寧逢偉　蔡躍波　白銀　張豐　呂樂樂　

摘要：關(guān)于濕噴混凝土的密實度研究目前仍停留在配合比優(yōu)化方面，只是通過噴射大板制取樣品或結(jié)構(gòu)面鉆取芯樣進(jìn)行密實度比較，而對射流密實過程缺乏認(rèn)識，施工調(diào)控缺少合理依據(jù)。為此，在充分調(diào)研前人研究成果的基礎(chǔ)上，剖析了射流密實過程的工藝特點，總結(jié)出射流密實過程的關(guān)鍵組成行為方式，回顧了各關(guān)鍵行為方式的研究現(xiàn)狀，并展望了進(jìn)一步的研究方向。研究建議密實度施工調(diào)控必須兼顧混凝土材料和濕噴工藝兩方面，應(yīng)探明二者耦合作用下的射流密實機(jī)理;機(jī)理研究應(yīng)充分考慮混凝土流變特性及其早齡期快速演變進(jìn)程，對混凝土接觸速凝劑2 min內(nèi)的“超早齡期”流變特性應(yīng)予以特別關(guān)注。

關(guān)鍵詞：濕噴混凝土; 密實過程; 密實度; 混凝土射流; 流變特性

中圖法分類號： TU528

文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

DOI：10.16232/j.cnki.1001-4179.2021.10.031

0引 言

噴射混凝土是水工地下洞室支護(hù)最重要的建筑材料之一，其施工操作機(jī)動、靈活，能夠省去常規(guī)澆筑混凝土工藝中搭建和拆除模板的繁冗工序，特別適用于異型斷面[1-3]。尤其是近年來，混凝土濕噴機(jī)的研發(fā)和生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展迅猛，濕噴混凝土逐漸取代了干噴混凝土和潮噴混凝土[4]。采用預(yù)拌混凝土作為濕噴材料，品質(zhì)更穩(wěn)定;混凝土拌和物和速凝劑的料流傳輸更均勻;濕噴混凝土回彈少、粉塵濃度低、一次噴射厚度大、強(qiáng)度高，顯著改善了施工人員的作業(yè)環(huán)境[5]，已獲得工程界的普遍青睞。

長久以來，地下洞室支護(hù)所用噴射混凝土的配合比設(shè)計主要以強(qiáng)度和回彈率為導(dǎo)向，只要混凝土與所支護(hù)巖體的黏附性好、回彈少、固化快、早期強(qiáng)度高，配合比就可滿足工程設(shè)計需求，而防滲、抗凍、耐離子侵蝕等其他性能通常不予考慮。因而噴射混凝土襯砌結(jié)構(gòu)常被稱作臨時性支護(hù)（即永久性支護(hù)結(jié)構(gòu)的第一個分層），一般與二次襯砌混凝土組合應(yīng)用，構(gòu)成復(fù)合式襯砌，是最常見的永久性支護(hù)結(jié)構(gòu)型式。但是，復(fù)合式襯砌結(jié)構(gòu)在工程實踐中也表現(xiàn)出一定的不足，如在異型斷面支護(hù)時，為滿足特定幾何斷面條件下二次襯砌混凝土的澆筑需要，必須制備特制模板，不僅費(fèi)時費(fèi)力，模板也很難重復(fù)利用，還延長了建設(shè)工期。從結(jié)構(gòu)安全的角度看，洞室開挖后圍巖能否及時恢復(fù)穩(wěn)定，主要取決于初期支護(hù)錨噴體系，二次襯砌結(jié)構(gòu)只是發(fā)揮安全儲備、防水、美觀等作用，是一種資源浪費(fèi)。在上述背景下，能否采用錨噴襯砌結(jié)構(gòu)取代復(fù)合式襯砌，直接充當(dāng)永久性支護(hù)，已成為當(dāng)前的重要研究課題之一[6]。利用挪威法[7]設(shè)計地下空間支護(hù)結(jié)構(gòu)時，就提倡一次性施工“系統(tǒng)錨桿+鋼纖維噴射混凝土”作為永久性支護(hù)。事實上，噴射混凝土永久性支護(hù)結(jié)構(gòu)已在英國、德國、澳大利亞、比利時、加拿大、挪威、瑞典、丹麥等多個國家應(yīng)用[8]。理論和實踐都表明[9]，噴射混凝土永久性支護(hù)取代復(fù)合式襯砌在結(jié)構(gòu)安全方面是可行的。不足之處在于：噴射混凝土永久性支護(hù)結(jié)構(gòu)普遍存在滲漏水問題[10]，建設(shè)后期往往需要采取防水補(bǔ)救措施。特別是在開挖水工地下洞室時，洞室埋深大，地下水儲量豐富、水頭高、水壓大，防水能力不足的問題更加突出。

