混合砂配制濕噴混凝土的應(yīng)用研究

文/彭永凱 中鐵隧道局集團(tuán)有限公司工程試驗(yàn)分公司 廣東廣州 511458

1、噴漿料工作性對濕噴混凝土的影響

濕噴混凝土的主要性能指標(biāo)為濕噴料的可噴性、濕噴混凝土的早期強(qiáng)度、濕噴混凝土的28天強(qiáng)度。其中早期強(qiáng)度和28天強(qiáng)度主要受水泥、速凝劑的種類和它們的適應(yīng)性影響，可噴性主要受濕噴料拌和物性能影響，主要表現(xiàn)指標(biāo)為噴射混凝土的材料損耗。

降低噴射混凝土材料損耗，提高噴射混凝土質(zhì)量主要從以下因素入手：（1）噴漿料黏聚性和易性良好，（2）混凝土在管道內(nèi)的流動均勻，（3）速凝劑適應(yīng)性好，計(jì)量準(zhǔn)確，摻量恰當(dāng)，與噴漿料混合均勻，（4）噴射手噴射時噴嘴距離噴射面距離恰當(dāng)，角度正確，風(fēng)壓（泵壓）適中。從噴射混凝土配合比角度講，主要提高噴漿料的工作性，噴漿料工作性對噴射效果的影響見表1噴漿料工作性對噴射效果的影響。

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2、混合砂所用材料及試驗(yàn)結(jié)果

本文采用水洗卵石破碎后的粗機(jī)制砂和細(xì)河砂配制混合砂，進(jìn)行混合砂濕配制濕噴混凝土研究。水洗卵石生產(chǎn)的機(jī)制砂檢測結(jié)果見表2機(jī)制砂粗砂檢驗(yàn)結(jié)果，顆粒級配卵石機(jī)制砂粗砂顆粒級配；細(xì)河砂檢測結(jié)果，顆粒級配見表3細(xì)河砂檢測結(jié)果見表3細(xì)河砂顆粒級配。

由表4可以看出，機(jī)制砂粗砂與細(xì)河砂按5:5，6:4和7:3摻配均可得到級配合格的混合砂，4:6和8:2摻配的混合砂不滿足Ⅱ區(qū)砂級配，細(xì)度模數(shù)也剛剛滿足一般意義上噴射混凝土用砂細(xì)度模數(shù)不小于2.5的要求，本應(yīng)淘汰，作為試驗(yàn)對比需要保留。

把機(jī)制砂粗砂與細(xì)河砂按4:6、5:5、6:4、7:3和8:2摻配，摻配的結(jié)果見表4摻配后混合砂顆粒級配。

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3、濕噴混凝土配合比及試驗(yàn)結(jié)果分析

骨料級配對噴射混凝土的可噴性、通過輸送軟管的流動性、對受噴面的黏附能力、噴漿料回彈率以及最終混凝土的強(qiáng)度、密實(shí)程度和經(jīng)濟(jì)性都有重要的影響。為了獲得最佳的混凝土性能，特把粗骨料引入級配計(jì)算中?；旌仙昂?～10碎石按不同比例混合后的級配見表5各種骨料混合后的綜合級配表表。

用表5中的粗細(xì)骨料配制C25濕噴混凝土，為方便對比，配合比每方原材料用量確定為水泥480kg，骨料1703kg，水192kg，減水劑4.80kg，速凝劑19.20kg；濕噴混凝土容重2380kg/m3，含氣量2.5%，坍落度140mm～180mm。根據(jù)試拌結(jié)果，對個別配合比用水量進(jìn)行了微量調(diào)整，主要是砂率60%時用水量大約增加4-7kg/m3（例外，3號配合比增加12kg/m3），砂率40%時減少用水量3-4kg/m3，為了保持配合比的一致性，期間未調(diào)整膠凝材料用量等其它配合比用料的用量。用各配合比進(jìn)行實(shí)際試噴，噴射效果見表6各配合比噴射效果統(tǒng)計(jì)（按實(shí)際砂率從大到小排列）。

