专利名称：喷浆混凝土施工方法
技术领域：
本发明涉及一种适用于大体积混凝土工程浇筑施工用的一体式混凝土施工方法，特别 是一种把混凝土搅拌、运输、浇筑各工艺合为一体的，现场施工设备少、操作简便、快捷、 成本低、工期短、工程优质、高效的喷浆混凝土施工方法。该方法也可用于中、小体积混 凝土工程。
背景技术：
目前，普通素混凝土在工程中应用非常广泛，对非常小的零散混凝土工程，有时采取 人工搅拌作业，并用锹或手推车输送混凝土进行浇筑，这种人工作业混凝土施工方法不但 效率低，而且由于水泥搅拌不均匀，会使混凝土强度降低，影响混凝土工程质量。对中小 体积混凝土工程，有时采用小型搅拌站搅拌作业，并用手推车或翻斗车输送混凝土，这种 小型机械作业混凝土施工方法比人工搅拌作业有所改进，但是劳动强度仍很大，且浪费材 料、污染环境。另外，在运输、浇筑过程中由于水化反应影响混凝土强度，而且时间过长 容易形成假凝现象。对大中体积混凝土工程，有时采用设备昂贵的集中搅拌站进行搅拌作 业，而且还需要运输车辆、摊平设备。采用上述混凝土作业时，小型搅拌站群虽然设备简 单，但效率低，集中搅拌站效率高，但建站投资高、占地面积大、布局复杂，而且一般距 浇筑区远，输送混凝土时间长，混凝土的和易性受到一定影响，骨料分离问题很难解决， 混凝土的入仓温度更难控制，影响工程质量。特别是对于大体积混凝土工程来说，这种搅 拌、运输、浇筑方法是确保混凝土施工质量的三个关键步骤，但也是决定混凝土结构的强 度、造价和质量等的主要因素。由于其存在由于集中搅拌站需要设置各种材料，如水、水 泥、外掺剂、砂子和各种级配骨料储存库，所以占地较大，考虑各种运输车辆在集中搅拌 站的运行占道和停车场还需一些占地、场地布置问题。混凝土在运输过程中，容易造成析 水和混凝土初期水化反应，损失强度严重可造成混凝土假凝现象，在集中入仓时更容易出 现骨料分离。在集中搅拌站到浇筑混凝土的损耗可达5%左右，尤其采用汽车入仓时，对 施工场地的污染是不可避免的。从搅拌站、运输混凝土到现场浇筑任何一个环节出现事故 或故障都会影响混凝土浇筑施工。
混凝土的先制水泥浆再掺砂石骨料的方法，就是近年来研究成功的新方法。这种方法 可以保证水泥浆搅拌均匀，提高混凝土强度。但是还没有脱离集中搅拌站的模式，只不过 把制浆和混合砂石骨料搅拌的步骤集中在在一台设备中分开作业，这样只能使混凝土搅拌 设备越来越复杂，而且受设备施工作业范围的限制，使得集中搅拌运输、.浇筑震捣、摊 平等步骤样样都不能减少，还是不能减少混凝土的搅拌、运输、浇筑三个关键步骤中的任
3何一个。
抛石混凝土的施工方法，是当前混凝土施工中比较常见的一种方法，有时为了节省水 泥，降低成本，在混凝土入仓之后，振捣之前，向混凝土抛一定数量的块石，这种施工方 法对混凝土减少水泥用量、降低成本、降低混凝土水化热都有很好的积极效果，但抛石作 业大多采用人工抛掷，施工效率低、施工场地干扰大。不适用大体积混凝土浇筑施工。
近年来，又相继推出一些新的混凝土施工方法。如在专利CN1238609中公开了一种 "堆石混凝土大坝施工方法"，在专利CN101144279A中公开了一种"普通型堆石混凝土施 工方法"和在CN100451245C中公开了一种"抛石型堆石混凝土施工方法"。上述这些使用 自密实混凝土、堆石混凝土、普通堆石混凝土、抛石混凝土等施工方法，虽然比使用常规 混凝土具有使用水泥量少，绝热温升小，单价低，施工简单，速度快等优点，但是，因其 施工方法中自身存在的问题，使得任何施工形式的混凝土中的骨料都会给自行充填石块缝 隙带来麻烦。即使在混凝土中添加抗分离外加剂，也必须保证堆石坝最小缝隙大于混凝土 中最大骨料的一定数量级，并尽可能保证充填混凝土与每个石块浇结密实。因此，对分层 施工的面接触的堆石细小缝隙，堆石混凝土的密实度很难保证，容易造成混凝土缺欠，堆 石料要求高，弃料多。
