说 明 书
特种湿喷混凝土
掺机纳米材料硅粉钢纤维增韧型聚丙烯合成粗纤维湿喷混凝土配合
湿喷配合涉4种特殊建筑材料应隧洞边坡锚喷支护属混凝土领域利极纳米材料钢钎维增韧型聚丙烯合成粗纤维硅粉钢钎维增韧型聚丙烯合成粗纤维组合提高混凝土次喷射厚度具初期起强快期强度高抗渗性粘结强度高提高混凝土韧性抗震防爆性效提高混凝土早期抗裂性系统锚杆支护提供施工时间施工安全保障喷混凝土强度增长迅速效果显著湿喷混凝土配合通述材料组成：
1纳米湿喷混凝土（普通硅酸盐水泥PO425R 419kg米石670 kg工砂1006 kg纳米材料419 kg（水泥量6～10）
2 纳米钢钎维湿喷混凝土（普通硅酸盐水泥PO425R 419kg米石670 kg工砂1006 kg纳米材料419 kg（水泥量6～10）钢钎维25～40kg
3 纳米增韧型聚丙烯合成粗纤维湿喷混凝土（普通硅酸盐水泥PO425R 419kg米石670 kg工砂1006 kg纳米材料419 kg（水泥量6～10）增韧型聚丙烯合成粗纤维6～10kg
4 硅粉钢钎维湿喷混凝土（普通硅酸盐水泥PO425R 419kg米石670 kg工砂1006 kg硅粉51 kg（水泥量6～10）钢钎维25～40kg聚羧酸高效减水剂505（水泥量08～12）
5 硅粉增韧型聚丙烯合成粗纤维湿喷混凝土（普通硅酸盐水泥PO425R 419kg米石670 kg工砂1006 kg硅粉51 kg（水泥量6～10）增韧型聚丙烯合成粗纤维6～10kg聚羧酸高效减水剂505（水泥量08～12）
背景技术
**二级水电站引水隧洞超长洞室断面巨质条件恶劣存突涌水高应力岩爆断层破碎带等工程质问题引水隧洞埋深较掌子面附常发生岩爆采普通混凝土喷射混凝土围岩粘结强度高次喷层厚度较薄强度增长较慢时施工进度需掌子面前循环喷射混凝土12～16时放炮常发生混凝土震塌现象开挖中遇富水段普通湿喷混凝土难进行喷射围岩粘结情况保证喷射厚度十分理想常发生喷射立掉落现象种种特殊质条件采普通喷射混凝土已难满足施工进度安全方面求采喷射纳米钢纤维混凝土应跨度洞室施工中岩爆渗水洞段初期支护中种先进效方法引水洞工程施工时根纳米混凝土粘结强度较高终凝时间快短时间强度增长快特点纳米材料钢钎维增韧型聚丙烯合成粗纤维组合围岩破碎带塌方抢险段改纳米喷射混凝土纳米钢纤维混凝土集中岩爆渗水破碎洞段满足开挖进度需进行掌子面初喷纳米增韧型聚丙烯合成粗纤维运TBM洞段岩岩爆渗水破碎洞段
发明容
配合应**二级水电站引水隧洞锚喷支护湿喷混凝土容包括利极纳米材料钢钎维增韧型聚丙烯合成粗纤维（机仿钢纤维）硅粉等特殊材料水泥米石工砂外加剂
等常建材组合配置成纳米材料湿喷混凝土纳米材料+钢钎维湿喷混凝土纳米材料+机仿钢纤维湿喷混凝土硅粉+钢钎维湿喷混凝土硅粉+机仿钢纤维湿喷混凝土
原材料介绍检测项目
11机纳米材料
超细粉磨机纳米材料种充分研磨材料颗粒直径达纳米级混凝土外加剂集减水增强促凝体成份二氧化硅种毒害味污染机材料喷混凝土中掺入该材料增加次喷射厚度回弹率降低粉尘具初期起强快期强度高抗渗性粘结强度高耐久性强等优点工选**宏达生产宏达纳米材料河南**生产跨越2000型纳米材料
12钢纤维
钢纤维混凝土具韧度高抗弯拉抗剪强度具抗震抗裂缝抗渗透等特点钢纤维混凝土质区普通混凝土提高混凝土项技术指标满足特殊工程需起代作工选海贝卡尔特二钢限公司生产排状水溶性佳密克丝钢纤维该纤维混凝土中分散均匀结团容易搅拌等特点
13增韧型聚丙烯合成粗纤维（机仿钢纤维）
增韧型聚丙烯合成粗纤维种新型增强增韧材料具：质轻耐腐蚀易均匀分散握裹力强提高混凝土韧性抗震防爆性效提高混凝土早期抗裂性喷混凝土中具显著优势种具广泛应前景混凝土增强增韧材料工选**维克限公司生产**维克机仿钢纤维
14硅粉
硅粉冶炼硅铁合金工业硅时通烟道排出硅蒸气收尘装置收集粉尘硅粉颗粒极细成分二氧化硅喷射混凝土中掺入硅粉硅粉颗粒填充喷射混凝土中硅粉喷射混凝土相密实改善新拌混凝土泌水粘聚性增加混凝土强度时提高混凝土抗渗抗磨抗空蚀等性硅粉种掺合料普遍应混凝土中
工选**埃肯微硅粉进行试验
二喷射混凝土性指标
表1 喷射混凝土设计指标
强度等级
C30纳米
CF30纳米+仿钢纤维
CF30硅粉+仿钢纤维
CF30硅粉+钢纤维
CF30纳米+钢纤维
抗压强度
≥30MPa
≥30MPa
≥30MPa
≥30MPa
≥30MPa
抗拉强度
