摘要：从传统减水剂剂在喷射混凝土应用中能够看出，施工中容易出现堵管和喷射时间长，回弹率大等问题，为此，在实际工作中，相关工作人员需要明确具体的减水剂应用注意事项，为后续工程建设创造有利条件。本文根据以往工作经验，对新型材料纳米减水剂喷射混凝土中的应用并进行配合比研究内容进行总结，并从喷射混凝土回弹率、喷射混凝土凝结时间，混凝土和易性方面确定最佳的混凝土配合比、喷射混凝土施工中防止混凝土堵管和凝结时间长，混凝土掉块，论述了纳米减水剂在喷射混凝土中的应用。

关键词：纳米减水剂;喷射混凝土;仰拱

随着我国交通行业不断发展，交通事业同样取得了较大进步，这也促使铁路、公路等建设标准逐步提升，进一步增加了隧道建设的数量和难度。在隧道支护初期，首要工序便是混凝土支护，对于后续整个隧道的施工质量和经济性影响也十分明显。相比之下，隧道设计中的初喷射混凝土数量较大，人们需要将喷射混凝土作为重点研究对象，明确其特点同时，还要保证纳米减水剂的适当加入，控制好喷射混凝土回弹现象。

1.工程概况

为了方便研究，本文以新建铁路重庆至黔江铁路刘家山隧道为研究对象，该项目位于重庆市彭水县龙溪镇和黔江区沙坝乡境内。项目施工区域里程D4K235+424～D2K242+203，施工区域主要位于彭水县境内。起于彭水县谭家坪隧道出口段，线路向东行进，止于黔江区刘家山隧道出口，线路总长8.9km。施工主要项目为：桥梁3座，合计长度806.06m，路基4段，合计总长846.64m，隧道3座，合计总长7269m，涵洞3座，合计总长66.7m。三分部造价约7.7亿元。合同工期：2020年2月1日～2025年7月31日;共计66个月。本项目重难点工程为刘家山隧道，刘家山隧道位于重庆市彭水县龙溪镇和重庆市黔江区沙坝乡境内，为正线双线隧道，进口里程D3K237+217，出口里程D2K242+203，中心里程D2K239+710，最大埋深488m，全长4986m，其中Ⅲ级围岩985米，Ⅳ级围岩3460米，Ⅴ级围岩511米。进口D3K237+234～D3K237+330段Ⅴ级围岩浅埋，洞身D3K238+960～D3K239+110段Ⅴ级围岩，埋深浅，地表土层较厚，发育一冲沟和断层，易坍塌。洞身D2K241+540～D2K241+615段Ⅴ级围岩，岩层缓倾易坍塌，埋深较浅。洞身D2K242+000～D2K242+190段Ⅴ级围岩，浅埋临近既有公路及房屋。在刘家山隧道施工中由于使用机制砂混凝土经常出现喷射混凝土离析堵管回弹率大等问题，为了有效解决此类问题在喷射混凝土中加入纳米减水剂，将喷射混凝土中的普通减水剂替换成纳米减水剂，由碎石、机制砂、粉煤灰、水泥加水配合而形成，具有较好的和易性施工是避免混凝土堵管，回弹大掉块等问题。

设计文件要求：喷射混凝土水泥采用P·O 42.5级普通硅酸盐水泥，胶凝材料用量为不小于400Kg，混凝土中参入粉煤灰，掺量为胶凝材料总量的20%，施工中应采用强制式搅拌机，坍落度控制标准为：140-180mm，喷射混凝土1d抗压强度不小于10MPa，28天标准立方体无侧限抗压强度不小于25MPa。

1.1喷射混凝土配合比

该配合比选用纳米减水剂配合比为水泥：粉煤灰机制砂：5～10mm碎石：减水剂：水=382：96：907：805：23.9：172，水胶比为0.36。

2.纳米减水剂喷射混凝土的配合比研究内容

2.1纳米高分子减水剂原理

为了实现施工现场配合比的有序调整，工作人员在新材料研究上下了很大功夫，最终将目标放在了高分子减水剂上。总的来说，纳米高分子减水剂属于是新型混凝土外加剂，在工作过程中，可以通过防水材料票和减水成分的添加，保证混凝土密实性不受任何影响，并以此来提升混凝土的抗冻融性。工作人员也可以通过复合阻锈防腐蚀剂应用，对钢筋和混凝土提供有效保护，这样一来，混凝土外加剂的性能也能得到更好展示，解决传统喷射混凝土过程中存在的问题。站在另一个角度来说，纳米高分子减水剂作用下的混凝土，可以被当做是一种绿色混凝土。对于纳米高分子外加剂特点，主要包括以下几方面：第一，能够体现出良好的减水率以及抗腐蚀能力，实际抗渗指标数值能够达到P40;第二，不会产生任何危害和污;第三，可以提升水泥基胶凝材料强度;第四，对于混凝土中加入水泥的比例，处于4%到8%范围内，能够控制水泥用量，强化性能。

纳米减水剂之所以能够体现出上述优势，主要是由于该减水剂和易性良好，能够提升混凝土喷射坍落度。其次，该减水剂下的喷射混凝土粘聚力能够提升到3MPa以上，保证减水率高于30%，所配置出的混凝土也具备高强度特征，方便岩爆和富水区喷射混凝土工作的开展[2]。

2.2纳米高分子配合比设计

当配合比逐渐优化之后，工作人员可以通过普通喷射混凝土配合比和纳米高分子减水剂加入后喷射混凝土配合比的比对，明确最佳指标参数。在后续，当纳米材料喷射混凝土通过审批之后，人们还需要开展具体的施工试喷操作，选择地质条件比较复杂的区域，收集好相关数据，如回弹率、堵管次数等等，为后续工作的开展创造有利条件。相比之下，高分子材料喷射混凝土在应用前期，所呈现出的强度远比普通喷射混凝土强很多，能够预防初期支护变形问题，在涌水地段应用，也能呈现出更好的应用效果，平整度更佳。

