喷射混凝土配合比选择.pdf

喷射混凝土配合 比选择郑永波等 1 5 9 【 混 凝 土 】 啊围蠲踊8囝国雎国昭 郑永波 ， 孙广恩 ， 董 晓刚 ( 1 内蒙古赤峰市三座店水库管理局， 内蒙古 赤峰 0 2 4 0 3 9 ； 2 内蒙古赤峰市红山区物流园区方圆街 1 号 ， 内蒙古 赤峰0 2 4 0 0 0 ； 3 内蒙古赤峰市房屋产权交易管理中心， 内蒙古 赤峰 0 2 4 0 0 0 ) 摘要 文章阐述了喷射混凝土工艺对原材料及其配合比的要求， 并以工程实例作了进一步的说 明 。 ( 关键词 混凝土； 配合 比； 原材料 中图分类号： T V 4 3 文章标识码： B 文章编号： 1 0 0 9 0 0 8 8 ( 2 0 1 2 ) 0 5 0 1 5 9 0 2 1 对喷射混凝土原材料 的技术要 求 由于喷射混凝土工艺的特殊性 ， 对原材料的性 能 和规格要求 ， 也和普通混凝土有所不同。 1 1 水 泥 水泥的品种和标号 ， 基本的要求是掺人速凝剂后 凝结快 ， 保水性好 ， 早期强度增长快 ， 收缩变形 小。因 此 ， 一般以采用普通硅酸盐 4 2 5 或 5 2 5 水泥较好。矿 渣水泥凝结硬化较慢 ， 保水性差 ， 遇见低温和滴水反应 特别敏感 ， 在地下水利工程喷射混凝土中应用 ， 效果不 如前者。矾土水泥和红星一型速凝剂混合会引起混凝 土的破坏 ， 故不能采用 。 1 2 细集料 ( 砂料) 砂的性能和规格应符合普通混凝土用砂标准。砂 的含水率对混凝土喷射工艺影响较大 。如含水率过低 时( 中砂含水率小于 4 ) ， 混合料在管路内容易发生 分离， 也不易在喷嘴处与水混合均匀， 喷出的料粉尘也 较大。当砂含水率过高 ( 中砂含水率大于 6 时) ， 混 合料在喷射机罐 内积料严重 ， 且粘结在阀门和出料弯 管处的灰浆层 ， 又易引起阀门漏风 ， 增大弯管阻力而造 成堵塞 。实践证明 ， 中砂或 中粗砂的含水率 以 4 一 6 为 宜 。 1 3粗集 料 ( 石 子 ) 采用碎石 、 卵石均可 。卵石有利于在混凝 土运送 中减少堵管现象。碎石和砂浆粘附性强 ， 可以减少回 弹率 ， 混凝土强度也较高 ， 但碎石针片状和棱角较多易 堵塞管路。 一 些含有活性 二氧化硅的岩石 ： 流纹 岩 、 安 山岩 等 ， 由于活 性 二氧 化硅 会 与速凝 剂 产生 “ 碱 骨 料反 应” ， 造成骨料膨胀而使混凝土破裂 ， 故不得用 作喷射 混凝土的骨料 。 石子的级配应将大于 1 5 m m的颗粒控制在 2 0 以下 ， 以减少回弹率 ， 也有利于减少混合料在管路内的 堵塞现象 。石子的粒径 ， 卵石不得超过 2 5 m i l l ， 碎石不 得超过 2 0 m m。 1 4 速 凝剂 速凝剂对水泥与水的反应起催化作用， 促使水泥 凝胶 的迅速形成。同时 ， 也促使与水泥品种和成分有 关的各种水化物提前结晶 ， 以及由于水化热的提高 ， 加 速混凝土的硬化过程 ， 可 以防止喷射 因重力作用引起 的脱落 ， 从而可增大一次喷射厚度 和缩短喷射层之间 的间歇时间。 目前 ， 常用的速凝剂有红星一型 、 7 1 1型和阳泉一 型等 ， 其 中， 红星一型应用较多。红星一型速凝剂主要 是用 吕氧烧结块 、 碳酸钠 和生石灰 等原料加工制成。 其性能经试验 ， 在 2 0 时 ， 速凝剂掺量 为水泥重量 的 2 5 4 ， 对普通硅酸盐水泥的促凝效果能在 2 5 mi n内初凝 ， 1 0 m i n内终凝。但后期强度则 明显降低 ， 据试验 ， 2 8天的抗压强度约降低 3 0 4 0 。掺量大 于 4 时， 降低的程度更 为严重 。速凝 剂的另一个不 良影响是加大了混凝土的收缩 。因此 ， 在满足施工条 件的情况下 ， 应尽量少掺并注意掺人的均匀性。 速凝剂的掺量 ， 喷射顶拱时用 3 一 4 ， 喷射侧 壁时用 2 5 3 ， 有时也可以不加速凝剂。速凝剂 在使用前 ， 一般应作速凝效果的试验 ， 以确定其最佳掺 量 。 2 原材料的组成 2 1 混合材的配合比 由于喷射混凝土要求尽量减少喷射 的回弹物， 因 此 ， 喷射混凝土与现场浇筑混凝土相 比， 其石子用量要 少 ， 且粒径也小， 相应砂料的比例就增加 ， 一般砂率都 l 6 0 内 蒙 古 水 利 2 0 1 2年第 5期( 总第 1 4 1 期 ) 在 5 0 左右。由于集料总表面积增大 ， 所 以， 水 泥用 量较大。但是， 水泥用量大则混凝土收缩也大 ， 且容易 开裂 ， 增加工程费用。