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1、喷射混凝土在施工中的控制研究1干喷砼与湿喷砼工艺的比较喷射混凝土作为新奥法的三大要素之一，它是锚喷支护的重要组成部分。传统的喷射混凝土曾采用干喷法，即把水泥与砂石拌和均匀后运至喷射机处再添加速凝剂，水则在喷口处加入，由于喷水速度不易控制，从而造成混凝土强度波动幅度大。且又因为水与干料混和的时间短而难以均匀，致使施工现场粉尘飞扬，恶化了施工环境；湿喷混凝土则与常规混凝土无异，仅是在喷射口处添加速凝剂，利用压缩空气的冲击成型。与干喷法相比，湿喷法可以避免前者存在的不足，并获得较好的施工质量，但对喷射机的构造要求较高，成本也稍高。本项目初期支护形式主要
2、采用锚喷混凝土支护。喷射混凝土强度C20,设计厚度为15cm和24cm)。在施工过程中,影响喷射混凝土质量的因素很多,而配合比设计在其中尤显重要,对质量的影响更为突出,直接关系到喷射混凝土强度、施工性、耐久性以及经济性。因此,为了确保喷射混凝土的施工质量,在配合比设计阶段,必须对原材料特性及主要参数进行分析,了解和掌握其对施工质量的影响,从而采取相应控制措施,使配合比设计更合理,喷射混凝土质量更能满足设计要求。 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
3、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。本项目使用水泥为四川峨塔牌普通硅酸盐水泥(P.O42.5)。 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,恶化施工环境。本项目使用的为机制砂，细读模数在3.0~3.5之间，属粗砂。 (2)石子:应采用坚硬耐久的卵石或
4、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;本项目采用碎石,粒径范围4～16mm。 (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
5、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4%。 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,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
6、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
7、目因围岩面潮湿、局部有渗水,水泥用量为420kg/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: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
8、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