≥25MPa
≥25MPa
≥25MPa
≥20MPa
≥25MPa
抗折强度
≥30Mpa
≥25Mpa
≥30Mpa
≥30Mpa
≥30Mpa
抗渗等级
≥W8
≥W8
≥W8
≥W8
≥W8
弹性模量
≥23×104MPa
≥23×104MPa
≥23×104MPa
≥25×104MPa
≥25×104MPa
围岩粘接强度
≥12(Ⅱ类围岩)
≥08(ⅢⅣ类围岩)
≥12Ⅱ类围岩≥10(ⅢⅣ类围岩)
≥12(Ⅱ类岩)
≥10(ⅢⅣ类围岩)
≥12(Ⅱ类岩)
≥10(ⅢⅣ类围岩)
三．湿喷混凝土施工工艺
(1) 拌时硅粉机纳米材料等矿物质超细粉混凝土生产中重混凝土中达分散程度应早（先）加入搅拌机建议水泥等胶凝材料起投料投料序搅拌程中纤维均匀分散产生结团保证定生产率原
(2)纤维类（钢纤维微纤维等）材料应粗粒径骨料起投料便纤维均匀分散
(3)水泥等胶凝材料投料宜先减少粘罐
(4)保证喷射质量喷射距离应控制10～15m范围喷射角度应量喷射面垂直喷射时应喷嘴应做圆周运动
(5) 保证喷射层岩壁粘结强度
保证喷射层岩壁粘结强度实施喷混凝土前保持岩壁喷混凝土表面湿润保证新老喷混凝土结合良施喷（包括填补齐）前应高压风（4～5kgcm2）加水认真洗干净排积水
(6) 喷层间处理
避免喷层中形成冷缝喷第二层层时必须保证喷混凝土表面充分清洗清回弹混凝土湿喷程中回弹料残留喷层
(7) 工艺流程
拌楼
拌制湿喷混凝土→混凝土搅拌车运施工现场→湿喷台车→洗受喷面→水泥净浆润→喷混凝土
混凝土搅拌车
型湿喷台车
速凝剂
喷头
受喷面
四．湿喷混凝土试验成果
考虑施工现场喷射混凝土特点实际情况现场试验选托普通硅酸盐P0425R水泥 **埃肯微硅粉掺量10％北京冶建限公司生产JG2H缓凝高效减水剂掺量10％河南**纳米外加剂**宏达纳米外加剂掺量分10％**维克限公司生产维克仿钢纤维掺量6kgm3～8 kgm3海贝卡尔特二钢限公司生产佳密克丝钢纤维掺量35～40kgm3进行现场湿喷混凝土拌物性检验
表2 喷射混凝土现场板试验室成型试验成果表
编号
混凝土设计强度等级
（配方案）
水胶
水量(kgm3)
砂率()
纳米掺量()
硅粉掺量()
外加剂
()
坍落度(cm)
实测值(cm)
抗压强度
（MPa）
抗拉
强度
(MPa)
抗折
强度
( MPa)
抗渗
等级
(≥W8)
弹性
模量
(×104MPa)
回弹量
()
7d
28d
28d
28d
28d
28d
B001
CF30纳米机仿(现场)
048
201
60
10
14～18
175
343
417
34
121
＞W8
332
89
Z001
CF30纳米机仿(室)
048
201
60
10
14～18
175
36
418
91
B002
CF30硅粉钢钎维(现场)
045
227
60
10
JG2H
14～18
192
365
32
96
274
150
Z002
CF30硅粉钢钎维(室)
045
227
60
10
JG2H
14～18
192
288
408
35
102
B003
CF30纳米钢钎维(现场)
048
201
60
10
14～18
20
370
20
118
＞W8
310
106
Z003
CF30纳米钢钎维(室)
048
201
60
10
14～18
20
346
483
35
117
B004
C30纳米(现场)
048
201
60
10
14～18
20
310
27
94
＞W8
290
89
Z004
C30纳米(室)
048
201
60
10
14～18
20
335
412
34
B005
CF30硅粉机仿(现场)
045
227
60
10
JG2H
14～18
167
297
379
28
88
＞W8
283
Z005
CF30硅粉机仿(室)
045
227
60
10
JG2H
14～18
167
297
421
34
105
B006
C25喷射(现场)
048
218
60
JG2H
14～18
19
320
23
73
＞W8
234
Z006
C25喷射(室)
048
218
60
JG2H
14～18
19
331
388
27
表3 现场喷射混凝土性试验成果汇总表
编号
混凝土种类（配方案）
坍落度
(cm)
抗压强度
（MPa）
抗拉强度
(MPa)
抗折强度
( MPa)
抗渗等级