噴射混凝土襯砌結(jié)構(gòu)的密實性較差是造成滲漏水現(xiàn)象頻發(fā)最重要的原因之一，欲全面解決滲漏水問題必先提升噴射混凝土密實度。顯而易見，密實性差已成為制約噴射混凝土永久性支護(hù)推廣應(yīng)用的關(guān)鍵問題，同時也是噴射混凝土領(lǐng)域當(dāng)前研究和討論的熱點問題。噴射混凝土與常規(guī)澆筑混凝土有著顯著差異，它既是一種特殊的建筑材料，也是一種特殊的施工工藝。因此，提升噴射混凝土密實度需要從材料和工藝兩方面同時著手。公認(rèn)的技術(shù)途徑有3個：① 優(yōu)化混凝土配合比，降低硬化結(jié)構(gòu)孔隙率;② 提升噴射施工設(shè)備料流傳輸?shù)姆€(wěn)定性，降低材料離析造成的填充不足;③ 提高噴射施工參數(shù)調(diào)控水平和設(shè)備參數(shù)的控制精度。在混凝土配合比優(yōu)化方面，采用礦物摻合料（如納米SiO2、硅灰、粉煤灰等）進(jìn)行微細(xì)填充可顯著改善噴射混凝土的密實度[11-14]。在料流傳輸穩(wěn)定性方面，混凝土濕噴機(jī)能夠輸送穩(wěn)定的稀薄流，具有干噴或潮噴設(shè)備無法比擬的技術(shù)優(yōu)勢[15-16]。在噴射施工調(diào)控和設(shè)備參數(shù)控制方面，近年來誕生的電腦程控式全自動混凝土濕噴機(jī)可明顯提高噴射施工工藝參數(shù)的控制精度[17-19]，尤其在粉塵濃度高、能見度低、可視性差等人工噴射手極易出現(xiàn)操作失誤的情況下，全自動混凝土濕噴機(jī)仍可憑借激光掃描-反饋機(jī)制確保工藝參數(shù)準(zhǔn)確實施。所謂噴射施工調(diào)控旨在確定混凝土性能、噴射風(fēng)壓、噴射距離、噴射角度和速凝劑摻量之間的最佳匹配關(guān)系，傳統(tǒng)施工調(diào)控主要依賴噴射手的工作經(jīng)驗和業(yè)界共識，尚無成熟的理論依據(jù)。人工噴射手在施工調(diào)控時，必然遵循著一定的邏輯思維，系統(tǒng)地統(tǒng)籌、調(diào)控混凝土性能和濕噴工藝參數(shù)等關(guān)鍵要素，潛在的理論本質(zhì)仍不為人知。然而，一旦采用全自動濕噴施工設(shè)備，施工操作只能通過電腦調(diào)控，則必須將人工噴射手抽象的感官經(jīng)驗具體化，形成直接支配機(jī)械設(shè)備工作的數(shù)字信號。概括地說，電腦調(diào)控程序就是人工噴射手工作經(jīng)驗的數(shù)據(jù)化、理論化和程序化。因此，實現(xiàn)數(shù)據(jù)化、理論化和程序化必須要精細(xì)化研究整個濕噴工藝流程，特別是要理清濕噴混凝土射流密實過程的內(nèi)在作用機(jī)制，為科學(xué)開展噴射施工調(diào)控提供理論支撐。但是，相關(guān)領(lǐng)域的理論和實踐研究報道均較少，可借鑒資料不多，操作難度極大。

密切結(jié)合上述問題，本文剖析了射流密實過程的工藝特點，總結(jié)了射流密實過程的關(guān)鍵組成行為方式，回顧了各關(guān)鍵行為的研究現(xiàn)狀，并展望了進(jìn)一步的研究方向。

1射流密實過程的密實行為組成分析

濕噴工藝流程可概括為圖1所示。按照混凝土射流的運(yùn)行軌跡特點，濕噴工藝流程分成3個階段：混凝土高速噴出階段（噴嘴處）、自由射流運(yùn)動階段（噴嘴和結(jié)構(gòu)面之間空氣中）和射流沖擊與反彈階段（結(jié)構(gòu)面處），混凝土的射流密實過程恰恰發(fā)生在射流沖擊與反彈階段。

