噴射混凝土配合比設計研究

楊憲巧

摘 要：噴射混凝土配合比設計和施工與普通混凝土不同，該文以某核電擴建項目臨時支護噴射混凝土配合比設計為例，總結配合比設計方法，以利于指導實驗室的噴射混凝土配合比設計。

關鍵詞：噴射混凝土 配合比 設計

中圖分類號：U455.91 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）12（c）-0022-01

1 主要原材料要求

1.1 水泥

噴射混凝土應優先選用硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥，水泥強度等級不低于 32.5MPa。該項目使用的是山東申豐水泥集團有限公司生產的P.O42.5水泥。

1.2 細集料

噴射混凝土應采用堅硬耐久的中砂或粗砂，細度模數宜大于2.5，干法噴射時砂含水率宜控制在5%～7%，采用防粘料噴射機時，砂含水率可為7%～10%。該項目砂產地為白旄鎮前齊莊砂場，細度模數2.9，Ⅱ區中砂，表觀密度2620kg/m3，含泥量為 2.8%，泥塊含量0.8%。

1.3 粗集料

應采用堅硬耐久的卵石或碎石，粒徑不大于15mm，當使用堿性速凝劑時，不得含有活性二氧化硅的石材。該項目采用的是連云港的5～10mm連續粒級顆粒級配含泥量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，應做與水泥的相容性試驗及水泥凈漿凝結效果試驗，初凝不應大于5min，終凝不大于10min。該項目所用速凝劑為淮南市舜大化工生產，初凝時間92s，終凝時間為4min。

1.5 噴射混凝土

噴射混凝土用的骨料顆粒級配宜控制在表1所提供范圍內。

1.6 水

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

2 配合比設計要求

噴射混凝土配合比設計要求既要滿足強度要求，還要滿足施工工藝要求，即回彈少、粉塵少和不發生堵管。

2.1 水泥與砂石骨料重量比

當水泥用量增加時，噴射混凝土強度提高，回彈減少，但是水泥用量太高不僅不經濟，也會增加混凝土收縮。考慮到既滿足強度又可減少回彈損失，特規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

實踐表明，當砂率低于50%時管路易堵塞，回彈率高；若砂率高于60%則會降低噴射混凝土強度且加大收縮。因此砂率宜為50%～60%。

2.3 水灰比

為有效保證混凝土強度，并減少回彈和粉塵，干法噴射時水灰比為0.4～0.45，濕法噴射時為0.42～0.5。

2.4 坍落度

當采取濕法噴射時應進行坍落度檢測，坍落度宜控制在8～12cm。干法噴射水是從噴嘴處加入的，可以現場通過調節水閥進行控制，坍落度不是其控制指標。

3 配合比設計

噴射混凝土配合比設計應根據技術規范要求和現場相結合的方法確定。第一步是依據配合比設計并通過實驗確定實驗室配合比，第二步是通過現場試噴確定施工配合比。該文重點介紹室內配合比設計。該項目為干噴法施工。

3.1 確定水灰比

根據GB50086-2001《錨桿噴射混凝土支護技術規范》，W/C取0.45。

3.2 計算1m3混凝土各項材料用量

（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）采用重量法計算砂石用量mso=mgo=（2400-200-476-23.8）×50%=850kg；（6）混凝土拌合物基準配合比為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，調整水灰比，分別為0.42和0.48，計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）當水灰比為0.42時，混凝土7d抗壓強度值為27.1MPa，28d抗壓強度值為 38.2MPa。當水灰比為0.48時，混凝土7d抗壓強度值為19.8MPa，28d抗壓強度值為 29.7MPa。根據強度試驗結果最終選用水灰比為0.48的配合比。

4 施工配合比的確定

該項目采用干法噴射混凝土，要確保砂石在干燥狀態下拌合，否則會使得干料拌合不均勻，局部含水量高的砂石易結塊。這樣容易發生堵管現象且影響噴護質量。獲得實驗室配合比后，根據室內配合比強度結果，現場分別采用：（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場試噴，從噴完后骨料掉落和初凝后坡面平整情況、混凝土強度等情況，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 噴射混凝土現場抗壓強度試件的成型和檢測

（1）施工前須在現場做抗壓強度試驗。（2）檢查噴射混凝土抗壓強度所需的試件應在工程施工中抽樣制取。試件數量，每噴射50～100m3混合料或混合料小于50m3的獨立工程，不得少于1組，每組試件數量不得少于3個；材料或配合比變更時，另作1組。（3）檢查噴射混凝土抗壓強度標準試件應在一定規格的噴射混凝土板件上切割制取。試件為邊長100mm的立方體，在標準養護條件下養護28d，用標準試驗方法測得極限抗壓強度并乘以0.95的系數。（4）采用立方體試件進行抗壓強度試驗時，加載方向必須與試件噴射成型方向垂直。

6 結語

噴射混凝土配合比原材料必須滿足施工技術規范要求，尤其是碎石要按混合料級配下限控制其最大粒徑，以防發生堵管現象。干噴法噴射混凝土可根據噴射現場情況通過調節閥門調節到適宜的用水量，配比試驗時，坍落度不是其控制指標。水灰比參照施工規范，以保持混凝土表面平整、無骨料嚴重脫落或滑移流淌現象為準。現場砂石原材料堆放要有防水措施，必要時搭設雨棚，確保原材料處于干燥狀態，拌合的混合料應盡快使用，混合料在噴射前應過篩處理。避免噴射時發生堵管現象。

參考文獻

[1] GB50086-2001，錨桿噴射混凝土支護技術規范[S].

[2] JGJ55-2011，普通混凝土配合比設計規程[S].

[3] GB/T50081-2002，普通混凝土力學性能試驗方法標準[S].endprint