1、第 40 卷第 5 期2023 年 5 月公路交通科技Journal of Highway and Transportation esearch and DevelopmentVol.40No.5May 2023收稿日期:20220807基金项目:交通运输部公路科学研究院交通强国试点项目(QG2021132)作者简介:麦健(1977)，男，宁夏中宁人，高级工程师.(mgll )*通讯作者:于咏妍(1983)，女，北京人，博士，副研究员.(535165839 )doi:10.3969/j.issn.10020268.2023.05.017回弹抑制剂对湿喷混凝土性能影响规律麦健1，张卫强2，程寿山
2、3，于咏妍*3，陈南3(1.宁夏公路管理中心，宁夏银川750002;2.中交世通(重庆)重工有限公司，重庆402160;3.交通运输部公路科学研究院，北京100088)摘要:隧道工程中湿喷混凝土回弹率过大是影响工程质量和施工安全的主要问题之一。为了降低湿喷混凝土回弹率并满足混凝土综合性能的要求，根据混凝土工作性能和强度需求确定了混凝土的基准配合比和减水剂的类型及掺量，再采用试验对比法研究了纤维素醚与聚丙烯酰胺 2 种回弹抑制剂对湿喷混凝土性能的影响。揭示了回弹抑制剂在不同掺量下，喷射混凝土的坍落度、抗压强度、黏结强度和回弹率的变化规律，并结合规范对喷射混凝土性能的综合要求确定了 2 种回弹抑制
3、剂的掺量范围。结果表明:随着纤维素醚掺量从 0增加到 3，坍落度呈现先增长后降低的趋势，坍落度峰值出现在掺量 1附近;随着聚丙烯酰胺掺量从 0增加到 0.3，坍落度降低;随着纤维素醚掺量从 0增加到 3或聚丙烯酰胺掺量从 0增加到 0.3，混凝土抗压强度出现不同程度的下降，但仍能满足喷射混凝土的抗压强度要求;随着回弹抑制剂的掺入，混凝土黏结强度不断增长，且黏结强度均大于 1.0 MPa;未掺入回弹抑制剂时，混凝土回弹率未满足规范需求;掺入纤维素醚 2.03.0或掺入聚丙烯酰胺 0.150.25后回弹率有明显降低;为满足喷射混凝土综合性能需求，建议纤维素醚适用掺量控制在 23范围内，或聚丙烯酰胺
4、适用掺量控制在 0.150.25范围内。关键词:隧道工程;回弹抑制剂掺量;试验对比法;喷射混凝土;回弹率中图分类号:U454文献标识码:A文章编号:10020268(2023)05012408Influence of ebound Inhibitor on Performance of Wet Spraying ConcreteMAI Jian1，ZHANG Wei-qiang2，CHENG Shou-shan3，YU Yong-yan*3，CHEN Nan3(1 Ningxia Highway Administration Center，Yinchuan Ningxia 750002，Chi
5、na;2 CCCC WorldCom(Chongqing)Heavy Industries Co.，Ltd.，Chongqing 402160，China;3 esearch Institute of Highway，Ministry of Transport，Beijing 100088，China)Abstract:The excessive rebound rate of wet spraying concrete in tunnel engineering is one of the mainproblems affecting project quality and construc
6、tion safety.In order to reduce the rebound rate of wet sprayingconcrete and meet the requirements of comprehensive performance of concrete，based on the workingperformance and strength requirements of concrete，the benchmark mix proportion of concrete and the typeand dosage of water reducing agent are
7、 determined，and the influences of 2 rebound inhibitors，cellulose etherand polyacrylamide，on the performance of wet spraying concrete are studied by using experimentalcomparison method.The variation rules of slump，compressive strength，bonding strength，and rebound rateof spraying concrete under differ
8、ent dosages of rebound inhibitors are revealed，and the dosage ranges of 2rebound inhibitors are determined combining with the comprehensive requirements of spraying concreteperformance in specifications.The result shows that(1)with the increase of the dosage of cellulose etherfrom 0 to 3，the slump d