以密實度為導(dǎo)向分析混凝土射流的沖擊與反彈過程發(fā)現(xiàn)，噴射混凝土結(jié)構(gòu)的致密性主要通過射流沖擊實現(xiàn)，射流沖擊能夠擠壓結(jié)構(gòu)面混凝土，減少或排除料流內(nèi)部的裹挾空氣，這類射流沖擊引起的混凝土密實現(xiàn)象統(tǒng)稱為射流沖擊密實行為。射流沖擊后，一旦噴射混凝土附著在結(jié)構(gòu)面上，密實度大小就只取決于結(jié)構(gòu)的孔隙率和空隙率，這與常規(guī)澆筑混凝土無異。常規(guī)澆筑混凝土過程中，振搗比較充分，空隙率極低;而噴射混凝土是在射流沖擊與反彈過程中逐漸密實的，內(nèi)部難免因級配不連續(xù)、局部漿體缺失等出現(xiàn)空隙，空隙率相對較高。中鐵西南院羅朝廷認(rèn)為噴射混凝土內(nèi)部出現(xiàn)空隙主要是因為漿體填充不足，并據(jù)此命名這類空隙為“蜂窩孔”。填充空隙是射流密實過程中減少甚至杜絕“蜂窩孔”的主要密實行為方式之一，這種因填充而實現(xiàn)混凝土密實的現(xiàn)象統(tǒng)稱為多尺度填充密實行為。射流密實過程中，還有一種深知其害、卻無法避免的現(xiàn)象就是物料反彈，極易造成局部物料缺失，破壞結(jié)構(gòu)整體性，削弱結(jié)構(gòu)密實度，這種物料反彈形成空隙進(jìn)而降低密實度的現(xiàn)象統(tǒng)稱為物料反彈削弱密實行為。射流沖擊密實行為、多尺度填充密實行為和物料反彈削弱密實行為三者共同組成了混凝土的射流密實過程。在噴射混凝土的傳統(tǒng)設(shè)計理念中，射流密實過程甚至密實度往往可以忽視，因此現(xiàn)有研究中涉及此3種關(guān)鍵密實行為的文獻(xiàn)報道很少，需要深入探索和鉆研。

2射流密實過程的研究進(jìn)展

2.1射流沖擊密實行為的研究進(jìn)展

噴射混凝土因高速射流沖擊而密實是工程界的普遍共識。然而，如何定量表征高速射流的沖擊密實行為，進(jìn)而揭示沖擊密實機(jī)理一直是研究的熱點和難點。射流沖擊密實過程可概括為兩個階段：高速射流沖擊結(jié)構(gòu)面和結(jié)構(gòu)面混凝土的沖擊響應(yīng)。

