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蜿蜒曲折、陡峭險(xiǎn)峻的山路，曾是難以逾越的天塹，而如今一座座隧道穿過(guò)了崇山峻嶺的層層阻隔，使過(guò)去的“天塹”變成坦途。在這翻天覆地變化的背后，得益于我國(guó)隧道建設(shè)技術(shù)的飛速發(fā)展以及噴射混凝土技術(shù)的廣泛應(yīng)用。噴射混凝土技術(shù)以其高效、靈活、適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)，已成為了隧道施工中不可或缺的關(guān)鍵技術(shù)之一。

作為噴射混凝土行業(yè)發(fā)展歷程的見(jiàn)證者與躬身入局的踐行者，中國(guó)混凝土與水泥制品協(xié)會(huì)噴射混凝土材料與工程技術(shù)分會(huì)理事長(zhǎng)、北京工業(yè)大學(xué)教授王子明，對(duì)隧道工程的建設(shè)給予了充分的肯定。他說(shuō)：“目前，我國(guó)隧道工程已居世界首位，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，已建成交通隧道45870座，總里程超過(guò)5.3萬(wàn)公里。近年來(lái)，我國(guó)噴射混凝土技術(shù)發(fā)展迅速，噴射混凝土不僅用于隧道的建設(shè)，還在水利水電、公路鐵路、礦山開(kāi)采、城市景觀、修復(fù)加固、裝飾裝修、3D打印等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。”

中國(guó)混凝土與水泥制品協(xié)會(huì)噴射混凝土材料與工程技術(shù)分會(huì)理事長(zhǎng)、教授王子明

噴射混凝土是將預(yù)先配置好的水泥、砂、石子、水、外加劑、摻合料、相關(guān)功能材料等，借助噴射機(jī)械，利用高壓空氣或泵將其輸送到噴射頭與速凝劑混合后，高速噴向受噴面，發(fā)揮相關(guān)設(shè)計(jì)功能的一類混凝土。王子明說(shuō)：“與普通混凝土相比，噴射混凝土具有凝結(jié)快、高早強(qiáng)、節(jié)約材料與勞動(dòng)力、工效高、費(fèi)用低、效果好等特點(diǎn)。”

噴射混凝土隧道施工現(xiàn)場(chǎng)

在談到速凝劑時(shí)，王子明進(jìn)行了重點(diǎn)介紹。速凝劑是噴射混凝土中重要的化學(xué)外加劑，速凝劑已從堿性粉狀速凝劑向無(wú)堿液體速凝劑的方向發(fā)展。速凝劑能使混凝土噴射到工作面上后迅速凝結(jié)，顯著縮短混凝土由塑性體變?yōu)楣腆w所需的時(shí)間，在幾分鐘內(nèi)就可以使之失去流動(dòng)性并硬化；此外，速凝劑能減少回彈損失，防止噴射混凝土因?yàn)橹亓σ鹈撀?，提高在潮濕或者含水巖層中使用的適應(yīng)性能?，F(xiàn)在發(fā)展起來(lái)的無(wú)堿液體速凝劑，不僅能提高噴射混凝土的早期強(qiáng)度，噴射混凝土后期強(qiáng)度基本不降低（要求小于10%），而且能使混凝土硬化后的長(zhǎng)期力學(xué)性能和耐久性得到保證。而使用環(huán)保型無(wú)堿液體速凝劑，能在噴射過(guò)程中降低粉塵濃度，基本實(shí)現(xiàn)無(wú)粉塵噴射施工，保障現(xiàn)場(chǎng)施工人員身體健康。王子明指出：“無(wú)堿液體速凝劑的成功研制和應(yīng)用是噴射混凝土技術(shù)發(fā)展的重要突破，高早強(qiáng)、綠色環(huán)保型高性能無(wú)堿液體速凝劑是今后研究的重點(diǎn)方向。”

世界第一長(zhǎng)隧道錨瀘定隧道

針對(duì)噴射混凝土設(shè)備目前存在的問(wèn)題，王子明認(rèn)為，噴射混凝土施工設(shè)備急需向精細(xì)化、功能化、自動(dòng)化和智能化方向發(fā)展，同時(shí)不能忽視工程個(gè)性化和特殊環(huán)境施工需求?，F(xiàn)代建筑工程中，施工環(huán)境越來(lái)越復(fù)雜多樣，有時(shí)需要在狹窄的空間內(nèi)完成，傳統(tǒng)的大型噴射混凝土設(shè)備難以適應(yīng)；而小型化專用設(shè)備能夠降低運(yùn)輸成本，提高施工靈活性，便于在狹窄空間內(nèi)作業(yè)和快速移動(dòng)。