弹性模量
(×104MPa)
7d
28d
28d
28d
28d
28d
工程喷砼试验求
≥30
≥20
≥30
≥W8
≥23
（C30喷射混凝土）
B001
CF30纳米机仿(现场)
175
343
417
34
121
＞W8
332
B002
CF30硅粉机仿(现场)
167
297
379
28
88
＞W8
283
B003
CF30硅粉钢钎维(现场)
192
365
32
96
274
B004
CF30纳米钢钎维(现场)
20
370
20
118
＞W8
310
B005
C30纳米(现场)
20
310
27
94
＞W8
290
表4 补充试验现场喷射混凝土性试验成果汇总表
配
序号
强度等级
纤维
掺量
(kgm3)
坍落度
(cm)
抗压强度
（MPa）
抗拉强度
(MPa)
抗折强度
( MPa)
抗渗
等级
弹性模量
(×104MPa)
喷射混凝土
围岩黏结强度
（劈裂法）
（MPa）
28d
28d
28d
28d
28d
工程喷砼试验求
≥30
≥20
≥30
≥W8
≥23
≥12MPa（Ⅱ类围岩）
≥10MPa（ⅢⅣ类围岩）
①
C30纳米
221
461
316
192
②
CF30纳米机仿
（**维克）
8
210
434
325
100
≥W8
341
160
CF30纳米机仿
（北京中纺）
8
164
383
307
92
≥W8
328
③
CF30纳米钢纤维
40
210
447
427
155
④
CF30纳米钢纤维
35
140
463
356
817
≥W9
312
156
⑤
CF30硅粉机仿
（**维克）
8
347*
230*
840
≥W9
238
145
⑥
CF30硅粉钢纤维
40
181
494
419
184
⑦
CF30硅粉钢纤维
35
180
314*
227*
192
表5 喷射混凝土现场测试成果表
混凝土类型（配方案）
试验部位
喷层厚度
次喷层
厚度
cm
回弹量
（）
孔径
mm
钻孔数量
喷层厚度
cm
CF30纳米+机仿钢钎维
1#引水洞
100
3
17
43
4#引水洞
100
4
81
46
89
CF30纳米+钢钎维
4#引水洞
100
5
96
41
106
CF30硅粉+钢钎维
4#引水洞
100
4
89
15
150
CF30硅粉+机仿钢钎维
4#引水洞
100
4
10
17
117
C30纳米
4#引水洞
100
5
95
89
表25出：
1) C30单掺机纳米喷射混凝土围岩黏结强度（采劈裂法）192MPa满足Ⅱ类围岩≥12MPa设计求28d抗压强度461 MPa抗拉强度316 MPa均满足设计求
2) 采**维克机仿钢纤维CF30双掺机纳米材料+机仿钢纤维喷射混凝土围岩黏结强度（采劈裂法）160MPa满足Ⅱ类围岩≥12MPa设计求弯曲韧度指数I5384满足≥3设计求28d抗压强度434 MPa抗拉强度325 MPa抗折强度100 MPa抗渗等级≥W8弹性模量341×104MPa均满足设计求
3) CF30双掺机纳米材料+钢纤维喷射混凝土（钢纤维掺量40 kgm3）围岩黏结强度（采劈裂法）155MPa满足Ⅱ类围岩≥12MPa设计求28d抗压强度447 MPa抗拉强度427 MPa均满足设计求
4) CF30双掺机纳米材料+钢纤维喷射混凝土（钢纤维掺量35 kgm3）围岩黏结强度（采劈裂法）156MPa满足Ⅱ类围岩≥12MPa设计求28d抗压强度463 MPa抗拉强度356 MPa抗折强度817 MPa抗渗等级≥W9弹性模量312×104MPa均满足设计求
5) 采**维克机仿钢纤维CF30双掺硅粉+机仿钢纤维喷射混凝土围岩黏结强度145MPa满足Ⅱ类围岩≥12MPa设计求 28d抗压强度347 MPa抗拉强度230 MPa抗折强度840 MPa抗渗等级≥W9弹性模量238×104MPa均满足设计求
6) CF30双掺硅粉+钢纤维喷射混凝土（钢纤维掺量40 kgm3）围岩黏结强度184MPa满足Ⅱ类围岩≥12MPa设计求28d
抗压强度494 MPa抗拉强度419 MPa均满足设计求
7) CF30双掺硅粉+钢纤维喷射混凝土（钢纤维掺量35 kgm3）围岩黏结强度192MPa满足Ⅱ类围岩≥12MPa设计求28d抗压强度314 MPa抗拉强度227 MPa满足设计求