在高速射流沖擊結(jié)構(gòu)面階段，沖擊密實程度主要取決于射流所攜帶的能量。目前關(guān)于混凝土射流沖擊能量的報道極少[20]，而且能量不可直接測量，需要根據(jù)實測質(zhì)量和速度間接換算。噴射混凝土的射流沖擊速度遠(yuǎn)大于自身黏性系數(shù)（雷諾數(shù)大），運(yùn)動形式表現(xiàn)為紊動射流[21]。料束發(fā)散是紊動射流的典型特征，直接伴隨著能量分散，并在射流斷面上呈現(xiàn)差異性分布，研究射流沖擊能量必須同時探明質(zhì)量、速度的大小和空間分布。在速度分布研究方面，以往工作主要集中在濕噴設(shè)備改造和噴嘴結(jié)構(gòu)優(yōu)化方面[22-23]。如今濕噴設(shè)備生產(chǎn)與制造工藝日趨成熟，速度分布的主要影響因素逐漸轉(zhuǎn)向噴射材料性能和濕噴工藝參數(shù)。如材料密度越大、直徑越大，射流速度越小[24-25];噴射風(fēng)壓越大，射流沖擊速度越大;噴射距離越長，射流擴(kuò)散半徑越大，速度分布越廣[26-27]。濕噴混凝土的速度分布特征與干噴混凝土相似，射流截面軸線的速度最大，物料位置越偏離軸線速度越小，整個射流斷面的速度分布符合高斯分布[28-29]。然而，與干噴混凝土或單粒料黏聚力小、離散物料黏附力低不同，濕噴混凝土黏聚力通常比干噴混凝土大，各組成部分相互黏附、相互聯(lián)結(jié)，整體性強(qiáng)。射流流態(tài)不同于干噴混凝土或單粒料?？梢姡瑯O有必要探明黏聚力（流變特性）不同造成的射流流態(tài)差異對擴(kuò)散半徑發(fā)展歷程、速度損失進(jìn)程等的影響規(guī)律和影響機(jī)制。質(zhì)量分布與速度分布同樣發(fā)生于高速射流沖擊階段。沖擊射流運(yùn)動過程中，不斷沿程發(fā)散，擴(kuò)散半徑隨噴射距離變大呈正比增加[28]，混凝土的質(zhì)量濃度沿程不斷被稀釋。質(zhì)量濃度的稀釋過程實質(zhì)是射流不斷“卷吸”空氣（裹挾空氣）的過程。裹挾空氣的運(yùn)動路徑通常始于混凝土射流邊緣，然后徑直向軸線位置遷移，空氣濃度自射流邊緣到軸線依次降低，空氣濃度分布與質(zhì)量濃度分布負(fù)相關(guān)。因而軸線處混凝土質(zhì)量濃度最大，位置越偏離軸線濃度越低，質(zhì)量分布總體上也符合高斯分布[27]。顯而易見，射流裹挾空氣量及其分布特征是對質(zhì)量分布影響最顯著的因素。裹挾空氣的擴(kuò)散、遷移和分布與射流流態(tài)密切相關(guān)[30]?；炷琉ぞ哿褪怯绊懮淞髁鲬B(tài)最顯著的因素之一，黏聚力（流變特性）水平差異同時也是濕噴混凝土與干噴混凝土的顯著區(qū)別之處，它直接影響著質(zhì)量分布和沖擊動能分布?？v觀質(zhì)量分布和速度分布的影響因素及其作用機(jī)制，沖擊能量研究必須充分考慮混凝土的流變特性。

結(jié)構(gòu)面混凝土的沖擊響應(yīng)階段歷時極為短暫[31-32]，如射流自噴嘴運(yùn)動至結(jié)構(gòu)面耗時一般不超過0.2 s，1 m2基面上噴射施工20 cm厚混凝土僅需2 min。而在這較短時間內(nèi)，即使采用速凝劑激發(fā)，混凝土拌和物也僅能轉(zhuǎn)化成一種介于液體與固體之間的狀態(tài)，即軟固體狀態(tài)。軟固體狀態(tài)混凝土已經(jīng)具備一定的剛度（彈性模量），能夠抵抗一定程度的射流沖擊和吸收沖擊能量。軟固體狀態(tài)形成過程中混凝土彈性模量快速演變（2 min內(nèi)），可壓縮性很可能也在急劇演變，直接影響沖擊射流的壓縮效率。如速凝劑超過適宜摻量時，混凝土不易被壓縮，物料反彈量大幅增加[33]，反彈量甚至與軟固體彈性模量正相關(guān)[34]。探明射流密實過程需要充分考慮2 min內(nèi)軟固體彈性模量的快速演變過程，彈性模量通常用流變學(xué)指標(biāo)進(jìn)行表征[35]。因此，定量評價結(jié)構(gòu)面混凝土的沖擊響應(yīng)特征應(yīng)重點研究“超早齡期”（2 min內(nèi)）混凝土流變性能的時變規(guī)律。

2.2多尺度填充密實行為的研究進(jìn)展

混凝土組成可近似看成兩相結(jié)構(gòu)，即漿體相和骨料相[36]。漿體和骨料按照不同組合方式構(gòu)成了多層次的填充單元，如小顆粒粗骨料填充較大顆粒粗骨料之間的空隙、細(xì)骨料填充粗骨料之間的空隙、漿體填充細(xì)骨料之間的空隙，層層包裹、級級填充[37-38]。

