硅灰是一種火山灰質(zhì)的高性能礦物外加劑，主要用于提高混凝土的強(qiáng)度和耐久性，并可取代硅酸鹽水泥。通過(guò)使用硅灰可大大提高干拌和濕拌噴射混凝土的性能，例如在巖體穩(wěn)定、隧道里襯和地下結(jié)構(gòu)的修復(fù)中的應(yīng)用，均可獲得優(yōu)良的性能。

一、硅灰對(duì)噴射混凝土的作用

通過(guò)使用硅灰，可使噴射混凝土的性能和生產(chǎn)技術(shù)獲得以下提高：
1.在干拌的噴射混凝土中減少了回彈量，從而提高了材料的經(jīng)濟(jì)效益。
2.不用促凝劑即可提高頂面和垂直面的單層噴射厚度，從而提高了生產(chǎn)效率。
3.在潮汐區(qū)修補(bǔ)樁和防波堤時(shí)，能提高樁、堤的粘聚力和抗沖刷強(qiáng)度。
4.由于降低了滲透率而提高了抗凍融耐久性。
5.噴射混凝土的早期和后期的抗彎和抗壓強(qiáng)度均有所提高。
6.對(duì)氯化物、硝酸鹽、硫酸鹽、酸和堿-骨料反應(yīng)的化學(xué)侵蝕均增強(qiáng)了抵抗能力。
7.在氯化物環(huán)境中的混凝土修復(fù)工程，硅灰噴射混凝土的高電阻率和低滲透性減輕了鋼筋和鋼絲網(wǎng)
的銹蝕。

二、硅灰噴射混凝土施工方法

噴射混凝土是一種水泥與骨料的砂漿或混凝土拌合物，用壓縮空氣高速噴射在某一表面上，噴射混
凝土有兩種基本的施工方法，即濕拌法和干拌法。在這兩種施工方法中，硅灰外加劑都是很容易加入的。
干拌施工方法如下：
1.有水泥、骨料、硅灰的纖維預(yù)先混合好的超大袋拌合物，一般的重量為 1000kg。
2.同水泥和骨料在工廠中干拌成運(yùn)送拌合物，并在工地把硅灰和纖維投入運(yùn)送拌和機(jī)中。
3.在工地用重量標(biāo)準(zhǔn)的體積比，加水袋裝的硅灰或混合水泥。
4.把硅灰稀漿加入噴嘴中。
在濕拌施工方法中，硅灰的加入方法如下：
1.運(yùn)送拌合物，就和預(yù)拌混凝土一樣，同水泥、外加劑和骨料一起，在中心攪拌廠或干拌廠中按體積
比加入硅灰。
2.從預(yù)拌廠運(yùn)送混凝土，硅灰是在工地按袋配料的。
3.在分批投料設(shè)備中加入稀漿。
在下列情況下最好使用干拌的噴射混凝土：
1.工地較遠(yuǎn)或難于接近，提供濕拌噴射混凝土有困難的地方，例如在某些礦山中的應(yīng)用和海上結(jié)構(gòu)
的修補(bǔ)。
2.需要周期性地提供少量噴射混凝土的地方，例如在交通繁忙的公路或鐵路隧道中進(jìn)行修補(bǔ)。
近年來(lái)濕拌噴射混凝土獲得了廣泛的應(yīng)用，與干拌法噴射混凝土相比，其優(yōu)點(diǎn)如下：
1.通過(guò)工廠配料能較好地控制水灰比，在干拌法施工中，水灰比是由掌握噴嘴的工人控制的。
2.回彈量較少，噴射率和生產(chǎn)率均較高，因而降低了成本。
3.拌合時(shí)粉塵較少，均勻性更大。
在濕拌和干拌的噴射混凝土中采用了三種不同的硅灰產(chǎn)品：（1）非壓實(shí)的硅灰；（2）壓實(shí)的低密
度硅灰；（3）壓實(shí)的高密度硅灰。
硅灰噴射混凝土配合比設(shè)計(jì)中，硅灰的平均劑量為 13%（以水泥的質(zhì)量計(jì)）。用一種磺化萘基的超塑
化劑來(lái)控制濕拌噴射混凝土的水灰比。干拌的噴射混凝土不需要超塑化劑，因其拌合物中的水大多是在噴
射嘴中加進(jìn)去的，水同水泥和硅灰起反應(yīng)的接觸時(shí)間太短了，以致于在拌合物噴射到表面上實(shí)際固結(jié)之
前，來(lái)不及有效地發(fā)生減水作用。
用一臺(tái)噴射混凝土的活塞泵來(lái)噴射濕拌的噴射混凝土，干拌的混合料在裝進(jìn)旋轉(zhuǎn)筒喂入噴槍之前，
要預(yù)先加水潤(rùn)濕到含水量為 3%～4%。