9、ecreases after increases，and the peak value of slump appears around the dosage第 5 期麦健，等:回弹抑制剂对湿喷混凝土性能影响规律of 1;(2)with the increase of the dosage of polyacrylamide from 0 to 0.3，the slump decreases;(3)with the increase of dosage of cellulose ether from 0 to 3，or the increase of dosage of polyacrylami
10、defrom 0 to 0.3，the compressive strength of concrete emerges varying degrees of decline，but still meetingthe requirements on compressive strength of spraying concrete;(4)with the mixing of rebound inhibitors，thebond strength of concrete is growing，and the bond strength is greater than 1.0 MPa;(5)the
11、 rebound rate ofconcrete does not meet the requirement without mixing rebound inhibitors;(6)the rebound rate decreasessignificantly after mixing 2.03.0 of cellulose ether or 0.150.25 of polyacrylamide;(7)in orderto meet the comprehensive performance requirements of spraying concrete，it is recommende
12、d to control thedosage of cellulose ether within 23 or the dosage of polyacrylamide within 0.150.25.Key words:tunnel engineering;dosage of rebound inhibitor;experimental comparison method;sprayingconcrete;rebound rate0引言喷射混凝土12 技术广泛应用于公路隧道中，施工过程中存在湿喷混凝土回弹率过大的问题。过大的回弹率即造成了材料的浪费，又影响了喷射混凝土的质量，引起施工过程中的安
13、全隐患。为解决喷射混凝土回弹率过大的问题，国内外学者开展了大量研究，包括调整混凝土的配合比23、加入矿物掺和料1，45、掺入速凝剂68 及调整施工参数911 等。除以上方法外，在喷射混凝土混合料中加入回弹抑制剂也可有效控制回弹率1213。喷射混凝土和砂浆常用的有机回弹抑制剂为纤维素醚和聚丙烯酰胺14。纤维素醚和聚丙烯酰胺对混凝土性能的影响已有了部分研究成果。聚丙烯酰胺对水泥混凝土性能影响的研究中，张长清15 研究了对水泥基本性能的影响;李正平16 讨论了对水泥浆体黏度的影响;黄政宇17 对比了分子量对水泥浆体性能的影响，并提出了掺量临界点的概念;孙增智1820 对比了对水泥净浆、砂浆和混凝土的
14、影响，并分析了对混凝土微观性能的影响。纤维素醚对混凝土性能影响的研究中，郭浩21 分析了对聚合物修补砂浆性能的影响;延永东22 分析了对泵送混凝土的保水性和黏聚性的影响，并提出了对工作性能的优化方案;周金钟23 讨论了对石灰石粉混凝土性能的影响;康苏芳24 研究了对陶粒混凝土性能的影响。但是詹镇峰25 和刘鹏飞26 的研究结果表明，加入回弹抑制剂后水泥砂浆的抗压强度有所降低。现阶段不同种类回弹抑制剂及掺量对喷射混凝土综合性能的影响规律尚不明确。本研究采用对比试验的方式，研究不掺入回弹抑制剂，以及不同掺量纤维素醚与聚丙烯酰胺作用下对混凝土坍落度、抗压强度、黏结强度以及回弹率的影响规律，然后根据相
15、关规范对喷射混凝土的性能要求，提出这 2 种回弹抑制剂的适用掺量范围。1试验方案1.1配合比设计1.1.1材料选用本研究采用水泥强度等级为 P.O42.5，水泥中各参数均符合 喷射混凝土用速凝剂(JC4772005)规定;细骨料采用机制砂，细度模数 3.0，表观密度 2.5 g/cm3;粗骨料采用颗粒级配、粒径良好的碎石，其性能指标符合 建筑用碎石;粒径为4.7519 mm，连续级配;拌和水采用饮用水，符合混凝土拌合用水标准(JGJ 632006)。减水剂采用萘系高效减水剂(粉状)和聚羧酸高效减水剂(固含量为 40%)，基于不同类型减水剂对喷射混凝土的性能影响，确定复掺回弹抑制剂时所用减水剂的
16、类型。回弹抑制剂的工作原理是通过增大混凝土自身的黏度，提高混凝土与接触面间的黏结能力，达到降低回弹性能的目标。常用回弹抑制剂主要包括纤维素醚和聚丙烯酰胺，二者均具有优秀的黏结性能和絮凝性。通过加入回弹抑制剂，可生成柔性聚合物，并填充于混凝土孔隙中起到了柔性填充和柔性加筋的作用。回弹抑制剂可提升黏结性能，有效地降低混凝土的回弹率。但在基体受压时，因刚性支撑作用的降低，基体的抗压强度有所弱化。为了综合考虑回弹抑制剂对回弹性能的改善及对混凝土强度的折减，回弹抑制剂含量分别设定为纤维素醚 03和聚丙烯酰胺 00.3。1.1.2配合比设计水泥用量、水灰比、砂率及外加剂等均对喷射521公路交通科技第 40 卷混凝土性能产生影响。当水泥用量过少时，喷射混凝土初期强度增长缓慢，回弹率大，但水泥过多，坍落度损失较大，硬化后混凝土收缩会增大。随着水灰比增大，喷射混凝土表面出现流淌、滑移及拉裂。水灰比偏小时，喷射混凝土表面出现干斑，作业过程中粉尘大，回弹率大。水灰比取值适当时，混凝土表面平整，粉尘和回弹率较小。通常水灰比值建议选用 0.4 0.5。喷射混凝土砂率多控制在45%60%区间。外加剂的选择和掺入对