湿喷混凝土配合比现场试验分析.pdf

2 0 1 0 年 第 2 期 (总 第 2 4 4 期 ) Nu mb e r 2 i n 2 0 1 0 ( T o t a l No 2 4 4) 混 凝 土 Co nc r e t e 预拌混凝土 RE ADY M I XED CONCRETE d o i ： 1 0 3 9 6 9 i s s n 1 0 0 2 3 5 5 0 2 0 1 0 0 2 0 3 0 湿喷混凝土配合比现场试验分析 肖军 ，胡斌 z ，叶伟 s ( 1 河海大学 土木工程学院 ，江苏 南京 2 1 0 0 9 8 ；2 二滩水 电开发有限责任公司 ，四川 成都 6 1 0 0 5 1 ； 3 南京林业大学 土木工程学院 ，江苏 南京 2 1 0 0 3 7 ) 摘要 ： 通过在 已有的湿喷混凝土室 内配合 比研究分析的基础上 ， 对喷射混凝土的现场试验加以研究 ， 从现场取样喷大板做抗压 、 抗拉 、 抗折强度 、 抗渗等级 、 弹性模量 以及与 围岩 黏结强度 、 韧性指数 、 抗 冲击次数 比等试验 ， 从而研究室 内配合 比的各参 数的适宜性 ， 并提 出相 关建议 。 关键词 ： 湿喷混凝土 ；配合 比；现场试验 中图分类号 ： T U 5 2 8 0 6 2 文献标志码 ： A 文章编号 ： 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1 0 ) 0 2 0 1 0 3 0 3 W e t - m i x s pr ay ed c on cr e t e a nalys i s of f i e l d t e s t X J AO J u n HU Bi n yE W e i ( 1 C o l l e g e o f C i v i l E n g i n e e r i n g o f Ho h a i Un i v e r s i t y ， Na n j i n g 2 1 0 0 9 8 ， Ch i n a ； 2 E r t a n Hy d r o p o we r De v e l o p me n t C o ， L t d C h e n g d u 6 1 0 0 5 1 ， C h i n a ； 3 C o l l e g e o f C i v i l E n g i n e e r i n go f N a n j i n gF o r e s t r yUn i v e r s i t y ， N a n j i n g2 1 0 0 3 7 ， C h i n a ) Abs t r ac t ： Ac c o r d i n g t o t he r e s ul t o f i n d o o r r e s e a r c h a n d a n a l y s i s t o e x i s t i n g we t - mi x s p r a y e d c o n c r e t e， we d o s o me r e s e a r c h o f fie l d t e s t s o f s p r a y c o n c r e t e ， u s i n g the s p r a y l a r g e pa n e l s a mp l e f r o m t h e fie l d t o d o c o mpr e s s i o n， t e n s i l e ， fle x u r a l s t r e n g t h， i mp e r m e a bi l i t y g r a d e ， fle x i bl e mo d u l u s ， b o n d wi t h t h e r oc k s t r e n g t h， t o u g h n e s s i n d e x， t h e r e s i s t a n c e o f s h o c k a n d S O o n， fin a l l y we e x p l a i n t h e i n d o o r a p p r o pr i a t e ne s s o f t h e v a r i o u s p a r a me t e r s ， a n d p r o v i d e r e l e v a n t s u g g e s t i o ns Key w or ds ： we t mi x s p r a y e d c o nc r e t e； c o n c r e t e mi x； fie l d t e s t ( ) 引言 根据 四川省雅砻江某水 电站的 长探洞和辅助洞施工实践可 知： 本T程引水隧洞开挖施工中， 将主要存在地下突涌水、 高地应 力岩爆及断层破碎带等主要T程地质问题 。 