3.纳米减水剂在喷射混凝土中的应用

3.1仰拱和衬砌质量维护

首先，在仰拱衬砌施工操作执行前，相关工作人员需要对具体的断面和高程等尺寸数据进行了解，在保证设计没有任何问题之后，开展混凝土灌注操作。其次，在施工工作开展之前，工作人员还要做好地下水封堵或者是引排，病将积水清理干净，在衬砌混凝土时，应保证在无水情况下进行。除此之外，在混凝土灌注工作开展之前，人们还要检查好钢膜台车以及预埋件等，只有确保其与相关标准要求相符之后，才能执行后续的灌注任务，将纳米减水剂作用全部发挥出来。再次，施工中需要对混凝土坍落度进行全面控制，实际误差不能超过±2cm，一旦超出该标准，管理者应立即下达调整指令。在现场施工中，不能随意进行加水，否则混凝土密实度将会受到很大影响。如果是混凝土结构内的预埋件，工作人员应及时采取有效措施，保证预埋件始终处于稳定和牢固状态。最后，将纳米减水剂加入混凝土时，工作人员应注重混凝土水灰比控制，确定最佳水泥用量，通过该项操作，不仅可以提升混凝土密实性，还能通过控制水化热，降低内部的温度以及压缩应力。

3.2确定最佳的混凝土配合比

从实际施工和设计经验总结中能够看出，喷射混凝土主要应用的混凝土类型为速凝早强型。为了起到更好的效果，工作人员需在喷射混凝土之中加入纳米减水剂和速凝剂，避免混凝土强度受到影响。对于衬砌主体，除了添加纳米减水剂之外，还要搭配适量粉煤灰，该操作主要起降低水泥消耗的作用，避免混凝土出现严重开裂情况。实际混凝土拌合工作开展之前，相关工作人员还要执行适配拌合操作，开展有效地抗压强度试验，并根据实际试验结果进行修改，直到混凝土强度与各项指标要求相符位为止。监理人员也要提前明确纳米减水剂应用的注意事项，避免混凝土混合料拌制出现问题。在选择粗骨料和砂率时，还要考虑到生产平衡和用水量要求等问题，真正做到综合分析。最后，在控制混凝土坍落度上，工作人员可以提前了解纳米减水剂的具体应用效果和注意事项，记录好混凝土运输和减水剂灌注振捣条件，尽可能将坍落度保持在最低状态，管理者要时刻关注施工场地周围的环境变化，收集更多的施工信息，通过动态监督和监控，把控好混凝土配合比[3]。

3.3混凝土拌合和灌注操作

纳米减水剂在喷射混凝土中的应用，相关工作人员应保证对整个过程进行监督，保证混凝土拌合的均匀性，拌合时间也要得到合理确定，同时还要避免机器和叶片等过度磨损。对于混凝土喷射混凝土的拌合量，工作人员应根据工程具体情况，避免出现多拌和少拌等问题，更不能通过加水等措施，改变混凝土稠度。利用纳米减水剂进行混凝土拌合，人们还应提前测定好石集料含水率和砂集料含水率，这也是对配合比进行调整的过程，保证拌合机在合理转速下运转，保证混凝土均匀性特征。灌注和喷射混凝土时，工作人员需提前查看纳米减水剂应用情况，确保整个操作具备连续性特征。

3.4防止混凝土开裂问题

为了更好的维护喷射混凝土工作的有序开展，可以在混凝土之中加入适量粉煤灰和纳米减水剂，该项技术被人们称之为双掺技术。总的来说，粉煤灰能够对混凝土空隙进行全面填充，避免混凝土之中存在太多孔隙，强化混凝土密实性。另外，在减水剂应用上，还要对施工时的内外环境温差进行充分考量，避免起初期支护的抗裂性能受到影响。需要注意的是，在应用纳米减水剂时，并不是越多越好，工作人员要根据材料实际情况，和喷射混凝土技术规范，避免混凝土抗压能力受到影响。还要尽可能提升水泥和纳米减水剂质量控制力度，一旦纳米减水剂出现问题，同样能够对水泥产生影响，而水泥质量好与坏，同样与混凝土开裂问题存在直接关系。所以说，只有控制好二者性能和质量，才能确保喷射混凝土效果。为了更好的提升工作效率，工作人员可以提前将纳米减水剂应用的注意事项传递给每一位工作人员，提前制定好相关问题防范程序[4]。

4.结论

综上所述，在纳米减水剂的作用下，现场喷射混凝土工作取得了良好成效，还能帮助施工企业节省一部分投资成本。再加上喷射混凝土的和易性经常出现问题，而纳米减水剂可以强化喷射混凝土的适应性，降低混凝土堵管问题的出现几率，并增强混凝土的耐久性和防腐蚀效果，可以对传统防腐剂进行替代。

参考文献

[1]李永斌.纳米SiO_2协同粉煤灰对混凝土性能的影响实验研究[J].粉煤灰综合利用，2020，34（03）：92-95.

[2]李孝雄，杨兴振，张文超.减水剂对纳米SiO_2混凝土强度及抗渗性能的影响[J].湖南城市学院学报（自然科学版），2020，29（02）：4-6.

[3]白二雷，朱靖塞，孟博旭.纳米金属氧化物混凝土的冲击力学性能研究[J].建筑科学，2019，35（01）：68-74.

[4]刘恒.纳米材料对混凝土抗盐冻性能的影响[J].辽宁省交通高等专科学校学报，2018，20（01）：1-4.