在骨料填充研究方面，改變骨料粗細(xì)程度就可調(diào)節(jié)混凝土孔隙率，優(yōu)化密實度[39]。特別是基于緊密堆積密度設(shè)計骨料級配時，可顯著縮小噴射前后混凝土的骨料組成差異，甚至將骨料優(yōu)化級配落實到結(jié)構(gòu)面[40]，充分發(fā)揮級配優(yōu)化的填充功能。如果在保持骨料優(yōu)化級配的前提下，改善骨料粒形還可進(jìn)一步提高填充密實性[41]。上述研究成果雖都源于干噴試驗，但在濕噴混凝土領(lǐng)域仍有較大借鑒價值。濕噴混凝土黏聚力大，骨料與漿體的黏附性好，骨料的射流沖擊與反彈特征不同于干噴混凝土。因此，要研究骨料級配或骨料粒形優(yōu)化對射流填充密實過程的影響，就必須先研究流變特性與射流發(fā)散、物料遷移的關(guān)聯(lián)性。在漿體填充研究方面，Ginouse等[27，31]發(fā)現(xiàn)在混凝土射流運(yùn)動過程中，料流卷吸空氣，料束發(fā)散，原本均勻分布的漿體逐漸向射流邊緣遷移和聚集。漿體積聚形成富漿層，厚度隨噴射距離的延長而增加。內(nèi)部漿體向外遷移容易導(dǎo)致局部填充不足，留下空隙。增加漿體量是解決此問題的直接措施，方法簡單有效。Jolin等[42-43]就曾大幅度提高砂率，增加漿體量，不僅改善了噴射混凝土的密實性，而且還實現(xiàn)了對鋼筋預(yù)埋件的良好包裹。但是盲目增加漿體量存在較大的開裂風(fēng)險，不利于結(jié)構(gòu)的安全和耐久性[44]。提高漿體黏度、增加骨料對漿體的吸附性或許是一個阻礙漿體遷移的有效措施[45]。例如摻入粉煤灰、礦粉、硅灰、偏高嶺土等都可增加漿體黏度[46]，改善噴射混凝土的射流進(jìn)程[47-48]。然而，漿體黏度變化對射流運(yùn)動過程中漿體遷移規(guī)律有何影響，如何影響射流填充密實過程，均是亟待回答的問題?？梢姡瑹o論是漿體優(yōu)化還是骨料優(yōu)化，都需要考慮流變特性。

2.3物料反彈削弱密實行為的研究進(jìn)展

物料反彈是噴射混凝土的典型特征，也是與常規(guī)澆筑混凝土的最大區(qū)別[49]。它極易引起局部填充不足，形成空隙從而削弱密實度。在噴射混凝土的組成物料中，粗骨料反彈比例最高，細(xì)骨料次之，漿體最少[50]。因此減小物料反彈對密實度不利影響的核心工作是降低粗骨料回彈。粗骨料初始射流動能大，沖擊過程能量損失小，反彈能量高，因而容易發(fā)生回彈。提高砂漿與粗骨料的黏附水平，聯(lián)結(jié)和束縛粗骨料，是降低粗骨料回彈的重要技術(shù)措施，也是制備超低彈噴射混凝土的主要技術(shù)途徑[51-52]，如摻入硅灰、提高硅灰摻量、增加膠材體系總比表面積[49，53-54]等。黏附力水平通常用流變學(xué)指標(biāo)進(jìn)行表征和評價[55]，如塑性黏度、剪切應(yīng)力、扭轉(zhuǎn)力矩等[35，47]。然而，物料反彈的現(xiàn)有研究主要是基于回彈率對不同配合比或不同濕噴工藝參數(shù)進(jìn)行橫向比較，簡單實現(xiàn)參數(shù)優(yōu)選，很少關(guān)注結(jié)構(gòu)面混凝土在物料反彈過程中的變化特征，即提高砂漿與粗骨料黏附力究竟如何降低物料反彈的定量機(jī)制并不清楚，特別是物料反彈與射流密實過程的關(guān)聯(lián)性研究更是少之又少。少量物料反彈行為的定量研究報道都是基于單粒料或干噴混凝土開展的[56-58]，黏聚力體系、黏附力水平均與濕噴混凝土不同，即使同種黏聚力或黏附力也可能存在多種配合比組成差異，所得結(jié)論在濕噴混凝土領(lǐng)域不具備普適性。況且上述報道僅是研究了物料沖擊與反彈的動力學(xué)特征，未能探明物料反彈特性在射流密實過程中的削弱密實作用規(guī)律。因此，揭示濕噴混凝土射流密實機(jī)理必須定量研究物料反彈行為，探明黏附力（流變特性）水平差異下噴射混凝土各物料組分（粗骨料、細(xì)骨料、漿體）的反彈特性，包括回彈物料的組成分布、質(zhì)量分布和速度分布。此外，還要深入研究物料反彈所形成缺陷的形貌和數(shù)量，分析不同物料組分反彈所形成空隙的特征（缺陷形貌與數(shù)量），構(gòu)建流變特性、配合比組成-物料各組分反彈特征-空隙形貌、數(shù)量及空間分布等鏈?zhǔn)疥P(guān)聯(lián)機(jī)制。