设计单位在综合各个 阶段对引水隧洞围岩稳定和支护设计的研究成果 ， 主要采用喷锚 支护等措施加固罔岩， 从而保证施工安全。 针对引水隧洞在开挖过 程中将产生的种种复杂地质情况 ， 为达到引水隧洞群施工快速便 捷 、 洞室永久稳定等目的， 有必要结合工程实践及国内外多年工程 运用成果 ， 考虑采用钢纤维 、 硅粉 、 无机纳米材料 、 聚丙烯微纤维和 增韧型聚丙烯合成粗纤维作为本工程引水隧洞的永久喷射混凝 土支护材料的可行性 。 为深人研究各种材料的支护性能 、 施 工影 响， 需进行相关试验 。 主要在对湿喷混凝土室 内配合比研究分析的 基础上 ， 对湿喷混凝土室 内配合 比的现场试验加以研究( 即现场取 样喷大板做抗压、 抗拉 、 抗折强度 、 抗渗 等级 、 弹性模量 、 与 围岩黏 结强度 、 韧 陛指数 、 抗 冲击次数比等相关试验 o 1 现场喷射混凝土试验 1 1 现 场喷射 混凝土试 验 的 配合 比确定 根据湿喷混凝土室内试验已有的成果( 湿喷混凝土配合比 见表 1 ) ， 同时考虑施_ 现场喷射混凝土的特点与实际情况， 现场 试验选用 “ 乃托” 牌 P O4 2 5 R级水 泥 ， 埃肯微硅粉 ( 掺量 1 0 ) 、 J G 一 2 H缓凝高效减水剂( 掺量为胶凝材料 1 O ) ， 河南巩义、 成 都宏达纳米外加剂( 掺量分别为 1 0 ) ， 深圳维克仿钢纤维( 掺 量 6 k e d m， ) 、 佳密克丝钢纤维( 掺量 4 0 k g m ) ， 进行现场湿喷混 凝土拌合物性能检验。 1 2 现 场试验 位 置 的选择 和施 工 工艺 在 1 、 2 、 3 、 4 引水 隧洞 内， 采用 湿喷技 术施工 工艺 ， 利用 表 1 现场喷射混凝土配合 比 收稿 日期 ：2 0 0 9 - 0 9 0 7 l 0 3 大型湿喷机进行试验。 试验时喷头宜与受喷面垂直， 喷射距离为 0 6 1 0 m， 喷射作业按照自上而下的顺序 、 分段分片的进行 ， 现 场试验时间、 地点 、 混凝土试验类 型见表 2 。 表 2 现场试验时间、 地点 、 混凝土试验类型 1 3 现场喷射混凝土各种配合比组合的性能试验 1 3 1 喷射混凝土性 能试验 现场湿喷混凝土各种配合比组合较多， 对于湿喷钢纤维弯 曲韧性的检测成果见表 3 ， 对所选定的配合 比， 进行 喷射混凝土 现场大板试验 时，也 同时进行了部分项 目的室内成型检测 ， 以 便进行比较 ， 现场大板试验及室 内成型试验成果见表 4 ， 通过对 表 4 加 以汇总 ， 形成现场湿喷 昆 凝土大板试验成果汇总见表 5 。 由表 3可知 ： C F 3 0纳米钢纤 维 、 C F 3 0硅粉 钢纤 维混凝土 各有一组试件各项指标均达到设计要求， 性能相近， 其他几组 试件韧性指数 ， 1 0 ， 韧性指数 ， 3 0 指标两组差异不大 ， 且韧性指数 ， 10 ， 韧性指数 ， 3 0 指标除 B 。 0 0 4 3略低外 ， 其余达到设计要求 ， 但 韧度系数未达到设计要求。 表 3 湿喷钢纤维混凝土弯 曲韧性检测结果 检测结果 参数名称 C F 3 0纳米钢纤维 C F 3 0 硅粉钢纤维 B一 0 0 5 1 B- 0 0 5 2 B- 0 0 5 - 3 B一 0 0 4 - 1 B 0 0 4 2 B一 0 0 4 - 3 由表 4可知 ： 通过对喷射混凝 土现场大板试验和室内成 型试验成果加以对比可以看出， 现场喷射质量对强度影响较大， 喷射不密实时混凝土强度和抗拉值偏小 ， 现场个别试件未达到 设计要求 ， 同时掺加速凝剂后混凝土的力学性能总体上有所下降。 除 C F 3 0纳米 +有机仿钢纤维、 C F 3 0硅粉 +有机仿钢纤维现 场喷射混凝土 由于大板喷射不密实 ， 导致抗压强度 和抗拉强度 值偏低 ， 未满足设计要求 ， 其余混凝土的 2 8 d龄期抗压强度 、 抗 拉强度 、 抗折强度、 抗渗等级和抗压弹性模量满足相关要求。 