同時(shí)，王子明也指出，目前試驗(yàn)室用噴射成型設(shè)備的研發(fā)還十分欠缺。噴射混凝土的性能和質(zhì)量對(duì)工程質(zhì)量至關(guān)重要，需要依靠精確的試驗(yàn)設(shè)備和大量的科學(xué)研究工作進(jìn)行支撐和性能改進(jìn)與評(píng)估。試驗(yàn)室設(shè)備能夠模擬實(shí)際施工環(huán)境，對(duì)噴射混凝土的各項(xiàng)性能指標(biāo)進(jìn)行測(cè)試和分析，需要研發(fā)高精度、高自動(dòng)化程度的試驗(yàn)室設(shè)備，準(zhǔn)確測(cè)量噴射混凝土的各項(xiàng)性能指標(biāo)，如抗壓強(qiáng)度、粘結(jié)強(qiáng)度等；并模擬不同施工環(huán)境和條件，對(duì)噴射混凝土進(jìn)行全方位的性能測(cè)試和分析。

川藏線海拔4000米聳立的墩柱

T/CCPA 51—2024/T/CBMF 274—2024《噴射混凝土用早強(qiáng)劑》涉及早強(qiáng)劑與無(wú)堿液體速凝劑配合使用時(shí)，一方面，降低了無(wú)堿液體速凝劑的用量，滿足噴射混凝土的速凝要求，同時(shí)顯著提高噴射砂漿或混凝土早齡期強(qiáng)度（3、8、24h）發(fā)展并保證良好的后期強(qiáng)度，有助于保障施工速度和施工期間的隧道安全；另一方面，明顯改善噴射混凝土的可噴性能，降低噴射混凝土的回彈量，提高噴射混凝土一次性噴射厚度和工作效率，解決復(fù)雜或低溫環(huán)境下噴射混凝土的施工難題。T/CCPA 50—2024/T/CBMF 273—2024《噴射混凝土抗壓強(qiáng)度測(cè)定方法貫入法》則充分考慮了噴射混凝土的強(qiáng)度硬化過(guò)程，制定統(tǒng)一的噴射混凝土早期強(qiáng)度檢測(cè)方法，為噴射混凝土早期強(qiáng)度的發(fā)展檢測(cè)和施工安全提供保障。

“噴射混凝土行業(yè)是一個(gè)具有廣闊發(fā)展前景和潛力的行業(yè)。未來(lái)，行業(yè)也面臨諸多挑戰(zhàn)。”王子明指出，首先，環(huán)保要求日益嚴(yán)格，如何在滿足環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的前提下，進(jìn)一步優(yōu)化噴射混凝土材料和施工工藝是一大挑戰(zhàn)。其次，以耐久性為重要設(shè)計(jì)指標(biāo)的高性能噴射混凝土是提高噴射混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的重要材料基礎(chǔ)，是噴射混凝土材料與技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)。另外，行業(yè)要進(jìn)一步加強(qiáng)與科研機(jī)構(gòu)的合作，高校和科研院所擁有豐富的人才和科研資源，通過(guò)產(chǎn)學(xué)研合作，能夠加速新技術(shù)、新材料的研發(fā)和應(yīng)用。此外，人才培養(yǎng)是行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵，培養(yǎng)一批既懂噴射混凝土技術(shù)又具有創(chuàng)新能力的專業(yè)人才，是滿足行業(yè)發(fā)展需求的重要保障，可以通過(guò)職業(yè)培訓(xùn)、高校專業(yè)設(shè)置等多種途徑來(lái)實(shí)現(xiàn)。

王子明說(shuō)：“盡管面臨諸多挑戰(zhàn)，但噴射混凝土行業(yè)一直朝著更加智能化、綠色化的方向發(fā)展。隨著技術(shù)的不斷革新，行業(yè)必將涌現(xiàn)出更多高效、環(huán)保的施工技術(shù)和產(chǎn)品，為我國(guó)城市建設(shè)提供更加堅(jiān)實(shí)的支撐?！?/span>