以上是有关混凝土施工中对原材料的级配、性能及成型方面的研究报导。随着混凝土 施工方面研究的深入，当前也出现了对混凝土搅拌工艺的报导，如专利公开号为 CN1396048A中公开了一种"快速制桨法多步混凝土搅拌工艺"，其工艺流程是粉料出 料一水与粉料计量一灰浆搅拌一骨料计量一骨料搅拌一成品装车。这种工艺能使混凝土中的 结合料得到充分的水化，其结合力得到充分发挥，可以节约水泥，降低混凝土的成本，并 能够有效减少粉尘对空气污染。但是由于需增加水泥搅拌及配套设备，使混凝土搅拌系统 更复杂，而且并没有改变混凝土浇筑的运输等施工步骤，混凝土施工速度得不到提高，所 以应用较少。
在《油气田地面工程》(2008第27巻第9期)中公开了一种"净浆裹石法混凝土搅拌 工艺"，这种工艺是先将水、水泥投入搅拌机内搅拌60s，再投入石子继续搅拌60s，最 后再投入砂子搅拌60s出料。净浆裹石工艺虽然能够提高混凝土整体强度，提高物料颗粒 的均匀分散度，增强水泥与石子界面的机械咬合作用，阻止部分游离水自石子与水泥浆界 面集中，增强水泥与石子间的界面强度，但是，由于采用分步搅拌，间歇式作业，故影响 搅拌速度，不适应大体积混凝土工程浇筑施工。
在专利公开号为CN 101028727A中公开了一种"水泥混凝土单速二次搅拌工艺"，先 制水泥砂浆，再加入骨料、水强制搅拌一定时间制备成水泥混凝土混合料，这种工艺比常 规一次搅拌水泥混凝土的抗压强度有所提高，可节约一定数量水泥，但是，混凝土搅拌工 艺复杂，不适应大体积混凝土快速施工的需要。在《建筑工人》(2008第10期)中公开了一种"混凝土的分次投料搅拌工艺"。
分次投料搅拌工艺是将水泥、砂、石和水分次投入搅拌机内搅拌的方法，该方法有以 下几种水泥裹砂法、水泥裹石法、砂浆裹石法。其中水泥裹石法，搅拌工艺复杂，并可 能产生水泥团粒现象，水泥裹砂法和砂浆裹石法，比常规工艺搅拌混凝土均有改进，可提 高混凝土强度，但搅拌工艺复杂，也是间歇式作业，因此，不利于推广应用。
在美国专利US7，422,359B1中公开了一种"混凝土生产中混合水泥和水的方法"，其步 骤是将水泥引进在搅拌仓内有旋转部件的涡轮搅拌器；将搅拌仓中加入水来与水泥混合; 高速旋转搅拌仓,来将水泥和水的颗粒打散成精细的小颗粒来增强水泥颗粒的水合来生产 水泥膏；将水泥膏从搅拌仓排出并且与砂石混料混合来构成混凝土。采用这种工艺，由于 水、水泥、砂石混料都是在一个整体设备中完成制浆、拌和成混凝土，只改变混凝土的搅 拌工艺，由于水、水泥、砂石混料都是在一个整体设备中完成制浆、拌和成混凝土，在涡 轮搅拌器中将水与水泥混合成水泥膏，经高速旋转搅拌仓排出生成水泥浆，再与砂石混料 在涡轮搅拌器的远端混合来构成混凝土，所用设备多，工艺繁琐，操作复杂，虽然比传统 搅拌作业的混凝土提高强度15%~20%，在同等强度要求下，可以减少水泥用量，节省原 料成本，但该方法投资大，动力消耗多，设备维护费用高，其不仅增加了搅浆时间，降低 了搅拌混凝土的效率，而且在批量生产混凝土时，需要扩大设备、增加动力、添加输送设 备。因此，这种方法不便在大型混凝土工程施工现场直接应用。
发明内容
本发明的目的是提供一种喷浆混凝土施工方法，它替代常规搅拌系统，取消混凝土运 输程序和仓内摊平过程，把混凝土搅拌、运输、浇筑各工艺合为一体，直接在现场搅拌浇 筑连续进行混凝土施工，从而简化混凝土施工工艺，现场施工设备少，操作简便、浇筑快 捷，成本低，工期短，有效地增强混凝土各种力学指标，显著提高施工效率。
