噴射混凝土配合比設(shè)計(jì)研究

楊憲巧

摘 要：噴射混凝土配合比設(shè)計(jì)和施工與普通混凝土不同，該文以某核電擴(kuò)建項(xiàng)目臨時(shí)支護(hù)噴射混凝土配合比設(shè)計(jì)為例，總結(jié)配合比設(shè)計(jì)方法，以利于指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)室的噴射混凝土配合比設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：噴射混凝土 配合比 設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：U455.91 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）12（c）-0022-01

1 主要原材料要求

1.1 水泥

噴射混凝土應(yīng)優(yōu)先選用硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥，水泥強(qiáng)度等級(jí)不低于 32.5MPa。該項(xiàng)目使用的是山東申豐水泥集團(tuán)有限公司生產(chǎn)的P.O42.5水泥。

1.2 細(xì)集料

噴射混凝土應(yīng)采用堅(jiān)硬耐久的中砂或粗砂，細(xì)度模數(shù)宜大于2.5，干法噴射時(shí)砂含水率宜控制在5%～7%，采用防粘料噴射機(jī)時(shí)，砂含水率可為7%～10%。該項(xiàng)目砂產(chǎn)地為白旄鎮(zhèn)前齊莊砂場(chǎng)，細(xì)度模數(shù)2.9，Ⅱ區(qū)中砂，表觀密度2620kg/m3，含泥量為 2.8%，泥塊含量0.8%。

1.3 粗集料

應(yīng)采用堅(jiān)硬耐久的卵石或碎石，粒徑不大于15mm，當(dāng)使用堿性速凝劑時(shí)，不得含有活性二氧化硅的石材。該項(xiàng)目采用的是連云港的5～10mm連續(xù)粒級(jí)顆粒級(jí)配含泥量0.2%，泥塊含量0.1%，表觀密度2640kg/m3。

1.4 速凝劑

速凝劑使用前，應(yīng)做與水泥的相容性試驗(yàn)及水泥凈漿凝結(jié)效果試驗(yàn)，初凝不應(yīng)大于5min，終凝不大于10min。該項(xiàng)目所用速凝劑為淮南市舜大化工生產(chǎn)，初凝時(shí)間92s，終凝時(shí)間為4min。

1.5 噴射混凝土

噴射混凝土用的骨料顆粒級(jí)配宜控制在表1所提供范圍內(nèi)。

1.6 水

噴射混凝土用水，不應(yīng)含有影響水泥正常凝結(jié)與硬化的有害雜質(zhì)，不得使用污水及PH值小于4的酸性水和含硫酸鹽量按計(jì)算超過混合用水重量1%的水。該項(xiàng)目采用飲用水。

2 配合比設(shè)計(jì)要求

噴射混凝土配合比設(shè)計(jì)要求既要滿足強(qiáng)度要求，還要滿足施工工藝要求，即回彈少、粉塵少和不發(fā)生堵管。

2.1 水泥與砂石骨料重量比

當(dāng)水泥用量增加時(shí)，噴射混凝土強(qiáng)度提高，回彈減少，但是水泥用量太高不僅不經(jīng)濟(jì)，也會(huì)增加混凝土收縮?？紤]到既滿足強(qiáng)度又可減少回彈損失，特規(guī)定水泥與砂石骨料重量比，干法噴射宜為1：4～1：4.5；濕法噴射宜為1：3.5～1：4。

2.2 砂率

實(shí)踐表明，當(dāng)砂率低于50%時(shí)管路易堵塞，回彈率高；若砂率高于60%則會(huì)降低噴射混凝土強(qiáng)度且加大收縮。因此砂率宜為50%～60%。

2.3 水灰比

為有效保證混凝土強(qiáng)度，并減少回彈和粉塵，干法噴射時(shí)水灰比為0.4～0.45，濕法噴射時(shí)為0.42～0.5。

2.4 坍落度

當(dāng)采取濕法噴射時(shí)應(yīng)進(jìn)行坍落度檢測(cè)，坍落度宜控制在8～12cm。干法噴射水是從噴嘴處加入的，可以現(xiàn)場(chǎng)通過調(diào)節(jié)水閥進(jìn)行控制，坍落度不是其控制指標(biāo)。

3 配合比設(shè)計(jì)

噴射混凝土配合比設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)技術(shù)規(guī)范要求和現(xiàn)場(chǎng)相結(jié)合的方法確定。第一步是依據(jù)配合比設(shè)計(jì)并通過實(shí)驗(yàn)確定實(shí)驗(yàn)室配合比，第二步是通過現(xiàn)場(chǎng)試噴確定施工配合比。該文重點(diǎn)介紹室內(nèi)配合比設(shè)計(jì)。該項(xiàng)目為干噴法施工。

