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1、2 喷射混凝土配合比设计对原材料的要求 喷射混凝土原材料主要包括水泥、砂、石子、速凝剂等,提供满足质量要求的原材料是进行配合比设计的基础,也是保证喷射混凝土质量的前提。2.1 水 泥 喷射混凝土所用水泥强度等级不应低于32.5MPa。因为硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥具有与速凝剂相容性好、能速凝、早强、快硬、后期强度较高等特性,应优先选用。本项目使用水泥为拉法基牌普通硅酸盐水泥(P.O42.5R)。2.2 骨 料 (1)砂:应采用坚硬耐久的中砂或粗砂,细度模数宜大于2.5,含水率宜控制在5%～7%,含泥量不得大于3%。细砂会增加喷射混凝土干缩变形,易产生粉尘,
2、恶化施工环境。本项目使用的中砂细度模数为2.90。 (2)石子:应采用坚硬耐久的卵石或碎石,粒径不宜大于15mm。卵石光滑干净,对喷射机和输料管路磨损小,有利于远距离输料和减少堵管;碎石混凝土比卵石混凝土强度高,回弹也较少,但对喷射机和输料管路磨损大;当使用碱性速凝剂时,不得使用含有活性二氧化硅的石材。本项目采用碎石,粒径范围5～10mm。 (3)级配:宜采用连续级配。若采用缺失中间颗粒的间断级配,则混凝土拌和物易产生分离,粘滞性差,回弹率较高,抗压强度也会下降。2.3 速凝剂 速凝剂种类较多,无论选用哪种,都应在使用前与所用水泥进行相容性试验和水泥净浆凝
3、结效果试验,掺有速凝剂的水泥净浆必须满足: (1)具有良好的流动性,不得出现急凝; (2)初凝时间不大于5min,终凝时间不大于10min。应根据水泥品种、水灰比等,通过试验确定速凝剂的最佳掺量,使用时准确计量。本项目速凝剂掺量为水泥用量的3%。2.4 水 应使用无杂质的洁净水,不得使用污水及HP值小于4的酸性水。2.5 外掺料 外掺料能够改善喷射混凝土的工作性能,降低水化温度,增进后期强度,提高耐久性等。如工程需要掺加外掺料时,掺量应根据试验来确定。常用的外掺料有粉煤灰和硅灰。3 喷射混凝土配合比设计的基本要求 喷射混凝土配合比的确定具有自身工艺特点
4、,要根据多种因素来综合选定。在保证原材料合格的前提下,配合比设计既要照顾对强度等主要指标的要求,又要照顾到施工工艺的要求(见图2)。一般应满足如下几方面: (1)喷射混凝土配合比应满足设计强度等级要求,如有抗渗要求,还应达到抗渗标号; (2)回弹量少; (3)粉尘少;(4)粘附性好,能获得密实的喷射混凝土;(5)能满足施工要求,输料顺畅,不发生堵管等。4 喷射混凝土配合比设计参数对施工质量的影响 喷射混凝土作为混凝土的一种,其配合比设计参数主要有水泥用量、灰骨比、砂率、水灰比以及坍落度等。(1)水泥用量宜控制在350～400kg/m3。水泥用量过少,回弹
5、量大,初期强度增长慢,当水泥用量增加,喷射混凝土强度会提高,回弹减少。但水泥用量过多,一是不经济,二是施工时产生的粉尘增多,恶化施工环境,另外混凝土凝结硬化时收缩也会增大。当受喷面为有水地段,应调整配合比,增加水泥用量。本项目因围岩面潮湿、局部有渗水,水泥用量为430kg/m3。(2)灰骨比即水泥与骨料之比,应根据施工工艺的不同采用不同地骨灰比。采取干法喷射施工时,水泥与砂、石之重量比宜为1:4～1:4.5;采取湿法喷射施工时,水泥与砂、石之重量比宜为1:3.5～1:4.0。初喷时,因直接喷射到岩面上,岩面不平顺时往往不易与喷射混凝土粘结,此时应调整灰骨比为水泥
6、:砂:石子=1:2:(1.5～2),以利于增加粘结性和减少回弹。本项目灰骨比为1:1.75:1.75。(3)砂率宜控制在0.45～0.6。砂率的大小既影响喷射混凝土的施工性能,也影响其力学性能。砂率过大,因粗集料不足,喷射时石子对混凝土冲击捣实力不大,使喷射混凝土的强度降低;同时使集料比表面积增大,要达到相应坍落度和流动性,水泥用量也要加大,既不经济也会使混凝土产生收缩增大。砂率过小,则回弹率增大,易造成管路堵塞,施工工艺不易掌握,喷层厚度相应变薄,喷射混凝土强度离散性很大。当采用粗砂时,砂率可以采用偏大些。本项目砂率为0.50。(4)水灰比干法喷射施工水灰比宜
7、控制在0.40～0.45;湿法喷射施工水灰比宜控制在0.42～0.50。水灰比的大小影响喷射混凝土回弹率和强度。水灰比过大,回弹率虽然可以减小,但强度降低;水灰比过小,强度虽高,但回弹率也增高。采取干法喷射施工时,由于施工工艺的特殊性,水是从喷嘴处加入的,加水量全凭操作人员的经验根据对喷射混凝土表面状况判断,通过调节水阀进行控制。喷射混凝土表面出现流淌、滑移、拉裂时,表明水灰比过大,需减少加水量;若表面出现干斑、作业中粉尘大、回弹量大时,则表明水灰比太小,需及时加大水量;当表面平整、呈水亮光泽状、粉尘和回弹较少时,表明水灰比适宜。而采取湿法喷射施工时,水灰比则可
8、以准确控制。本项目为湿法