本发明所采用的技术方案是该喷浆混凝土施工方法包括如下步骤采用常规的高速 搅拌制浆装置提供的由水和水泥制成的纯水泥浆或由水和掺粉煤灰的水泥制成的混合水 泥浆，并通过输桨装置向自由落体的动态砂石混料喷射或分别向自由落体的动态砂料、骨 料喷射，所述纯水泥浆或混合水泥浆组成的喷射水泥浆与所述动态砂石混料或动态砂料、 骨料，以不完全混合状态进入混合输送器入口，搅拌成均匀的混合料后，利用混合料的重 力直接入仓或通过输混合料装置输送入仓，进行振捣浇筑成混凝土 。
所述喷射水泥浆的水灰比为h (1 0.3)，所述喷射水泥浆采用转速不小于1200r/min 的高速搅拌机，搅拌时间不小于30s，输浆速度为1.4 2.0m/s的常规的高速搅拌制浆装 置提供，并通过与所述高速搅拌制浆装置连接的设置流量计的输浆装置以喷浆压力为 0.1 0.5MPa的高压喷头喷出。
所述混合输送器利用组装在壳体内的搅拌器混合并输送，混合骨料粒径《30cm，其转速为200 500r/s，输送速度为l 3m/s，所述壳体与水平面夹角在5 25°范围内调整。
所述自由落体的动态砂石混料或动态砂料、骨料通过输料装置输送到所述混合输送器 入口处。
所述输混合料装置采用一端铰接在混合输送器出口端的伸縮式溜槽或长度可调传输带。
本发明具有的优点及积极效果是:本发明采用输浆装置向动态的砂石骨料或动态的砂 料、骨料喷射水泥浆，使喷射水泥浆均匀地与自由落体的动态的砂石骨料或动态的砂料、 骨料，以不完全混合状态进入混合输送器入口。在混合输送器入口处，喷射的水泥浆直接 包裹在呈瀑布状流动的自由落体的动态砂、骨料表面，从而增加水泥与骨料界面的机械咬 合力，以保证混凝土结构整体的均匀性。该方法采用了当代先进的净浆裹石法，并以简化 了的混凝土施工工艺，在提高其表面胶结强度的同时，实现搅拌后的混合料以均匀流态入
仓，即可直接振捣浇筑，有效地避免骨料分离。因其所采用的骨料粒径可达30cm，故明 显节省水泥用量，降低成本。采用该方法从喷浆到入仓浇筑结束只需1~2分钟，容易控 制混凝土入仓温度，在干的骨料内还没有完全吸水的情况下就完成振捣浇筑，故有利于保 证入仓混凝土的和易性及增加混凝土自密实性。从水泥浆配制到入仓振捣只用IO分钟就 可以完成，从而避免常规施工方法在搅拌、运输、入仓浇筑这些时间内的水化反应所造成 的混凝土强度的损失。本发明不采用传统搅拌系统，用常规的高速搅拌制浆装置及输浆装 置、混合输送器，替代造价昂贵的大型搅拌站及混凝土运输设备，取消了现有混凝土搅拌 运输工序和仓内摊平流程，把混凝土搅拌、运输、浇筑各工艺合为一体，直接在大体积混 凝土工程施工现场搅拌浇筑，连续进行混凝土施工，从而简化了施工流程，方便了各施工 场地的布置。由于这种喷浆混凝土施工方法的现场施工设备少，操作简便，易于流水作业， 浇筑快捷，所以可以减少各个环节混凝土的损耗，避免簿弱层面，有效地增强混凝土各种 力学指标，显著提高施工效率和混凝土质量，具有降低施工成本，缩短工期等优点。
另外，因常规的高速搅拌制浆装置提供的喷射水泥浆可以采用转速不小于1200r/min 的高速搅拌机进行搅拌，搅拌时间不小于30s，故可使水泥浆液从根本上避免水泥团粒的 形成，有足够的时间来提高水泥颗粒的扩散均匀度，从而提高水泥水化程度，能使混凝土 整体强度提高15%~20%。
以下结合附图对本发明作进一步描述。
图1是本发明的一种施工示意图。
图中序号说明1输桨装置、2输料装置、3混合输送器、4输混合料装置、5混凝土。
具体实施例方式
根据图l详细说明本发明的具体结构。该喷浆混凝土施工方法包括如下步骤-首先根据现场施工需要设置提供水泥浆的常规的高速搅拌制浆装置(图中未示出)。该高速搅拌制浆装置可按水泥灌浆规范规定建立，配制的水泥浆的水灰(即水与水泥或水 与掺粉煤灰的水泥)比为1: (1 0.3)，采用转速不小于1200r/min的高速搅拌机，其搅 拌时间不小于30s，其输水泥浆速度为1.4~2.0m/s。这种高速搅拌制浆装置所用设备简单， 占地小，可靠近浇筑区布置。与高速搅拌制浆装置连接的通过输浆泵或自流管路输送至混 凝土搅拌区的输浆装置1设置有流量计，用来控制水泥浆流速，并根据实际需要设置一个 可以水平摆动的高压喷头或多个水平排列的高压喷头，使喷射水泥浆的压力控制在0.1 0.5MPa。