8) 现场喷射试验中掺机纳米材料喷射混凝土回弹率89~106间优水电水利工程锚喷支护施工规范（DLT51812003）中边墙宜15顶拱宜25求
9) 掺机纳米材料喷射混凝土性总体优掺硅粉喷射混凝土掺机纳米材料喷射混凝土密实程度纤维分布均匀性较关
四．湿喷混凝土施工特色
配合成果反映纳米材料钢纤维增韧型聚丙烯合成粗纤维硅粉水电行业中应技术表13
混凝土类
特色
CF30纳米+钢纤维
1 施工方便混凝土良易性搅拌结团泵送利进入溜槽流动较慢钢纤维分布均匀结团现象
2增加次喷射厚度回弹率粉尘具初期起强快期强度高抗渗性粘结强度高耐久性强等
3 围岩黏结强度（采劈裂法）155MPa28d抗压强度447 MPa抗拉强度427 MPa均满足设计求弯曲韧度指数I10820弯曲韧度指数I302881韧度系数R301010305
4 抑制混凝土塑性收缩干缩裂缝提高混凝土抗冻融力抗疲劳性抗渗透性抗磨抗碎裂抗击性抗弯增强辅助增强功
CF30纳米+机仿钢纤维
1 施工方便混凝土良易性搅拌结团泵送容易易摩损道减少回弹降低成等
2增加次喷射厚度回弹率粉尘具初期起强快期强度高抗渗性粘结强度高耐久性强等3 抑制混凝土塑性收缩干缩裂缝提高混凝土抗冻融力抗疲劳性抗渗透性抗磨抗碎裂抗击性抗弯增强辅助增强功
4 围岩黏结强度（采劈裂法）160MPa弯曲韧度指数I5384满足≥3设计求28d抗压强度434 MPa抗拉强度325 MPa抗折强度100 MPa抗渗等级≥W8弹性模量341×104MPa
C30纳米湿喷混凝土
1 提高混凝土次喷射厚度混凝土强度增长迅速效果显著
2泵送利进入溜槽流动利围岩黏结强度（采劈裂法）192MPa满足Ⅱ类围岩≥12MPa设计求28d抗压强度461 MPa抗拉强度316 MPa
CF30硅粉+钢纤维
1 施工方便混凝土良易性搅拌结团泵送利进入溜槽流动较慢钢纤维分布均匀结团现象
2增加次喷射厚度回弹率粉尘具初期起强快期强度高抗渗性粘结强度高耐久性强等
3 围岩黏结强度192MPa28d抗压强度314 MPa抗拉强度227 MPa满足设计求弯曲韧度指数I10677弯曲韧度指数I301762韧度系数R30105425弯曲韧度指数I30韧度系数R3010满足设计求
CF30硅粉+机仿钢纤维
1 施工方便混凝土良易性搅拌结团泵送容易易摩损道减少回弹降低成等
2 抑制混凝土塑性收缩干缩裂缝提高混凝土抗冻融力抗疲劳性抗渗透性抗磨抗碎裂抗击性抗弯增强辅助增强功
3 弯曲韧度指数I5355满足≥3设计求28d抗压强度347 MPa抗拉强度230 MPa抗折强度840 MPa抗渗等级≥W9弹性模量238×104MPa
六．推广应情况应效果
截止2012年10月25日C30纳米湿喷混凝土**二级水电站工程1～4#引水洞施工排水洞102778m3 CF30纳米仿钢湿喷混凝土1～4#引水洞1～4#调压室顶拱施工排水洞58741m3 CF30纳米钢纤维湿喷混凝土1～4#引水洞1～4#调压室顶拱施工排水洞658655m3 CF30硅粉仿钢湿喷混凝土2# 4#引水洞掌子面29m3 CF30硅粉钢纤维湿喷混凝土2# 4#引水洞掌子面18m3 1#引水洞1号调压井2012年10月18日正式通水2012年12月30日首台机组正式发电工程质量满足设计求业设计家施工单位评纳米材料钢纤维增韧型聚丙烯合成粗纤维等喷射混凝土**二级水电工程首次运保证**二级水电站引水隧洞施工质量工程进度赢时间
说 明 书 摘
实新型属混凝土系统**二级水电站工程引水隧洞开挖施工中针存突涌水高应力岩爆断层破碎带等工程质问题结合目前国外先进成果材料开展引水隧洞开挖喷护特强岩爆强渗水洞段特殊喷射混凝土方式研究科研成果技术创新包括方面： 纳米材料钢纤维增韧型聚丙烯合成粗纤维硅粉复合配置出满足复杂质条件洞室湿喷混凝土配合
**引水洞工程实践证明超细粉磨机纳米材料作喷射混凝土外加剂提高混凝土次喷射厚度系统锚杆支护提供施工时间施工安全保障喷混凝土强度增长迅速效果显著掺加机纳米材料钢纤维硅粉增韧型聚丙烯合成粗纤维材料代钢筋网钢纤维防裂增强功施工更加济省时方便够抑制混凝土塑性收缩干缩裂缝提高混凝土抗冻融力抗疲劳性抗渗透性抗磨抗碎裂抗击性抗弯增强辅助增强功够提高混凝土支撑性黏结性改善混凝土耐久性起泵送容易易摩损道减少回弹降低成等作
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特种湿喷混凝土