綜上所述，射流密實過程發(fā)生于結(jié)構(gòu)面的射流沖擊與反彈階段，耗時一般不超過2 min。而速凝體系下混凝土流變性能在2 min內(nèi)急劇演變，并影響著整個射流密實過程。因此揭示射流密實機(jī)理必須考慮“超早齡期”（2 min內(nèi)）流變特性。射流密實機(jī)理研究就是要探明混凝土流變特性，特別是超早齡期流變特性與噴射風(fēng)壓、噴射距離、速凝劑摻量等在射流密實過程中的共同作用機(jī)制。

3結(jié) 論

（1） 沖擊、填充、反彈是射流密實過程的主要行為方式，影響密實過程的關(guān)鍵行為可概括為射流沖擊密實行為、多尺度填充密實行為和物料反彈削弱密實行為共3種。

（2） 建議密實度施工調(diào)控必須兼顧混凝土性能和濕噴工藝兩方面特性，進(jìn)一步加強(qiáng)射流密實機(jī)理研究。射流密實機(jī)理研究應(yīng)重在探明混凝土性能與噴射風(fēng)壓、噴射距離、速凝劑摻量等的共同作用機(jī)制。

（3） 混凝土流變特性及其“超早齡期”（2 min內(nèi)）的快速演變進(jìn)程是沖擊、填充和反彈行為過程的重要影響因素，應(yīng)予重點關(guān)注。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊曌，劉勇，李佳佳.噴射纖維增強(qiáng)復(fù)合材料加固鋼筋混凝土梁柱節(jié)點抗震性能試驗[J].工業(yè)建筑，2018，48（9）：187-192，168.

[2]謝紹英，馬保松，孔海潮，等.砂巖區(qū)水封洞庫高性能鋼纖維噴射混凝土試驗研究[J].混凝土與水泥制品，2018（10）：58-63.

[3]JEON S，YOU K，PARK B，et al.Evaluation of support characteristics of wet-mixed shotcrete with powder type cement mineral accelerator[J].Tunnelling and Underground Space Technology，2006，21（3）：425-426.

[4]KNIGHT B W，RISPIN M，CLEGG I.Wet-mix shotcrete as a material，process，and ground control component of a 21st Century underground mining operation[C]∥Proceedings of 10th international conference on shotcrete for underground support，Whistler，2006：298-306.

[5]ONO K.Health and safety in shotcreting：ITA working group on shotcrete use in tunnelling[J].Tunnelling and Underground Space Technology，1996，11（11）：391-409.

[6]FRANZEN T，GARSHOL K F，TOMISAWA N.Sprayed concrete for final linings：ITA working group report[J].Tunnelling and Underground Space Technology，2001，16（4）：295-309.

[7]關(guān)寶樹.隧道及地下工程噴混凝土支護(hù)技術(shù)[M].北京：人民交通出版社，2009.

[8]THOMAS A.Sprayed concrete lined tunnels[M].London and New York：Taylor & Francis，2009.

[9]周瑞峰.公路隧道單層襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計方法研究[D].重慶：重慶交通大學(xué)，2011.

[10]張俊儒，仇文革.隧道單層襯砌研究現(xiàn)狀及評述[J].地下空間與工程學(xué)報，2006，2（4）：693-699.

[11]YUNO K，ISHII M，HASHIMOTO C，et al.Construction placement and hardened properties of shotcrete with high functional fly ash[J].International Journal of Modern Physics B，2010，24（15-16）：2472-2477.

[12]PAIK S W，CHUNG D C，KIM E S.An experimental study on the effect of mineral admixtures for the durability of shotcrete[J].Structural Safety，2004，19（2）：275-283.

[13]KHOOSHECHIN M，TANZADEH J.Experimental and mechanical performance of shotcrete made with nanomaterials and fiber reinforcement[J].Construction and Building Materials，2018，165：199-205.

[14]PICKELMANN J，PLANK J.A mechanistic study explaining the synergistic viscosity increase obtained from polyethylene oxide（PEO）andβ-naphthalene sulfonate（BNS）in shotcrete[J].Cement and Concrete Research，2012，42（11）：1409-1416.