由表 5 可知： 对于掺有机仿钢纤维喷射混凝土， 所开展的 裂缝降低系数、 抗冲击系数比和弯曲韧度指数性能检测成果可知： 纳米有机仿钢纤维和硅粉有机仿钢纤维喷射混凝土降低系数和抗 冲击次数比性能基本一致， 满足相关要求， 鉴于已经完成的三组弯 曲韧度指数 ， 其中， 弯曲韧度指数 ， s 中有一组满足要求 ， 两组未满 足要求 ， 与掺钢纤维喷射混凝土 弯曲韧度指数 I 10， 3 o 和韧度系 数 R 。 试验结果相比， 有机仿钢纤维喷射混凝土 1 1o , ， 3 o 、 R 。 明显 偏低。对于掺钢纤维喷射混凝土 ， 所开展的裂缝降低系数 、 抗冲 击系数比和弯曲韧度指数性能检测成果可知 ： 纳米钢纤维和硅粉 钢纤维喷射混凝土弯曲韧度性能基本一致， 其中弯曲韧度指数 满足设计要求， ， J0 略大于设计要求， 韧度系数R 。 。 低于设计要求。 1 3 2 现场 湿喷混凝土试验 在现场喷射混凝土中， 对喷射混凝土坍落度、 喷层厚度、 回 编号一一栅 一 ( k g m3 ) 硅 夕 杀 蠹穗 注： 表 中 B 0 0 2 、 B 0 0 3 现场喷射混凝土强度和抗拉值偏小 ， 是 南于该块大板喷射不密实 ， 大板切割后 ， 表面呈蜂窝状 。 1 04 表 5现场湿喷混凝土性能试验成果汇总表( 大板试验 ) 注 ： 抗 冲击次数 比试验为室 内制作 l 5 0mmx 6 3 mm圆饼型试件 ， 用冲击钢球落距 4 5 7mm进行 冲击试验 ； 裂缝 降低 系数试验采用 6 0 0mmx 6 0 0 mr n x 6 3 mm 自制模具 ， 室内拌和成型后进行对 比， 各试件经 2 4 h暴露后均未发现裂缝。 弹量 、 与围岩黏接强度 、 分布均匀性进行检测 ， 由于试验地点均 在 2 引水洞和 4 引水洞掌子面进 行 ， 施1 交叉作业 ， 现场 无法 完成喷层厚度 、 回弹量 、 与围岩黏接强度等试 验 ， 因此在 4 引水 洞落 底洞段选 择了一段 约 5 0 r n进行喷层厚度 、 回弹量 、 与同岩 黏接强度等试验， 试验结果见表 6 - 8 。 表 6喷射混凝土喷层厚度、 回弹量试 验成果表 混凝土类型 ( 配比方案 ) 堕 星 壁 壁 试验部位 喷 由表 6 可知： 不同配合比方案喷射混凝土现场检测回弹量均 超过不大于 8 ， 即超过设计 规定 的要求 。 表 7喷射混凝土现场拉拨试验成果表 娩 部位 断裂特征 由表 7 、 8可知， 现场黏接强度试验效果很不理想， 为了取得理 想数据， 通过在现场分别以不同孔径、 采用了黏接强度试验仪 、 拉 拔法等不同方式在不同部位进行了多次喷射混凝土与围岩黏接强 度试验： 多数试件存钻芯过程 中母岩直接断裂 ， 或试验结果达不到 表 8喷射混凝 土与 围岩黏接 强度试验成果表 舡部位麟土类型 黍 躲 设计要求。从断裂的特征来看 ， 发现岩石断裂面较为光滑 ， 经过分 析 ， 认为岩石 内部存在分层和裂隙， 从而导致无法取得数据。 2结论 与建议 ( 1 ) 根据相 关试验及 结果 ， 并充分 考虑室 内试验 与现场生 产及施lT质量控制水平的差异 ， 表 1 现场喷射混凝土配合比中 各参数适宜 。 ( 2 ) 通过对各种配合 比的混凝土现场喷射试验 的分析研究 ， 从成本、 施丁工艺等方面考虑， 建议选用纳米有机仿钢纤维混 凝土 。 ( 3 ) 鉴于表 8中各种类型 的混凝土 与围岩黏结强度 的结果 均 未达到设计 要求 ， 因此 ， 有必 要对相应 的试验方 法做必要 的 调整 ， 从 而考察其与 陶岩 的黏结强度效果。 ( 4 ) 鉴 于喷层混凝 土的 同弹率受施 1 _ T艺 、 施T 时间等 因 素的影响， 建议喷层混凝土的回弹量可以适当突破 8 的要求。 ( 5 ) 鉴于现场喷射混凝土与围岩黏结强度取试样 的困难性 ， 建议取消喷射混凝土现场试 验的f 自 松 比及干缩试验的研究 。 参考 文献 ： 1 】陈志 源 ， 李启令 土木工程材料 ( 第 2版) M 武汉 ： 武 汉理 工大学 出 版社 ， 2 0 0 3 作者简介 单位地址 联 系电话 肖军( 1 9 8 2 一 ) ， 男， 在读硕士研究生。 江办省南京市西康路 1 号 河海大学土木工程学院研二舍 3 0 2室( 2 1 0 0 9 8 ) 1 3 9 5l 6 2 4 6 4 8 1 05