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喷射混凝土的发展历程
云氟2021-10-28 298

喷射混凝土的发展历程


喷射混凝土技术起始于20世纪的美国,发展至今已有100多年。1911年菲尔德自然史博物馆的卡尔阿克力发明了喷射砂浆用的水泥枪并获得专利并,成立了Cement Gun企业。1914年美国在矿山和土木工程中使用了喷射水泥砂浆。1953年建成的奥地利卡普隆水力发电站的米尔隧洞最早使用了喷射混凝土支护(干喷射机支护),此种方法就是“新奥法”。此后,瑞士、德国、法国、瑞典、美国、英国、加拿大和日本等相继在土木工程中采用了喷射混凝土技术。湿法喷射工艺在第二次世界大战之后研究成功,到20世纪70年代中期获得商业应用。此后,喷射混凝土技术开始获得了较快发展,在隧道与地下涵洞工程、边坡与基坑工程、结构补强加固工程、异型薄壁结构工程与耐火工程获得了广泛应用。

1960年美国混凝土学会(ACI)就成立了喷射混凝土专业委员(506委员会),1966年首先制订了《喷射混凝土施工规范》ACI506-66,1977年制订了《喷射混凝土材料、配比与施工规程规定》ACI506-77。德国钢筋混凝土协会与1974年制订了《喷射混凝土施工规范DIN18551》,1976年制定了《喷射混凝土维护和加固混凝土结构的规程》。1980年在英国召开的混凝土学术会议中,将喷射混凝土作为会议的三个主要议题之一。1996年,欧洲发布了《欧洲喷射混凝土指南》,该规程对喷射混凝土组成材料、施工工艺、试验方法、质量控制和健康与安全等均提出了明确规定。1999年挪威发布了《岩土支护用喷射混凝土指南》。从20世纪末至今,国内外喷射混凝土技术有许多新进展,其中湿拌喷射混凝土技术和无碱液体速凝剂开发与应用代表着喷射混凝土技术的发展方向。此外,硅灰、钢纤维、有机纤维和其他功能材料在喷射混凝土中应用,显著提高了喷射混凝土的力学性能与耐久性,推动喷射混凝土向高性能化和高耐久方向发展,喷射混凝土作为结构混凝土使用受到设计和施工部门的重视。

我国冶金、水电部门在20世纪60年代末期开始研究喷射混凝土技术。1965年11月,第三冶金建设企业和冶金部建筑研究院程良奎等合作,成功地开发出了喷射混凝土机械、材料与工艺,并将喷射混凝土技术科研成果成功应用建造了鞍钢弓长岭铁矿的矿山运输巷道。1966年,北京地铁工程使用喷射混凝土修复了因火灾烧坏的钢筋混凝土衬砌。这些都为我国早期喷射混凝土技术的研究与开发奠定了坚实的基础。

1986年我国发布了国家标准《锚杆喷射混凝土支护技术规程》GBJ 86-85,后经修改又发布了《锚杆喷射混凝土支护技术规程》GB 50086-2001和《岩土锚杆与喷射混凝土支护工程技术规程》GB 50086-2015,2016年发布了《喷射混凝土应用技术规程》JGJ 2156-2016;2017年发布了国际标准《喷射混凝土用速凝剂》GB 35159-2017。是我国喷射混凝土技术标准化建设日趋完善,有利推动了我国喷射混凝土材料与工程技术的发展。

长期以来,喷射混凝土材料与工程技术没有得到应有的重视,发展水平落后于工程技术发展的需求,特别是传统的模具成型混凝土材料和技术相比,发展明显滞后。近几年,喷射混凝土材料制备的关键材料——喷射混凝土用速凝剂得到了快速发展,无碱液体速凝剂技术逐渐成熟,为喷射混凝土材料的高性能化发展提供了材料基础;同时,喷射混凝土成型工艺也逐渐由干法喷射向湿法喷射方向转型发展,喷射混凝土设备也正在逐步实现国产化和智能化控制,明显地提高了喷射混凝土作业环境和工程质量。

喷射混凝土在隧道、水利水电、护坡支护、矿山、地下工程、工程修补等诸多领域得到应用。喷射混凝土成型锚喷支护以及喷射混凝土支护与传统的支护形式相比有着无可比拟的优越性,对被衬物具有支衬、充填、隔绝、转化的作用,一方面节约了钢材和木材,降低了施工成本;另一方面使得施工简单,工作安全,减轻了笨重的体力劳动,有利于一次成型和加快掘进速度,预计到2025年,湿喷混凝土市场将达到77亿美金以上,且会呈现健康稳定增长,是全球喷射混凝土增长的重要动力。新时代也产生了既有结构维护加固、新建结构复杂形状等新需求,喷射混凝土向着高性能方向发展,用湿喷混凝土代替传统的现浇成型混凝土建造钢筋混凝土墙已将成为主流应用技术。



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