喷射混凝土成型到底是个什么技术？

作者：蝌蚪君来源：蝌蚪五线谱发布时间：2022-01-12

国家雪车雪橇赛道采用的就是喷射混凝土技术，其赛道为长线型空间双曲面板壳结构，依山势而建，宛若一条游龙飞腾于山脊之上。

雪如意、雪飞天、雪游龙……一个个充满中国元素的冰雪场馆，将在2022年北京冬奥会上成为全世界瞩目的焦点。这些场馆的建设，离不开一项强大的技术——混凝土喷射成型。

了解了这项技术，你就能进一步get到冰雪场馆里的“技术含量“。

什么是喷射混凝土技术

喷射混凝土技术起始于20世纪的美国，发展至今已有100多年历史。按照工艺划分，目前喷射混凝土技术主要有干拌法和湿拌法两种。

干拌法是将水泥等原材料在干燥状态下拌合均匀，然后通过压缩空气送至喷嘴，最后与压力水混合，从而进行喷灌。用这种方法，在巨大的压力下，物体拥有较快的喷射速度，导致粉尘污染及回弹情况较为严重。

湿拌法是将拌好的混凝土通过压浆泵送至喷嘴，再用压缩空气进行喷灌。这种方法的喷射速度较低，回弹情况有所改善。

喷射混凝土技术用途不少

由于工艺简便、施工高效、造价适中，喷射混凝土技术在山地边坡、工程基坑以及隧道建设的支护工程中得到广泛应用。采用喷射混凝土这样的措施可以有效保证地下结构施工及基坑周边环境的安全，原理很简单——喷射混凝土可以填充结构表面的裂缝和节理，能有效提高结构整体稳定性和强度；通过大面积与周边岩体结构的接触，形成加固与保护；同时工程设计人员也可以利用接触面的附着力和剪切力，把作用在喷射混凝土上的外力分散开来，如在隧道建设的过程中，就可以通过喷射混凝土的技术在隧道壁面附近形成一个承载环，这对围岩的应力释放有一定的控制效果。

图源：hippopx

喷射混凝土技术在建筑及土木工程等诸多领域均有应用，例如，北京2022年冬奥会，国家雪车雪橇赛道采用的就是喷射混凝土技术，其赛道为长线型空间双曲面板壳结构，依山势而建，宛若一条游龙飞腾于山脊之上。主赛道全长1975米，共设16个弯道，其中第11个弯道为全球独具特色的360度回旋弯道，这样的设计能让比赛具有更高的观赏性。

喷射混凝土技术有多难？

能赋予建筑独特美感的喷射混凝土技术虽好，但也存在很高技术难点。

首先是原材料的选用方面，粗骨料宜采用连续级配，最大公称粒径不宜大于10mm，针片状含量不大于5%，含泥量不应大于0.5%，泥块含量不应大于0.2%；细骨料宜选用Ⅱ区中砂，细度模数应为2.4～3.0，含泥量不应大于2.0%，泥块含量不应大于0.5%。

其次在技术要求方面，需要保证赛道喷射混凝土强度达到C40，抗渗等级不应低于P6、抗冻融循环等级不低于F400，同时还需保证赛道工作面表面的纵向、横向以及水平向各向平整度需控制在±10mm 内、最大裂缝宽度限制为0.2mm，只有同时满足了上述条件，才能建造一个合格的项目工程。

冬奥会雪车雪橇项目赛道混凝土采用的就是这样一种高性能高致密性喷射混凝土，其强度、密实度及抗裂性与低收缩性要求高，还要求有良好的抹面性能等。

喷射混凝土芯样，图源维基百科

除了基本的技术要求外，“喷射”这道工艺是整个加固墙体过程中最为关键也是施工难度最大的一道工序环节。为了保证施工的安全及质量，喷射之前需对各种机械设备进行试运转，运转正常后，还应对相应管道进行送风送水实验，保证不会出现漏风、漏水的情况。

赛道喷射混凝土特性，图源维基百科

在喷射的过程中，由于混凝土无法及时凝结，很容易回弹掉落。这不仅会造成施工现场粉尘量过高，严重损害施工人员的身体健康，还会导致材料浪费，影响工程质量和进度。为了避免回弹，首先需严格控制混凝土的配合比，采用科学的计算方法混合并搅拌均匀。其次，喷射的过程对风压要严格控制。风压过大会造成喷射速度过快，加大回弹量，反之喷射力度会减弱，对混凝土的安全性与密实性会产生一定负面影响，甚至达不到设计和规范要求。第三，喷射混凝土的厚度必须掌控在一定误差范围内，偏薄会造成安全风险，偏厚将造成经济损失，安全的做法是减少一次喷射混凝土的厚度，采取二次或多次喷射成型。综合来看，采用喷射混凝土技术，不仅需要严控原料，还需精准掌握工艺。