三、硅灰噴射混凝土性能

1.粘結(jié)破壞的厚度和回彈損失
在噴射混凝土中摻入硅灰可提高對(duì)粘結(jié)表面的粘著力和噴射混凝土內(nèi)部的粘聚力；因而在頂面和垂
直面上的噴射混凝土厚度可大為增加。
在濕拌噴射混凝土的研究中，如果不摻硅灰，其頂面的粘結(jié)破壞厚度為 90mm；如果摻入壓實(shí)的低密
度硅灰，其最大值可達(dá) 280mm。頂面的粘結(jié)破壞厚度一般是干拌的噴射混凝土較大，如果摻入非壓實(shí)的硅
灰，干拌噴射混凝土的最大值可達(dá) 380mm，而不摻硅灰的干拌噴射混凝土之頂面粘結(jié)破壞厚度只有 65mm。
干拌噴射混凝土的頂面回彈量，無(wú)硅灰的噴射混凝土為 42.7%，摻入硅灰后可減少到 21.4%。垂直面
的回彈量：無(wú)硅灰噴射混凝土為 45.5%；摻入硅灰后可降低到 22.8%。在所有的噴射混凝土中，濕拌的回
彈百分率均較低。
2.抗壓和抗彎強(qiáng)度
濕拌噴射混凝土采用硅灰后，其抗壓強(qiáng)度有著明顯的提高。在 63d 時(shí)，無(wú)硅灰噴射混凝土的抗壓強(qiáng)度
為 44MPa，而有硅灰的噴射混凝土的平均抗壓強(qiáng)度為 66.1Mpa，提高了 50%左右。
干拌噴射混凝土的情況也與此相同，即摻硅灰的抗壓強(qiáng)度高于無(wú)硅灰的噴射混凝土，盡管高出的比
例沒(méi)有濕拌噴射混凝土那么大。
濕拌和干拌噴射混凝土的抗彎強(qiáng)度也是這樣，濕拌的硅灰噴射混凝土所提高的抗彎強(qiáng)度是最大的。干
拌的硅灰噴射混凝土的抗彎強(qiáng)度也大于無(wú)硅灰的噴射混凝土，只是提高的幅度較小。
3.煮沸吸水率和可滲性孔隙率
硅灰的摻入大大地降低了干拌噴射混凝土煮沸吸水率和可滲性孔隙率，但是對(duì)濕拌噴射混凝土不能
降低。全部濕拌噴射混凝土的吸水率的試驗(yàn)結(jié)果，均可例為“良好”和“優(yōu)良”之間；全部干拌噴射混凝
土的試驗(yàn)數(shù)據(jù)都是很低的，屬于“優(yōu)良”范圍。
4.快速氯離子滲透率
氯離了的滲透率和電阻率是評(píng)價(jià)用于修復(fù)工程的噴射混凝土能力的十分重要的特征，以便延緩或防
止鋼筋的銹蝕。
無(wú)硅灰的噴射混凝土盡管有相當(dāng)好的強(qiáng)度、吸水率和可滲性孔隙率數(shù)據(jù)，但是濕拌噴射混凝土的快速
氯離子滲透率為 6800C，而干拌噴射混凝土為 2573C。這些數(shù)值分別屬于氯離子滲透率“高的”和“中等
的”范圍。根據(jù)歷史上的資料，這種質(zhì)量的混凝土在氯化物的侵蝕性環(huán)境中的耐久性是很差的。
與此相反，摻有硅灰的濕拌和干拌噴射混凝土的氯離子滲透率的平均值，分別下降到 371C 和 192C。
5.電阻率
電阻率的實(shí)測(cè)值表明，摻有硅灰的噴射混凝土比無(wú)硅灰的噴射混凝土有著相當(dāng)大的改善。以干拌的噴
射混凝土為例，有硅灰的噴射混凝土的平均電阻率為 55290Ω-cm，而無(wú)硅灰的噴射混凝土只有 5490Ω-
cm。
濕拌和干拌的硅灰噴射混凝土的氯離子滲透率，都比無(wú)硅灰的相應(yīng)噴射混凝土減少 10～20 倍，這種
觀察結(jié)果，再加上電阻率的數(shù)據(jù)，很好地證明了在用噴射混凝土修復(fù)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，采用硅灰是十
分有利的。
6.干縮率
在 56d 時(shí)的數(shù)據(jù)表明，摻有硅灰的噴射混凝土的干縮率是最小的。干拌噴射混凝土的干縮率低于濕拌噴射
混凝土的相應(yīng)值，這可用干拌噴射混凝土的需水量較少來(lái)解釋。