采用高速搅拌制浆装置提供的由水和水泥制成的纯水泥浆或由水和掺粉煤灰的水泥 制成的混合水泥浆，通过输浆装置1向自由落体的动态砂石混料喷射或分别向自由落体的 动态砂料.骨料喷射。自由落体的动态砂石混料或动态砂料、骨料可以通过由输送槽或输 送带组成的输料装置2输送到混合输送器3的入口处。输浆装置1喷射的由纯水泥浆或混 合水泥浆组成的喷射水泥浆与自由落体的动态砂石混料或动态砂料、骨料，以不完全混合 状态进入混合输送器3的入口，搅拌成均匀的混合料后，利用混合料的重力直接入仓或通 过输混合料装置4输送入仓，进行振捣浇筑成混凝土。混合输送器3利用组装在壳体内的 搅拌器混合并输送，混合骨料粒径《30cm，其转速为200 500r/s，输送速度为1 3m/s， 并根据实际使用要求使壳体与水平面夹角可以在5 25。范围内调整。输混合料装置4采 用一端铰接在混合输送器3出口端的伸縮式溜槽或长度可调传输带，以有利于现场施工。
该喷浆混凝土施工方法的基本机理很简单，就是用常规简单的制浆和输浆方法，常规 的输送砂石骨料的方法，将水泥浆或掺有粉煤灰的水泥混合浆、砂石骨料分别按设计比例 均匀地输送到混凝土浇筑现场，在混合输送器入口处，水泥浆以0.1-0.5Mpa压力向自由 落体的砂石骨料或动态的砂料或骨料喷射，水泥浆、砂石骨料以不完全混合状态进入混合 输送器，再经混合输送器进一步拌和，就形成均匀的水泥浆砂石骨料混合物，这个过程可 以叫做混合输送器前砂石骨料初步挂浆(裹浆)和经过混合输送器后完全均匀挂浆(裹浆) 过程。这样完全简化了混凝土的搅拌过程，有效避免传统混凝土作业的三个步骤中混凝土
的损耗、骨料分离、混凝土假凝现象，达到节能、高效的混凝土施工方法。 以下结合具体实施例对本发明的适用范围作进一步描述。
实施例l:大型混凝土工程基坑浇筑喷浆混凝土施工方法
大型混凝土工程基坑浇筑，可根据场地在靠近基坑设置常规的高速搅拌制浆装置，所 制浆液的水灰比按设计要求的混凝土水灰比，如果需要在水泥浆中加粉煤灰，制浆装置就 可以提供水泥掺粉煤灰的水泥混合浆液，如果需加Mg02类膨胀剂，制浆装置就可以提供 掺有Mg02的水泥混合浆，制浆装置制浆常用的高速搅拌机，其速度大于1200r/min，搅 拌时间30s 50s，制成的合格水泥浆采用输浆泵通过输送管输送至混凝土浇筑区的输料 装置2备用。砂石骨料可以采用输送槽传送，也可采用输送带传送。在采用两级配以下骨料时，可直接传送砂石骨料混合料，在采用两级配以上骨料时砂料和骨料可分别传送，以 保证混合料的均匀性。如果有必要可采用超出粒径骨料，最大粒径可达30cm，这样可节 省大量水泥。砂石骨料通过输料装置2按比例混合，水泥浆或掺有外加剂的水泥混合浆通 过输浆装置1直接向输料装置2的出口砂石骨料下落流中均匀喷射，使水泥浆、砂石骨料 成为不完全混合状态进入混合输送器2进一步混合并输送，再通过输混合料装置4直接入 仓并振捣。在输浆管路为400m以内时，从水泥浆制浆到浇筑结束只5分钟时间就可以完 成混凝土搅拌和浇筑全过程，根据需要可以多点成排推进浇筑。采用温控措施降低入仓温 度也是简单易行，制浆采用低水温，骨料予冷均可，因为在水泥、砂石骨料输送温时间很 短，浆和砂石骨料温升完全可以控制。
实施例2:采用喷浆混凝土重力坝施工方法
采用喷浆混凝土重力坝施工，可采用超最大粒径达30cm，降低水泥用量达到降低水 化热温升的目的，可方便的采用冷水制浆和骨料予冷，有效降低入仓温度，混凝土浇筑过 程有效防止大骨料分离，在施工场地以管路输送和输混合料装置替代卡车运输混凝土，用 简单的常规的高速搅拌制浆装置和混合输送器3替代造价昂贵的混凝土搅拌站。施工期可 縮短1/3时间。