掺机纳米材料硅粉钢纤维增韧型聚丙烯合成粗纤维湿喷混凝土配合
湿喷配合涉4种特殊建筑材料应隧洞边坡锚喷支护属混凝土领域利极纳米材料钢钎维增韧型聚丙烯合成粗纤维硅粉钢钎维增韧型聚丙烯合成粗纤维组合提高混凝土次喷射厚度具初期起强快期强度高抗渗性粘结强度高提高混凝土韧性抗震防爆性效提高混凝土早期抗裂性系统锚杆支护提供施工时间施工安全保障喷混凝土强度增长迅速效果显著湿喷混凝土配合通述材料组成：
1纳米湿喷混凝土（普通硅酸盐水泥PO425R 419kg米石670 kg工砂1006 kg纳米材料419 kg（水泥量6～10）
2 纳米钢钎维湿喷混凝土（普通硅酸盐水泥PO425R 419kg米石670 kg工砂1006 kg纳米材料419 kg（水泥量6～10）钢钎维25～40kg
3 纳米增韧型聚丙烯合成粗纤维湿喷混凝土（普通硅酸盐水泥PO425R 419kg米石670 kg工砂1006 kg纳米材料419 kg（水泥量6～10）增韧型聚丙烯合成粗纤维6～10kg
4 硅粉钢钎维湿喷混凝土（普通硅酸盐水泥PO425R 419kg米石670 kg工砂1006 kg硅粉51 kg（水泥量6～10）钢钎维25～40kg聚羧酸高效减水剂505（水泥量08～12）
5 硅粉增韧型聚丙烯合成粗纤维湿喷混凝土（普通硅酸盐水泥PO425R 419kg米石670 kg工砂1006 kg硅粉51 kg（水泥量6～10）增韧型聚丙烯合成粗纤维6～10kg聚羧酸高效减水剂505（水泥量08～12）
背景技术
**二级水电站引水隧洞超长洞室断面巨质条件恶劣存突涌水高应力岩爆断层破碎带等工程质问题引水隧洞埋深较掌子面附常发生岩爆采普通混凝土喷射混凝土围岩粘结强度高次喷层厚度较薄强度增长较慢时施工进度需掌子面前循环喷射混凝土12～16时放炮常发生混凝土震塌现象开挖中遇富水段普通湿喷混凝土难进行喷射围岩粘结情况保证喷射厚度十分理想常发生喷射立掉落现象种种特殊质条件采普通喷射混凝土已难满足施工进度安全方面求采喷射纳米钢纤维混凝土应跨度洞室施工中岩爆渗水洞段初期支护中种先进效方法引水洞工程施工时根纳米混凝土粘结强度较高终凝时间快短时间强度增长快特点纳米材料钢钎维增韧型聚丙烯合成粗纤维组合围岩破碎带塌方抢险段改纳米喷射混凝土纳米钢纤维混凝土集中岩爆渗水破碎洞段满足开挖进度需进行掌子面初喷纳米增韧型聚丙烯合成粗纤维运TBM洞段岩岩爆渗水破碎洞段
发明容
配合应**二级水电站引水隧洞锚喷支护湿喷混凝土容包括利极纳米材料钢钎维增韧型聚丙烯合成粗纤维（机仿钢纤维）硅粉等特殊材料水泥米石工砂外加剂
等常建材组合配置成纳米材料湿喷混凝土纳米材料+钢钎维湿喷混凝土纳米材料+机仿钢纤维湿喷混凝土硅粉+钢钎维湿喷混凝土硅粉+机仿钢纤维湿喷混凝土
原材料介绍检测项目
11机纳米材料
超细粉磨机纳米材料种充分研磨材料颗粒直径达纳米级混凝土外加剂集减水增强促凝体成份二氧化硅种毒害味污染机材料喷混凝土中掺入该材料增加次喷射厚度回弹率降低粉尘具初期起强快期强度高抗渗性粘结强度高耐久性强等优点工选**宏达生产宏达纳米材料河南**生产跨越2000型纳米材料
12钢纤维
钢纤维混凝土具韧度高抗弯拉抗剪强度具抗震抗裂缝抗渗透等特点钢纤维混凝土质区普通混凝土提高混凝土项技术指标满足特殊工程需起代作工选海贝卡尔特二钢限公司生产排状水溶性佳密克丝钢纤维该纤维混凝土中分散均匀结团容易搅拌等特点
13增韧型聚丙烯合成粗纤维（机仿钢纤维）
增韧型聚丙烯合成粗纤维种新型增强增韧材料具：质轻耐腐蚀易均匀分散握裹力强提高混凝土韧性抗震防爆性效提高混凝土早期抗裂性喷混凝土中具显著优势种具广泛应前景混凝土增强增韧材料工选**维克限公司生产**维克机仿钢纤维
14硅粉
硅粉冶炼硅铁合金工业硅时通烟道排出硅蒸气收尘装置收集粉尘硅粉颗粒极细成分二氧化硅喷射混凝土中掺入硅粉硅粉颗粒填充喷射混凝土中硅粉喷射混凝土相密实改善新拌混凝土泌水粘聚性增加混凝土强度时提高混凝土抗渗抗磨抗空蚀等性硅粉种掺合料普遍应混凝土中
工选**埃肯微硅粉进行试验
二喷射混凝土性指标
表1 喷射混凝土设计指标
强度等级
C30纳米
CF30纳米+仿钢纤维
CF30硅粉+仿钢纤维
CF30硅粉+钢纤维
CF30纳米+钢纤维
抗压强度
≥30MPa
≥30MPa
≥30MPa
≥30MPa
≥30MPa
抗拉强度
≥25MPa
