摘 要：通過對噴射混凝土配合比設計過程中所用原材料及主要參數的分析,了解和掌握其對施工質量的影響,從而采取相應控制措施,確保混凝土質量滿足設計要求。
關鍵詞：噴射混凝土;配合比;質量;影響;控制措施
【中圖分類號】 U455 【文獻標識碼】 B
1 概 述
四川都汶高速公路I合同段皂角灣隧道長
2 噴射混凝土配合比設計對原材料的要求
噴射混凝土原材料主要包括水泥、砂、石子、速凝劑等, 提供滿足質量要求的原材料是進行配合比設計的基礎, 也是保證噴射混凝土質量的前提。
2.1 水 泥
噴射混凝土所用水泥強度等級不應低于32.5MPa。因為硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥具有與速凝劑相容性好、能速凝、早強、快硬、后期強度較高等特性, 應優先選用。本項目使用水泥為拉法基牌普通硅酸鹽水泥( P.O42.5R ) 。
2.2 骨 料
(1) 砂: 應采用堅硬耐久的中砂或粗砂, 細度模數宜大于2.5, 含水率宜控制在5% ～7%, 含泥量不得大于3%。細砂會增加噴射混凝土干縮變形, 易產生粉塵, 惡化施工環境。本項目使用的中砂細度模數為2.90。
(2) 石子: 應采用堅硬耐久的卵石或碎石,粒徑不宜大于
(3) 級配: 宜采用連續級配。若采用缺失中間顆粒的間斷級配, 則混凝土拌和物易產生分離,粘滯性差, 回彈率較高, 抗壓強度也會下降。
2.3 速凝劑
速凝劑種類較多, 無論選用哪種, 都應在使用前與所用水泥進行相容性試驗和水泥凈漿凝結效果試驗, 摻有速凝劑的水泥凈漿必須滿足:
(1) 具有良好的流動性, 不得出現急凝;
(2) 初凝時間不大于5min, 終凝時間不大于10min。應根據水泥品種、水灰比等, 通過試驗確定速凝劑的最佳摻量, 使用時準確計量。本項目速凝劑摻量為水泥用量的3%。
2.4 水
應使用無雜質的潔凈水, 不得使用污水及HP值小于4的酸性水。
2.5 外摻料
外摻料能夠改善噴射混凝土的工作性能, 降低水化溫度, 增進后期強度, 提高耐久性等。如工程需要摻加外摻料時, 摻量應根據試驗來確定。常用的外摻料有粉煤灰和硅灰。
3 噴射混凝土配合比設計的基本要求
噴射混凝土配合比的確定具有自身工藝特點,要根據多種因素來綜合選定。在保證原材料合格的前提下, 配合比設計既要照顧對強度等主要指標的要求, 又要照顧到施工工藝的要求(見圖2) 。一般應滿足如下幾方面:
(1) 噴射混凝土配合比應滿足設計強度等級要求, 如有抗滲要求, 還應達到抗滲標號;
(2) 回彈量少;
(3) 粉塵少;
(4) 粘附性好, 能獲得密實的噴射混凝土;
(5) 能滿足施工要求, 輸料順暢, 不發生堵管等。
4 噴射混凝土配合比設計參數對施工質量的影響
噴射混凝土作為混凝土的一種, 其配合比設計參數主要有水泥用量、灰骨比、砂率、水灰比以及坍落度等。
(1) 水泥用量宜控制在350～
(2) 灰骨比即水泥與骨料之比, 應根據施工工藝的不同采用不同地骨灰比。采取干法噴射施工時, 水泥與砂、石之重量比宜為1: 4～1: 4.5; 采取濕法噴射施工時, 水泥與砂、石之重量比宜為1: 3.5～1: 4.0。初噴時, 因直接噴射到巖面上, 巖面不平順時往往不易與噴射混凝土粘結, 此時應調整灰骨比為水泥:砂:石子= 1: 2: (1.5～2) , 以利于增加粘結性和減少回彈。本項目灰骨比為1: 1.75: 1.75。
