于，所述喷射中喷嘴与待施工面的距离为0.2～0.4m；喷射的行间搭接距离为2～3cm。6.根据权利要求1或5任一项所述的施工方法，其特征在于，所述喷射包括1次或多次；当所述喷射包括多次时，单次喷射厚度为6～7cm，每次喷射的时间间隔为15～30min。7.根据权利要求1或4所述的施工方法，其特征在于，当待施工面为隧道状时，待施工面包括两侧侧墙和顶端拱圈，所述喷射的顺序为：先喷射两侧侧墙，后喷射顶端拱圈。8.根据权利要求1所述的施工方法，其特征在于，所述养护的方法为：在喷射所得的超高性能混凝土坯体表面涂覆养护液后静置养护。9.根据权利要求1或8所述的施工方法，其特征在于，所述静置养护的条件包括：温度为18～22℃，湿度为≥90％，时间为14天。10.根据权利要求1所述的施工方法，其特征在于，所述养护前还包括：对喷射所得的超高性能混凝土坯体表面进行饰面处理。

技术总结
本发明属于建筑施工技术领域，特别涉及一种超高性能混凝土的施工方法。本发明提供了一种超高性能混凝土的施工方法，包括以下步骤：在清洁的待施工工作面上绑扎钢筋，得到待施工面；将超高性能喷涂防腐砂浆和水混合，得到超高性能混凝土砂浆，所述超高性能混凝土砂浆的坍落度为180～220mm；经设置有配套搅拌机、喷射挤压泵和喷射机械手的喷射台车，将所述超高性能混凝土砂浆喷射至待施工面，养护。实施例表明，本发明提供的超高性能混凝土的施工方法，采用喷射施工方法，对桥梁、隧道和建筑内部顶面的修补、加固要求强度高的项目采用喷射施工，具有施工方便、快捷的特点，解决了超高性能混凝土不能喷射施工的技术瓶颈。混凝土不能喷射施工的技术瓶颈。混凝土不能喷射施工的技术瓶颈。


技术研发人员：范大力 陈军 宾志伟 杨毅
受保护的技术使用者：湖南人健宝固高新科技发展有限公司
技术研发日：2021.12.08
技术公布日：2022/3/8