對于噴射混凝土，大量研究資料表明，砂率對噴射混凝土的施工性能和力學(xué)性能均有較大的影響，當(dāng)砂率小于45%時，管路易堵塞，回彈率高；當(dāng)砂率大于60%時，則明顯降低混凝土強(qiáng)度，加大混凝土收縮。本試驗(yàn)采用混合砂，與正常的純河砂噴射混凝土有差異，下面就混凝土濕噴混凝土噴射效果分析發(fā)下：

（1）名義砂率40%混凝土，實(shí)際砂率46%-47%，混凝土性能主要受骨料不同級配構(gòu)成影響。由表8可以看出，實(shí)際骨料級配組成，4.75mm篩、0.16mm篩的累計(jì)均無明顯變化，變化主要為1.18mm篩、0.63mm篩、0.315mm篩，且變化趨勢和變化幅度均相當(dāng)。在噴射效果上，均出現(xiàn)和易性較差、泵送壓力大、回彈大等現(xiàn)象，不過隨著組成份中細(xì)顆粒含量的增加（混合砂中細(xì)河砂比例增加），和易性一定程度變好，泵送壓力明顯降低。

（2）名義砂率50%混凝土，實(shí)際砂率54%-55%，混凝土性能主要受骨料不同級配構(gòu)成影響。由表8可以看出，本組混凝土配比，除14號配合比外，噴射效果基本良好，特別是5、8號配合比，參與的試驗(yàn)人員和機(jī)械手操作人員都非常滿意。本組配合比的變化實(shí)際骨料級配組成，4.75mm篩、0.16mm篩的累計(jì)均無明顯變化，變化主要為1.18mm篩、0.63mm篩、0.315mm篩，且變化趨勢和變化幅度均相當(dāng)。在噴射效果上，隨著組成份中細(xì)顆粒含量的增加（混合砂中細(xì)河砂比例增加），噴漿料的黏聚逐漸由較差變得適中，再變得偏黏。粗細(xì)骨料綜合最佳級配曲線應(yīng)該以5、8號配合比的骨料級配曲線為中心。

（3）名義砂率60%混凝土，實(shí)際砂率63%-64%，混凝土性能主要受骨料不同級配構(gòu)成影響。由表8可以看出，本組混凝土配比，除12號配合比勉強(qiáng)能用外，其余配合比噴射效果均不太使人滿意，15號。從混凝土狀態(tài)看，15號配合比包裹性較差，雖然本配合比總膠凝材料用量達(dá)480kg/m3，在C25濕噴混凝土中已較高，但是混凝土嚴(yán)重處于缺漿狀態(tài)，實(shí)際噴射時一度發(fā)生堵管，脈沖嚴(yán)重，回彈大?？梢娫趪娚浠炷林?，當(dāng)砂較粗時，不宜盲目提高砂率，不然隨砂率的提高，骨料空隙率也逐漸增加，水泥漿不能填滿和有效潤滑骨料，混凝土和易性反而大幅度變差。隨著混合砂中細(xì)河砂比例的逐漸增加，噴漿料黏聚性快速增加，并開始變得偏黏乃至黏稠。砂率的提高，不僅僅是使混凝土強(qiáng)度降低，還增加收縮，增加用水量，甚至降低混凝土的和易性，增加砂率應(yīng)謹(jǐn)慎。

結(jié)語：

混合砂配制濕噴混凝土，級配良好的混合砂在54%～55%砂率時可獲得良好的可噴性。用混合砂配制濕噴混凝土，混合砂顆粒分布宜均勻，不可用單純的細(xì)度模數(shù)來簡單定性砂的粗細(xì)。當(dāng)混合砂中0.16～1.18mm顆粒分布偏多或偏少時，可通過適量調(diào)低或調(diào)高砂率來改善濕噴料可噴性，但是當(dāng)砂較粗時，不宜盲目提高砂率，不然隨砂率的提高，骨料空隙率也逐漸增加，當(dāng)水泥漿不能產(chǎn)滿和有效潤滑骨料時，混凝土和易性反而大幅度變差。

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