≥25MPa
≥25MPa
≥20MPa
≥25MPa
抗折强度
≥30Mpa
≥25Mpa
≥30Mpa
≥30Mpa
≥30Mpa
抗渗等级
≥W8
≥W8
≥W8
≥W8
≥W8
弹性模量
≥23×104MPa
≥23×104MPa
≥23×104MPa
≥25×104MPa
≥25×104MPa
围岩粘接强度
≥12(Ⅱ类围岩)
≥08(ⅢⅣ类围岩)
≥12Ⅱ类围岩≥10(ⅢⅣ类围岩)
≥12(Ⅱ类岩)
≥10(ⅢⅣ类围岩)
≥12(Ⅱ类岩)
≥10(ⅢⅣ类围岩)
三．湿喷混凝土施工工艺
(1) 拌时硅粉机纳米材料等矿物质超细粉混凝土生产中重混凝土中达分散程度应早（先）加入搅拌机建议水泥等胶凝材料起投料投料序搅拌程中纤维均匀分散产生结团保证定生产率原
(2)纤维类（钢纤维微纤维等）材料应粗粒径骨料起投料便纤维均匀分散
(3)水泥等胶凝材料投料宜先减少粘罐
(4)保证喷射质量喷射距离应控制10～15m范围喷射角度应量喷射面垂直喷射时应喷嘴应做圆周运动
(5) 保证喷射层岩壁粘结强度
保证喷射层岩壁粘结强度实施喷混凝土前保持岩壁喷混凝土表面湿润保证新老喷混凝土结合良施喷（包括填补齐）前应高压风（4～5kgcm2）加水认真洗干净排积水
(6) 喷层间处理
避免喷层中形成冷缝喷第二层层时必须保证喷混凝土表面充分清洗清回弹混凝土湿喷程中回弹料残留喷层
(7) 工艺流程
拌楼
拌制湿喷混凝土→混凝土搅拌车运施工现场→湿喷台车→洗受喷面→水泥净浆润→喷混凝土
混凝土搅拌车
型湿喷台车
速凝剂
喷头
受喷面
四．湿喷混凝土试验成果
考虑施工现场喷射混凝土特点实际情况现场试验选托普通硅酸盐P0425R水泥 **埃肯微硅粉掺量10％北京冶建限公司生产JG2H缓凝高效减水剂掺量10％河南**纳米外加剂**宏达纳米外加剂掺量分10％**维克限公司生产维克仿钢纤维掺量6kgm3～8 kgm3海贝卡尔特二钢限公司生产佳密克丝钢纤维掺量35～40kgm3进行现场湿喷混凝土拌物性检验
表2 喷射混凝土现场板试验室成型试验成果表
编号
混凝土设计强度等级
（配方案）
水胶
水量(kgm3)
砂率()
纳米掺量()
硅粉掺量()
外加剂
()
坍落度(cm)
实测值(cm)
抗压强度
（MPa）
抗拉
强度
(MPa)
抗折
强度
( MPa)
抗渗
等级
(≥W8)
弹性
模量
(×104MPa)
回弹量
()
7d
28d
28d
28d
28d
28d
B001
CF30纳米机仿(现场)
048
201
60
10
14～18
175
343
417
34
121
＞W8
332
89
Z001
CF30纳米机仿(室)
048
201
60
10
14～18
175
36
418
91
B002
CF30硅粉钢钎维(现场)
045
227
60
10
JG2H
14～18
192
365
32
96
274
150
Z002
CF30硅粉钢钎维(室)
045
227
60
10
JG2H
14～18
192
288
408
35
102
B003
CF30纳米钢钎维(现场)
048
201
60
10
14～18
20
370
20
118
＞W8
310
106
Z003
CF30纳米钢钎维(室)
048
201
60
10
14～18
20
346
483
35
117
B004
C30纳米(现场)
048
201
60
10
14～18
20
310
27
94
＞W8
290
89
Z004
C30纳米(室)
048
201
60
10
14～18
20
335
412
34
B005
CF30硅粉机仿(现场)
045
227
60
10
JG2H
14～18
167
297
379
28
88
＞W8
283
Z005
CF30硅粉机仿(室)
045
227
60
10
JG2H
14～18
167
297
421
34
105
B006
C25喷射(现场)
048
218
60
JG2H
14～18
19
320
23
73
＞W8
234
Z006
C25喷射(室)
048
218
60
JG2H
14～18
19
331
388
27
表3 现场喷射混凝土性试验成果汇总表
编号
混凝土种类（配方案）
坍落度
(cm)
抗压强度
（MPa）
抗拉强度
(MPa)
抗折强度
( MPa)
抗渗等级
弹性模量