[15]賀超.SPL-4型濕式混凝土噴射機(jī)的研究分析[J].煤礦開采，2010，15（1）：83-84.

[16]蘇暢.濕噴機(jī)噴嘴關(guān)鍵參數(shù)分析與噴射混凝土質(zhì)量控制研究[D].淮南：安徽理工大學(xué)，2018.

[17]CHENG M Y，LIANG Y，WEY C M，et al.Technological enhancement and creation of a computer-aided construction system for the shotcreting robot[J].Automation in Construction，2001，10（4）：517-526.

[18]GARSHOL K F，ZIEGLER C.Computer controlled application of shotcrete：a status report[C]∥Proceedings of 10th international conference on shotcrete for underground support，Whistler，2006.

[19]NEUDECKER S，BRUNS C，GERBERS R，et al.A new robotic spray technology for generative manufacturing of complex concrete structures without formwork[J].Procedia CIRP，2016，43：333-338.

[20]BANTHIA N.Advances in sprayed concrete（shotcrete）[J].Civil and Structural Engineering，2019（1）：1-18.

[21]董志勇.射流力學(xué)[M].北京：科學(xué)出版社，2018.

[22]GINOUSE N，JOLIN M，BISSONNETTE B.Effect of equipment on spray velocity distribution in shotcrete applications[J].Construction and Building Materials，2014，70：362-369.

[23]程奎峰，李鵬程，蔣學(xué)凱，等.礦用濕噴混凝土噴頭結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究[J].礦業(yè)研究與開發(fā)，2018，38（9）：81-85.

[24]BINDIGANAVILE V，BANTHIA N.Effect of particle density on its rebound in dry-mix shotcrete[J].Journal of Materials in Civil Engineering，2009，21（2）：58-64.

[25]ARMELIN H S，BANTHIA N，MINDESS S.Kinematics of dry-mix shotcrete[J].ACI Materials Journal，1999，96（3）：283-290.

[26]GINOUSE N，JOLIN M.Experimental and numerical investigation of particle kinematics in shotcrete[J].Journal of Materials in Civil Engineering，2014，26（11）：1-5.

[27]GINOUSE N，JOLIN M.Investigation of spray pattern in shotcrete applications[J].Construction and Building Materials，2015，93：966-972.

[28]顏永弟.噴射混凝土最佳噴速及一次噴層厚度理論解[J].巖土工程學(xué)報，1998，20（4）：104-108.

[29]張明，陳慶壽.濕噴混凝土噴射速度特性解析[J].探礦工程（巖土鉆掘工程），2000（3）：12-14.

[30]許鑫鑫.水墊塘水流結(jié)構(gòu)相互作用下氣體遷移擴(kuò)散特性研究[D].昆明：昆明理工大學(xué)，2016.

[31]GINOUSE N，JOLIN M.Mechanisms of placement in sprayed concrete[J].Tunnelling and Underground Space Technology，2016，58：177-185.

[32]GINOUSE N，JOLIN M.Characterization of placement phenomenon in wet sprayed concrete[C]∥Proceedings of 7th international symposium on sprayed concrete，Sandefjord，2014.

[33]MALMGREN L，NORDLUND E，ROLUND S.Adhesion strength and shrinkage of shotcrete[J].Tunnelling and Underground Space Technology，2005，20（20）：33-48.

[34]JULIE A，GéRALDINE C G，MARTIN C，et al.Characterization of fresh dry-mix shotcrete and correlation to rebound[J].Construction and Building Materials，2017，135：225-232.

[35]YUN K K，CHOI P，YEON J H.Correlating rheological properties to the pumpability and shootability of wet-mix shotcrete mixtures[J].Construction and Building Materials，2015，98：884-891.

[36]蔣林華.混凝土材料學(xué)[M].南京：河海大學(xué)出版社，2006.

[37]王哲，肖勛光，水中和，等.基于最緊密堆積理論合理選擇UHPC的減水劑摻量[J].硅酸鹽通報，2019，38（5）：1503-1509.

[38]田爾布.嵌鎖密實型水泥混凝土配合比設(shè)計方法研究[D].西安：長安大學(xué)，2008.

[39]ARMENGAUD J，JOLIN M，GAGNON A，et al.Influence of aggregate size distribution on silica fume efficiency in dry-mix shotcrete[C]∥Proceedings of 11th FIB international PhD Symposium in Civil engineering，Tokyo，2016.

