隧道噴射混凝土配合比優(yōu)化及其施工質(zhì)量控制策略

折寶華

國鐵建大橋工程局集團第三工程有限公司 遼寧沈陽 418000

在經(jīng)濟快速發(fā)展的背景下，高速公路、鐵路等施工工程不斷增多，其中避免不了會涉及到很多的隧道工程，其中噴射混凝土就顯得非常重要了。但是在具體的工程施工中，各種不可控的影響因素是非常多的，所以對噴射混凝土配合比進行優(yōu)化設(shè)計，嚴格施工管理，保證施工質(zhì)量是非常重要的，對提升噴射混凝土結(jié)構(gòu)的質(zhì)量、經(jīng)濟價值等具有非常重要的作用。

1 噴射混凝土對原材料的要求

1.1 水泥

在噴射混凝土施工當(dāng)中水泥原材料的選擇使用較為普遍的是普通硅酸鹽水泥或硅酸鹽水泥，必要時可采用特種水泥，要求強度等級須在42.5以上。因為在施工中噴射混凝土的凝結(jié)時間和水泥與速凝劑之間的匹配性關(guān)系非常大，因此在選擇水泥的時候不但要考慮水泥與減水劑的適應(yīng)性還要同時考慮與速凝劑的匹配性。

1.2 水

噴射混凝土用水必須符合混凝土拌和用水標(biāo)準(zhǔn)，水的PH值、不容物、可溶物及有害化學(xué)物質(zhì)含量、抗壓強度比等檢測參數(shù)必須符合相關(guān)驗標(biāo)要求。

1.3 骨料

考慮到噴射機輸送泵管直徑尺寸，噴射混凝土用粗骨料除滿足常規(guī)混凝土相關(guān)技術(shù)指標(biāo)要求外，對粗骨料最大粒徑也做了限制，目前我們使用的噴射機輸送管內(nèi)徑一般為80mm,因此根據(jù)規(guī)范及施工經(jīng)驗總結(jié)，粗骨料最大粒徑宜控制在16mm以下，一般我們選擇5-10mm的細石作為噴射混凝土的粗骨料。對于細骨料我們除滿足普通混凝土要求的指標(biāo)外對細度模數(shù)、含泥量及泥塊含量也做要求，一般采用河砂細度模數(shù)控制在2.3-2.5，含泥量控制在3%以下，泥塊含量控制在0.5%以下，如果采用機制砂我們需要將細度模數(shù)控制在2.6-3.0，同時提高砂率及水泥用量，確保混凝土的工作性及強度。

1.4 速凝劑

速凝劑按照產(chǎn)品形態(tài)分為液體速凝劑和粉狀速凝劑，按照堿含量分為無堿速凝劑和有堿速凝劑，目前我們根據(jù)國家環(huán)保要求及噴射混凝土施工工藝要求，一般采用無堿的液體速凝劑，按照相關(guān)規(guī)范要求摻量為噴射混凝土膠凝材料的6%-9%。我們對每批進場的速凝劑都要進行固體含量、凝結(jié)時間、1天、28天抗壓強度比、90天抗壓強度保留值試驗。只有常規(guī)指標(biāo)合格后方可用于噴射混凝土，這里需要注意的是往往我們在檢凝結(jié)時間的時候用基準(zhǔn)水泥檢測凝結(jié)時間合格就認為沒問題，當(dāng)然按照相關(guān)規(guī)范要求是沒問題，但是從實際使用的角度來講，我們還需要用現(xiàn)場水泥進行試驗來進一步確認，根據(jù)之前的檢測情況發(fā)現(xiàn)，用基準(zhǔn)水泥檢測凝結(jié)時間合格，用現(xiàn)場水泥檢測，凝結(jié)時間未必合格，有些相差甚遠，這樣就會造成現(xiàn)場噴射混凝土不凝，掉塊的現(xiàn)象。

1.5 減水劑

考慮噴射混凝土對凝結(jié)時間的特殊要求，在選擇減水劑的時候根據(jù)施工季節(jié)、溫度、運距等影響的因素下，盡可能選擇標(biāo)準(zhǔn)型及早強型不宜選擇緩凝型。從而避免影響混凝土的凝結(jié)時間，增加掉塊及回彈量。