(×104MPa)
7d
28d
28d
28d
28d
28d
工程喷砼试验求
≥30
≥20
≥30
≥W8
≥23
（C30喷射混凝土）
B001
CF30纳米机仿(现场)
175
343
417
34
121
＞W8
332
B002
CF30硅粉机仿(现场)
167
297
379
28
88
＞W8
283
B003
CF30硅粉钢钎维(现场)
192
365
32
96
274
B004
CF30纳米钢钎维(现场)
20
370
20
118
＞W8
310
B005
C30纳米(现场)
20
310
27
94
＞W8
290
表4 补充试验现场喷射混凝土性试验成果汇总表
配
序号
强度等级
纤维
掺量
(kgm3)
坍落度
(cm)
抗压强度
（MPa）
抗拉强度
(MPa)
抗折强度
( MPa)
抗渗
等级
弹性模量
(×104MPa)
喷射混凝土
围岩黏结强度
（劈裂法）
（MPa）
28d
28d
28d
28d
28d
工程喷砼试验求
≥30
≥20
≥30
≥W8
≥23
≥12MPa（Ⅱ类围岩）
≥10MPa（ⅢⅣ类围岩）
①
C30纳米
221
461
316
192
②
CF30纳米机仿
（**维克）
8
210
434
325
100
≥W8
341
160
CF30纳米机仿
（北京中纺）
8
164
383
307
92
≥W8
328
③
CF30纳米钢纤维
40
210
447
427
155
④
CF30纳米钢纤维
35
140
463
356
817
≥W9
312
156
⑤
CF30硅粉机仿
（**维克）
8
347*
230*
840
≥W9
238
145
⑥
CF30硅粉钢纤维
40
181
494
419
184
⑦
CF30硅粉钢纤维
35
180
314*
227*
192
表5 喷射混凝土现场测试成果表
混凝土类型（配方案）
试验部位
喷层厚度
次喷层
厚度
cm
回弹量
（）
孔径
mm
钻孔数量
喷层厚度
cm
CF30纳米+机仿钢钎维
1#引水洞
100
3
17
43
4#引水洞
100
4
81
46
89
CF30纳米+钢钎维
4#引水洞
100
5
96
41
106
CF30硅粉+钢钎维
4#引水洞
100
4
89
15
150
CF30硅粉+机仿钢钎维
4#引水洞
100
4
10
17
117
C30纳米
4#引水洞
100
5
95
89
表25出：
1) C30单掺机纳米喷射混凝土围岩黏结强度（采劈裂法）192MPa满足Ⅱ类围岩≥12MPa设计求28d抗压强度461 MPa抗拉强度316 MPa均满足设计求
2) 采**维克机仿钢纤维CF30双掺机纳米材料+机仿钢纤维喷射混凝土围岩黏结强度（采劈裂法）160MPa满足Ⅱ类围岩≥12MPa设计求弯曲韧度指数I5384满足≥3设计求28d抗压强度434 MPa抗拉强度325 MPa抗折强度100 MPa抗渗等级≥W8弹性模量341×104MPa均满足设计求
3) CF30双掺机纳米材料+钢纤维喷射混凝土（钢纤维掺量40 kgm3）围岩黏结强度（采劈裂法）155MPa满足Ⅱ类围岩≥12MPa设计求28d抗压强度447 MPa抗拉强度427 MPa均满足设计求
4) CF30双掺机纳米材料+钢纤维喷射混凝土（钢纤维掺量35 kgm3）围岩黏结强度（采劈裂法）156MPa满足Ⅱ类围岩≥12MPa设计求28d抗压强度463 MPa抗拉强度356 MPa抗折强度817 MPa抗渗等级≥W9弹性模量312×104MPa均满足设计求
5) 采**维克机仿钢纤维CF30双掺硅粉+机仿钢纤维喷射混凝土围岩黏结强度145MPa满足Ⅱ类围岩≥12MPa设计求 28d抗压强度347 MPa抗拉强度230 MPa抗折强度840 MPa抗渗等级≥W9弹性模量238×104MPa均满足设计求
6) CF30双掺硅粉+钢纤维喷射混凝土（钢纤维掺量40 kgm3）围岩黏结强度184MPa满足Ⅱ类围岩≥12MPa设计求28d
抗压强度494 MPa抗拉强度419 MPa均满足设计求
7) CF30双掺硅粉+钢纤维喷射混凝土（钢纤维掺量35 kgm3）围岩黏结强度192MPa满足Ⅱ类围岩≥12MPa设计求28d抗压强度314 MPa抗拉强度227 MPa满足设计求