工程实践表明， 每 I l l 喷射混凝 土中， 水泥用量以 3 7 5 4 0 0 k g ( 即水泥与集料之 比为 1 ：41 ：4 5 ) 为好 。 砂子与石子的比例关系。为减少喷射时回弹 ， 喷射 混凝土的砂率应 比普通现场浇筑混凝土高。但砂率过 高 ， 不仅会降低喷射混凝土 的强度， 也会使其和易性变 差 ， 反而增加回弹和影响喷射混凝土的质量。一般以两 者用量相差不大为好。根据矿山井巷和地下工程中的 实践经验， 喷射混凝土选用如表 1的配合比较适宜。 表 1 喷射混凝土配合比 2 2水灰 比 水灰 比也是影响喷射混凝土强度和其它物理力学 性能的重要因素。若水灰 比过大 ， 则喷射 面上会出现 流淌或滑移现象 。水灰 比过小 ， 则料束分散 ， 回弹增 多 ， 粉尘也大 ， 喷射面上易出现干班 ， 影响混凝土 的粘 结和密实性。根据实践经验 ， 水灰比一般在 0 40 5 之间为好 。实际上 ， 用水量是由喷射手根据经验和现 场观察 ， 随时调节给水 阀来控制的， 水灰 比适宜时 ， 喷 射混凝土和受喷体粘结牢 固致 密， 表 面呈轻度 光泽且 不流 淌 。 3 喷射混凝土配合 比选择实例 目前 ， 在国内喷射混凝土 已广泛用 于岩石地下工 程 ， 高陡岸坡 ， 交通隧道和维修工程。喷混凝土采用的 有素喷混凝土 ， 锚喷混凝土或砂浆 ， 锚杆钢网钢支架喷 素混凝土和喷钢纤维混凝土等。现将选择几个素喷混 凝土配合 比实例供参考。 3 1 水利水电地下工程锚喷支护施工技术规范要点 3 1 1 砂浆 锚杆 优先选用普通 4 2 5 新鲜水泥 ， 也可采用标号大 于 5 2 5 的矿渣新鲜水泥 ， 水质不影响速凝效果。宜 采用中、 细砂 ， 最大粒径不大于 2 5 m m为宜。配合 比：水泥：砂 =1 11 2 ； 水泥：水 =1 ：0 3 51 ： 0 4 。砂浆标号经试验必须满足设计值。 3 1 2 喷射 混凝 土 水泥选用标号为普通 4 2 5 ， 或矿渣 5 2 5 新鲜水 泥， 必要时可用特种水泥。优先选用磨 圆较好 的天 然砂或卵石 ， 沙石质量 如 水工混凝 土规范中的规 定 ， 最大粒径 1 5 mm， 级配应满足表 2要求。所掺外 加剂性能 良好 ， 使用速凝剂时 ， 水泥净浆初 、 终凝时间 为 5 ra i n及 1 0 mi n 。水质合格 ， 且不影响混凝土速 凝效果。 表 2 喷射时所用骨料级 配 3 2水泥裹砂喷射混凝 土在赤峰市三座店水库水电 站引水隧洞工程中的应用 水泥 ： 四川 I 江油普通 5 2 5 水泥。砂料： F M ： 2 5 0左右 ， 大于 0 6 3 f i l m 的颗粒偏少 ， 0 1 6 m m 以 下的粉尘较多。石子： 51 0 m i l l 。 外加剂： 吉林 木钙 ， 山东莱芜硫酸盐厂产的 F D N高效减水剂 ， 自贡 红星 1型速凝剂。水 ： 使用饮用水 ， P H= 7左右。 表 3 洞外喷射混凝 土配合 比试验 号 ( kg m3 ) WC 外 w 3 3 导流墙锚喷混凝土 喷射混凝土标号为 R 2 8 2 0 0 S 4， 容重 2 2 t m ， 静弹镆 2 01 81 0 k g c m ， 抗拉强度不低于 1 0 k g c m ， 粘结力不 低于 5 k g c m ， 锚 杆砂 浆标 号不低 于 R 2 8 2 0 0 。水泥 ： 洛阳普通 4 2 5 水泥。砂 ： F M= 2 6 3 2 7 2， 砂最大粒径小于 3 ln n， 含泥量平均为 2 0 3 ， 含水 量 不 大 于 6 。 砾 石 ： 粒 径 不 超过 2 0 m m， 直径 l 5 2 0 i n n的石子控制在 2 0 左右 ， 平均含 水率为 2 6 3 。速凝剂 ： 选用陕西铜川 I 73型速 凝剂。锚喷混凝土配合 比经过反复试验 ， 结果定为： 水 泥：砂：石子 ：1 ：2 ：2， 水灰 比控制在 0 4 0 0 4 5 ， 速凝剂掺量为 3 。 3 4 新奥法在天生桥二级水 电站引水隧洞开挖 中的 应 用 喷射混凝土原材料情况和混凝土配合 比： 水泥 ： 普通硅酸盐水泥。砂 ： 人工砂 F M =2 42 6 。 速凝剂： 昆明产 改进水 玻璃， 波美度 B e为 3 84 0 度， 掺量 6 7 。配合 比： 水泥 ： 砂 ： 石子 =l ：2 ：1 5 。1 1 3 1 喷混凝 土水泥用 量为 4 0 0 k g 4 5 0 k g n l ( 编校 ： 王字霞) 收稿 日期 ： 2 0 1 2 0 81 2 作者 简介 ： 郑永波( 1 9 8 1一) ， 女 ， 工程 师 ， 现从 事水利 X - 程 及管理工作。