[40]JOLIN M，BEAUPRé D.Effects of particle-size distribution in dry process shotcrete[J].ACI Materials Journal，2004，101（2）：131-135.

[41]周翔.骨料的特性對濕噴法噴射混凝土回彈率和抗壓強(qiáng)度的影響[J].福建建設(shè)科技，2018（2）：17-20.

[42]JOLIN M，BISSONNETTE B.A decade of shotcrete research at laval university[C]∥Proceedings of 10th international conference on shotcrete for underground support，Whistler，2006.

[43]TRUJILLO P B，JOLIN M.Encapsulation quality of reinforcement from laboratory tests to structural design guidelines[C]∥ Proceedings of 8th international symposium on sprayed concrete，Trondheim，2018.

[44]ANSELL A.Investigation of shrinkage cracking in shotcrete on tunnel drains[J].Tunnelling and Underground Space Technology，2010，25（5）：607-613.

[45]王云鵬，隗海林，佟金，等.水泥混凝土黏附界面的影響因素[J].吉林大學(xué)學(xué)報（工學(xué)版），2003，33（1）：56-59.

[46]劉慧嫻，詹鎮(zhèn)峰，曾俊杰，等.摻合料對水泥漿體流變性能的影響[J].廣州大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2018，17（4）：66-72.

[47]BEAUPRé D.Rheology of high performance shotcrete[D].Vancouver：University of British Columbia，1994.

[48]GHIO V A.The rheology of fresh concrete and its effect on the shotcrete process[D].Berkeley：University of California，1993.

[49]BANTHIA N，MINDESS S.Bringing science to an art：a decade of shotcrete research at the University of British Columbia[C]∥Proceedings of 10th International Conference on Shotcrete for Underground Support，Whistler，2006.

[50]PAN G，LI P C，CHEN J J，et al.A study of the effect of rheological properties of fresh concrete on shotcrete-rebound based on different additive components[J].Construction and Building Materials，2019，224：1069-1080.

[51]YUN K K，CHOI S Y，YEON J H.Effects of admixtures on the rheological properties of high-performance wet-mix shotcrete mixtures[J].Construction and Building Materials，2015，78：194-202.

[52]BALLOU M.Shotcrete rebound-how much is enough[J].Shotcrete Magazine，2009：44-45.

[53]BINDIGANAVILE V，BANTHIA N.Rebound in dry-mix shotcrete：influence of type of mineral admixture[J].ACI Materials Journal，2000，97（2）：115-119.

[54]BINDIGANAVILE V，BANTHIA N.Fiber reinforced dry-mix shotcrete with metakaolin[J].Cement and Concrete Composites，2001，23（6）：503-514.

[55]寧逢偉，丁建彤，白銀，等.濕噴混凝土回彈率影響因素的研究進(jìn)展[J].水利水電技術(shù)，2018，49（1）：149-155.

[56]ARMELIN H S.Rebound and toughening mechanisms in steel fiber reinforced dry-mix shotcrete[D].Vancouver：University of British Columbia，1997.

[57]ARMELIN H S，BANTHIA N.Mechanics of aggregate rebound in shotcrete-（Part I）[J].Materials and Structures，1998，31（2）：91-98.

[58]ARMELIN H S，BANTHIA N.Development of a general model of aggregate rebound for dry-mix shotcrete-（Part II）[J].Materials and Structures，1998，31（3）：195-202.

（編輯：胡旭東）

Abstract：Nowadays，the study on wet-spray shotcrete compactness focuses on concrete proportion optimization，whose main content are comparing specimen compactness byspraying samples or boring samples.However，research on compaction process of wet-spray shotcrete jet flow is ignored，and how to adjust compactness lacks of reasonable support.On the basis of full investigation of previous research results，this paper analyzed the technological characteristics of compaction process，summarized the key compaction behaviors，reviewed the research progress of each key behavior，and proposedfurther research direction.It was suggested that adjusting compactness need to take into account concrete material and wet-spray techniques，their coupling mechanism should be explored.During the mechanism study，the rheological performance of concrete and its rapid evolution process should be fully considered.Especially，the “super early age” rheological characteristics within 2 minutes after accelerator is added to concrete needmore attentions.

Key words：wet-spray shotcrete;compaction process;compactness;concrete jet flow;rheological property;review