(3) 砂率宜控制在0.45～0.6。砂率的大小既影響噴射混凝土的施工性能, 也影響其力學性能。砂率過大, 因粗集料不足, 噴射時石子對混凝土沖擊搗實力不大, 使噴射混凝土的強度降低; 同時使集料比表面積增大, 要達到相應坍落度和流動性,水泥用量也要加大, 既不經濟也會使混凝土產生收縮增大。砂率過小, 則回彈率增大, 易造成管路堵塞, 施工工藝不易掌握, 噴層厚度相應變薄, 噴射混凝土強度離散性很大。當采用粗砂時, 砂率可以采用偏大些。本項目砂率為0.50。
(4) 水灰比干法噴射施工水灰比宜控制在0.40～0.45; 濕法噴射施工水灰比宜控制在0.42～0.50。水灰比的大小影響噴射混凝土回彈率和強度。水灰比過大, 回彈率雖然可以減小, 但強度降低; 水灰比過小, 強度雖高, 但回彈率也增高。采取干法噴射施工時, 由于施工工藝的特殊性, 水是從噴嘴處加入的, 加水量全憑操作人員的經驗根據對噴射混凝土表面狀況判斷, 通過調節水閥進行控制。噴射混凝土表面出現流淌、滑移、拉裂時, 表明水灰比過大, 需減少加水量; 若表面出現干斑、作業中粉塵大、回彈量大時, 則表明水灰比太小,需及時加大水量; 當表面平整、呈水亮光澤狀、粉塵和回彈較少時, 表明水灰比適宜。而采取濕法噴射施工時, 水灰比則可以準確控制。本項目為濕法噴射施工, 水灰比為0.5。
(5) 坍落度是評價混凝土流動性、粘聚性和保水性的重要指標。當采取濕法噴射施工時, 應進行坍落度檢測, 坍落度宜控制在8～
5 配合比的施工控制措施
為保證噴射混凝土施工質量, 通過對混凝土原材料性能要求及配合比設計主要參數對質量的影響分析, 采取如下措施實施控制:
(1) 從施工工藝上宜采取濕法噴射施工, 可以準確控制水灰比, 確保配合比的穩定和勻質性。
(2) 按配合比對原材料準確計量, 稱量允許誤差應滿足:
Ⅰ、水泥和速凝劑均為±2%
Ⅱ、砂和石子均為±3%
(3) 干法噴射施工時, 為了對水灰比實施有效控制, 應先進行試噴, 掌握設計水灰比的操作控制范圍, 以利于指導施工。
(4) 做好配合比原材料的試驗檢測工作, 了解掌握原材料的實際特性, 為配合比設計提供可靠依據。
(5) 嚴格按技術規范和配合比設計規程進行配合比設計, 不但要考慮設計技術要求, 還要充分考慮實際施工條件因素, 使配合比設計最優, 能最大限度的滿足設計技術性能和施工工作性的要求。
(6) 噴射混凝土混合料宜采用強制式攪拌機拌制, 拌制時間不得少于60S。當采取濕噴工藝
施工時, 應先對干料進行拌和, 均勻后在加水攪拌。
6 結束語
通過合理的配合比設計及有效的控制措施, 本項目噴射混凝土質量優良, 施工回彈率控制在10%～15%, 噴大板切割法混凝土試件標養28天平均抗壓強度為29.8MPa。由于噴射混凝土施工工藝的特殊性, 特別是干法噴射施工, 水灰比難以準確控制, 配合比相對不穩定, 施工質量難以控制。
在進行配合比設計時, 應對配合比主要參數進行分析, 掌握參數變化對質量的影響, 采取有效的控制措施, 將影響降到最低, 從而確保施工質量, 使噴射混凝土結構滿足設計技術要求。
參考文獻:
[ 1 ] 冶金工業部. 錨桿噴射混凝土支護技術規范( GB50086 -2001) [ S]. 中國計劃出版社, 2001.
[ 2 ] 中華人民共和國交通部. 公路隧道施工技術規范( JTJ0429 -94) [ S]. 人民交通出版社, 1994.
[ 3 ] 閆莫明. 巖土錨固技術手冊[ S]. 北京:人民交通出版社, 2004.