3.1 確定水灰比

根據(jù)GB50086-2001《錨桿噴射混凝土支護(hù)技術(shù)規(guī)范》，W/C取0.45。

3.2 計(jì)算1m3混凝土各項(xiàng)材料用量

（1）用水量mwo選用200kg；（2）水泥用量mco=200/0.45=444kg；（3）速凝劑用量按使用說明為水泥用量的5%，m速=22.2kg；（4）砂率（βs）取50%；（5）采用重量法計(jì)算砂石用量mso=mgo=（2400-200-476-23.8）×50%=850kg；（6）混凝土拌合物基準(zhǔn)配合比為mco：mwo：mso：mgo：m速=444：200：867：867：22.2。

3.3 保持用水量不變和砂率不變，調(diào)整水灰比，分別為0.42和0.48，計(jì)算每立方米材料用量

（1）W/C=0.42，mco：mwo：mso：mgo：m速=476：200：850：850：23.8

（2）W/C=0.48，mco：mwo：mso：mgo：m速=417：200：881：881：20.8

（3）當(dāng)水灰比為0.42時(shí)，混凝土7d抗壓強(qiáng)度值為27.1MPa，28d抗壓強(qiáng)度值為 38.2MPa。當(dāng)水灰比為0.48時(shí)，混凝土7d抗壓強(qiáng)度值為19.8MPa，28d抗壓強(qiáng)度值為 29.7MPa。根據(jù)強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果最終選用水灰比為0.48的配合比。

4 施工配合比的確定

該項(xiàng)目采用干法噴射混凝土，要確保砂石在干燥狀態(tài)下拌合，否則會(huì)使得干料拌合不均勻，局部含水量高的砂石易結(jié)塊。這樣容易發(fā)生堵管現(xiàn)象且影響噴護(hù)質(zhì)量。獲得實(shí)驗(yàn)室配合比后，根據(jù)室內(nèi)配合比強(qiáng)度結(jié)果，現(xiàn)場(chǎng)分別采用：（1）砂：石：水泥：速凝劑=300：300：150：7.5；（2）砂：石：水泥：速凝劑=290：290：150：7.5兩種配合比組織現(xiàn)場(chǎng)試噴，從噴完后骨料掉落和初凝后坡面平整情況、混凝土強(qiáng)度等情況，最終確定每次拌合裝料重量為砂：石：水泥：速凝劑=290：290：150：7.5。

5 噴射混凝土現(xiàn)場(chǎng)抗壓強(qiáng)度試件的成型和檢測(cè)

（1）施工前須在現(xiàn)場(chǎng)做抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。（2）檢查噴射混凝土抗壓強(qiáng)度所需的試件應(yīng)在工程施工中抽樣制取。試件數(shù)量，每噴射50～100m3混合料或混合料小于50m3的獨(dú)立工程，不得少于1組，每組試件數(shù)量不得少于3個(gè)；材料或配合比變更時(shí)，另作1組。（3）檢查噴射混凝土抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)試件應(yīng)在一定規(guī)格的噴射混凝土板件上切割制取。試件為邊長(zhǎng)100mm的立方體，在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下養(yǎng)護(hù)28d，用標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法測(cè)得極限抗壓強(qiáng)度并乘以0.95的系數(shù)。（4）采用立方體試件進(jìn)行抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)時(shí)，加載方向必須與試件噴射成型方向垂直。

6 結(jié)語(yǔ)

噴射混凝土配合比原材料必須滿足施工技術(shù)規(guī)范要求，尤其是碎石要按混合料級(jí)配下限控制其最大粒徑，以防發(fā)生堵管現(xiàn)象。干噴法噴射混凝土可根據(jù)噴射現(xiàn)場(chǎng)情況通過調(diào)節(jié)閥門調(diào)節(jié)到適宜的用水量，配比試驗(yàn)時(shí)，坍落度不是其控制指標(biāo)。水灰比參照施工規(guī)范，以保持混凝土表面平整、無骨料嚴(yán)重脫落或滑移流淌現(xiàn)象為準(zhǔn)?，F(xiàn)場(chǎng)砂石原材料堆放要有防水措施，必要時(shí)搭設(shè)雨棚，確保原材料處于干燥狀態(tài)，拌合的混合料應(yīng)盡快使用，混合料在噴射前應(yīng)過篩處理。避免噴射時(shí)發(fā)生堵管現(xiàn)象。

參考文獻(xiàn)

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