8) 现场喷射试验中掺机纳米材料喷射混凝土回弹率89~106间优水电水利工程锚喷支护施工规范（DLT51812003）中边墙宜15顶拱宜25求
9) 掺机纳米材料喷射混凝土性总体优掺硅粉喷射混凝土掺机纳米材料喷射混凝土密实程度纤维分布均匀性较关
四．湿喷混凝土施工特色
配合成果反映纳米材料钢纤维增韧型聚丙烯合成粗纤维硅粉水电行业中应技术表13
混凝土类
特色
CF30纳米+钢纤维
1 施工方便混凝土良易性搅拌结团泵送利进入溜槽流动较慢钢纤维分布均匀结团现象
2增加次喷射厚度回弹率粉尘具初期起强快期强度高抗渗性粘结强度高耐久性强等
3 围岩黏结强度（采劈裂法）155MPa28d抗压强度447 MPa抗拉强度427 MPa均满足设计求弯曲韧度指数I10820弯曲韧度指数I302881韧度系数R301010305
4 抑制混凝土塑性收缩干缩裂缝提高混凝土抗冻融力抗疲劳性抗渗透性抗磨抗碎裂抗击性抗弯增强辅助增强功
CF30纳米+机仿钢纤维
1 施工方便混凝土良易性搅拌结团泵送容易易摩损道减少回弹降低成等
2增加次喷射厚度回弹率粉尘具初期起强快期强度高抗渗性粘结强度高耐久性强等3 抑制混凝土塑性收缩干缩裂缝提高混凝土抗冻融力抗疲劳性抗渗透性抗磨抗碎裂抗击性抗弯增强辅助增强功
4 围岩黏结强度（采劈裂法）160MPa弯曲韧度指数I5384满足≥3设计求28d抗压强度434 MPa抗拉强度325 MPa抗折强度100 MPa抗渗等级≥W8弹性模量341×104MPa
C30纳米湿喷混凝土
1 提高混凝土次喷射厚度混凝土强度增长迅速效果显著
2泵送利进入溜槽流动利围岩黏结强度（采劈裂法）192MPa满足Ⅱ类围岩≥12MPa设计求28d抗压强度461 MPa抗拉强度316 MPa
CF30硅粉+钢纤维
1 施工方便混凝土良易性搅拌结团泵送利进入溜槽流动较慢钢纤维分布均匀结团现象
2增加次喷射厚度回弹率粉尘具初期起强快期强度高抗渗性粘结强度高耐久性强等
3 围岩黏结强度192MPa28d抗压强度314 MPa抗拉强度227 MPa满足设计求弯曲韧度指数I10677弯曲韧度指数I301762韧度系数R30105425弯曲韧度指数I30韧度系数R3010满足设计求
CF30硅粉+机仿钢纤维
1 施工方便混凝土良易性搅拌结团泵送容易易摩损道减少回弹降低成等
2 抑制混凝土塑性收缩干缩裂缝提高混凝土抗冻融力抗疲劳性抗渗透性抗磨抗碎裂抗击性抗弯增强辅助增强功
3 弯曲韧度指数I5355满足≥3设计求28d抗压强度347 MPa抗拉强度230 MPa抗折强度840 MPa抗渗等级≥W9弹性模量238×104MPa
六．推广应情况应效果
截止2012年10月25日C30纳米湿喷混凝土**二级水电站工程1～4#引水洞施工排水洞102778m3 CF30纳米仿钢湿喷混凝土1～4#引水洞1～4#调压室顶拱施工排水洞58741m3 CF30纳米钢纤维湿喷混凝土1～4#引水洞1～4#调压室顶拱施工排水洞658655m3 CF30硅粉仿钢湿喷混凝土2# 4#引水洞掌子面29m3 CF30硅粉钢纤维湿喷混凝土2# 4#引水洞掌子面18m3 1#引水洞1号调压井2012年10月18日正式通水2012年12月30日首台机组正式发电工程质量满足设计求业设计家施工单位评纳米材料钢纤维增韧型聚丙烯合成粗纤维等喷射混凝土**二级水电工程首次运保证**二级水电站引水隧洞施工质量工程进度赢时间
说 明 书 摘
实新型属混凝土系统**二级水电站工程引水隧洞开挖施工中针存突涌水高应力岩爆断层破碎带等工程质问题结合目前国外先进成果材料开展引水隧洞开挖喷护特强岩爆强渗水洞段特殊喷射混凝土方式研究科研成果技术创新包括方面： 纳米材料钢纤维增韧型聚丙烯合成粗纤维硅粉复合配置出满足复杂质条件洞室湿喷混凝土配合
**引水洞工程实践证明超细粉磨机纳米材料作喷射混凝土外加剂提高混凝土次喷射厚度系统锚杆支护提供施工时间施工安全保障喷混凝土强度增长迅速效果显著掺加机纳米材料钢纤维硅粉增韧型聚丙烯合成粗纤维材料代钢筋网钢纤维防裂增强功施工更加济省时方便够抑制混凝土塑性收缩干缩裂缝提高混凝土抗冻融力抗疲劳性抗渗透性抗磨抗碎裂抗击性抗弯增强辅助增强功够提高混凝土支撑性黏结性改善混凝土耐久性起泵送容易易摩损道减少回弹降低成等作
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