2 噴射混凝土配合比的優(yōu)化

由于噴射混凝土施工具有一定的特殊性，自身在工藝方面的要求比較嚴格，所以在配合比的優(yōu)化設(shè)計上還需要根據(jù)實際情況及各種因素綜合確定。在對噴射混凝土各種材料進行摻配之前，首先要保證的就是各種原材料的質(zhì)量問題，確保所有材料合格之后再考慮混凝土的強度、噴射工藝要求等指標(biāo)。

2.1 試驗室配合比的計算

根據(jù)相關(guān)技術(shù)規(guī)范的要求試驗室配合比在拌試調(diào)整和強度試驗之后進行確定即：水泥：砂：碎石：減水劑：速凝劑：水。

2.2 配合比的優(yōu)化要求

噴射混凝土的配合比設(shè)計既要考慮混凝土的強度，又要考慮噴射工藝、噴射設(shè)備及基巖類別形態(tài)，是否滲漏水等情況，還需考慮粉塵的污染，控制回彈量，保證混凝土的和易性、流動性，提升噴射混凝土的密實度[1]。確保混凝土輸送通暢，不會發(fā)生輸送管堵塞等現(xiàn)象。

3 噴射混凝土施工質(zhì)量的控制策略

3.1 用水量的控制

在配合比選定后，要嚴格按照配合比中的用水量進行控制，施工配合比要根據(jù)材料含水率進行換算，從混凝土的拌和至現(xiàn)場的噴射過程不須隨意調(diào)整加水來改變混凝土的狀態(tài)，從以往的經(jīng)驗來看，由于現(xiàn)場準(zhǔn)備不充分，混凝土等待時間過長等原因而通過私自加水改變混凝土狀態(tài)的情況較多，這樣既不利于混凝土強度的控制，還會由于調(diào)整不當(dāng)造成混凝土的離析，發(fā)生堵管現(xiàn)象，而且現(xiàn)場混凝土運輸車不能充分攪拌均勻，使混凝土勻質(zhì)性變差，即使泵送出去也會使混凝土的凝結(jié)時間變長，回彈量變大[2-3]。

3.2 砂率

根據(jù)不同的砂子類別及細度模數(shù)、級配等指標(biāo)控制砂率，通過前期的經(jīng)驗總結(jié)分析對于C25噴射混凝土，如果使用河砂，細度模數(shù)在2.3-2.5范圍內(nèi)，砂率控制在48%-52%，機制砂細度模數(shù)在2.6-3.0，砂率控制在50%-55%，混凝土能獲得良好的和易性和流動性能，并且能夠保證混凝土1天強度大于10MPa,28天強度滿足設(shè)計要求。

3.3 水泥用量

在噴射混凝土施工中由于粗骨料最大粒徑偏小，因此骨料整體比表面積偏大，就需要比相對普通混凝土較多的漿體來包裹骨料且略有富裕，例如對于C25噴射混凝土我們根據(jù)其組成材料的性質(zhì)，將水泥用量控制在420-480Kg/m3范圍內(nèi)，可以獲得良好的和易性和工作性，且能夠保證混凝土的強度。

3.4 坍落度控制

根據(jù)混凝土運距、噴射設(shè)備、噴射效率及工藝，宜將坍落度控制在140-180mm范圍內(nèi)，如果坍落度太小，會影響混凝土的輸送，發(fā)生堵管現(xiàn)象，太大，混凝土粘聚性變差，凝結(jié)時間變長，回彈量增加，影響噴射質(zhì)量，增加成本，降低效率。

4 結(jié)語

綜上所述，噴射混凝土的質(zhì)量控制受多方面因素影響，遇到問題，需要全面考慮，分析原因，有的放矢。噴射混凝土的研究對降低工程成本、加快工作效率，確保質(zhì)量安全具有重要意義，需要我們在今后的工作中不斷的試驗研究、總結(jié)創(chuàng)新。