实施例3:喷浆混凝土在堤防和筑坝施工方法
为了縮小堤坝断面增强抗冲或防渗能力，可选自然混合料，采用输料装置2，用输浆 装置1喷浆再用混合输送器3简单混合输送，并辗压形成水泥砂石骨料结石结构。最大限 度利用当地材料，节省投资，坚固耐用。
实施例4:喷桨混凝土充填空穴、裂隙、堆石体施工方法
充填空穴一般对混凝土强度要求不高，可采用掺大量粉煤灰的水泥混合浆来喷射三级 配以下的砂石骨料，再经混合输送器2混合后直接充填空穴中；对裂隙、堆石体充填可用 惨大量粉煤灰的水泥混合浆来喷射一级配的砂石骨料或喷纯砂子，再经混合输送器3混合 后直接充填裂隙或堆石体缝隙，这种经喷射水泥浆再混合的砂浆或低级配混凝土具有很好 的流动性，穿透能力强，自身具有良好的自密实性。喷浆混凝土充填的堆石体，最终形成 水泥砂浆结石体或水泥混凝土结石体，强度均匀，并具有很好的防渗性能，防渗系数可达 Ixl()-6 lxl0-8cm/s。
权利要求
1、一种喷浆混凝土施工方法，其特征在于包括如下步骤采用常规的高速搅拌制浆装置提供的由水和水泥制成的纯水泥浆或由水和掺粉煤灰的水泥制成的混合水泥浆，并通过输浆装置向自由落体的动态砂石混料喷射或分别向自由落体的动态砂料、骨料喷射，所述纯水泥浆或混合水泥浆组成的喷射水泥浆与所述动态砂石混料或动态砂料、骨料，以不完全混合状态进入混合输送器入口，搅拌成均匀的混合料后，利用混合料的重力直接入仓或通过输混合料装置输送入仓，进行振捣浇筑成混凝土。
2、 根据权利要求1所述的喷浆混凝土施工方法，其特征在于所述喷射水泥浆的水 灰比为1: (1 0.3)，所述喷射水泥浆采用转速不小于1200r/min的高速搅拌机，搅拌时 间不小于30s，输浆速度为1.4 2.0m/s的常规的高速搅拌制浆装置提供，并通过与集中 制浆站连接的设置流量计的输桨装置以喷浆压力为0.1 0.5MPa的高压喷头喷出。
3、 根据权利要求1所述的喷浆混凝土施工方法，其特征在于所述混合输送器利用 组装在壳体内的搅拌器混合并输送，混合骨料粒径《30cm，其转速为200 500r/s，输送 速度为l 3m/s，所述壳体与水平面夹角在5 25。范围内调整。
4、 根据权利要求1所述的喷浆混凝土施工方法，其特征在于所述自由落体的动态 砂石混料或动态砂料、骨料通过输料装置输送到所述混合输送器入口处。
5、 根据权利要求1所述的喷浆混凝土施工方法，其特征在于所述输混合料装置采 用一端铰接在混合输送器出口端的伸缩式溜槽或长度可调传输带。
全文摘要
一种喷浆混凝土施工方法，包括如下步骤采用常规的高速搅拌制浆装置提供的由水和水泥制成的纯水泥浆或由水和掺粉煤灰的水泥制成的混合水泥浆，并通过输浆装置向自由落体的动态砂石混料喷射或分别向自由落体的动态砂料、骨料喷射，喷射水泥浆与动态砂石混料或动态砂料、骨料，以不完全混合状态进入混合输送器入口，搅拌成均匀的混合料后，利用混合料的重力直接入仓或通过输混合料装置输送入仓，进行振捣浇筑成混凝土。它把混凝土搅拌、运输、浇筑各工艺合为一体，直接在现场搅拌浇筑连续进行混凝土施工，从而简化混凝土施工工艺，现场施工设备少，操作简便、浇筑快捷，成本低，工期短，有效地增强混凝土各种力学指标，显著提高施工效率。
文档编号E02D15/00GK101624826SQ200910012718
公开日2010年1月13日 申请日期2009年7月28日 优先权日2009年7月28日
发明者刚 刘, 越 刘, 刘顺义, 姚惠玲, 峰 张, 千 李, 李珍子, 林聪俐, 毕雁玲, 牛永田, 纪志军, 赵一兵, 陈俊喜, 马德新, 林 鲁 申请人:沈阳市利千水利技术开发有限责任公司