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喷射混凝土配合比设计及其质量控制.pdf

[辽宁省交通规划设计院沈阳110005]

随着我省高速公路的飞速发展，东部山区隧 直工程日益增多，作为保证施工安全的喷锚支护 就显得十分重要。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、安全性、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，进而采取相应的质量 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。 本文结合本溪恒仁至抚顺永陵第五合同段隧道 支护工程为例，对湿法喷射混凝土配合比举例说明。 根据工程需要.配制C25喷射混凝土。

应优先选用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，本 例选用工源牌425级普通硅酸盐水泥。（水泥试 验结果略）

粗骨料应采用坚硬耐久的碎石或卵石。粒径不 宜大于16mm，骨料级配宜采用连续级配，细集料应 采用坚硬耐久的中砂或粗砂，细度模数宜大于25， 含水率宜控制在5%~7%。 本项目粗集料采用抚顺大四平5~10mm连续 级配碎石，其压碎值为10.8%，筛分结果见表1,细 集料采用抚顺榆树粗砂.细度模数为3.2.其筛分

T／CECS 549-2018 空调冷源系统能效检测标准表 1 粗集料筛分结果

应根据水泥品种、水灰比等选择合适的速凝剂， 要求初凝不应大于5min,终凝不应大于10min。通 过优选试验后采用山西亿特建材有限公司生产的 RB型速凝剂，推荐掺量为水泥用量的3%~5%。 该速凝剂在湿喷射混凝土中初凝时间为2～4min， 终凝时间为4~8m in。(速凝剂试验结果略)

2喷射混凝士配合比设计的基本要求

喷射混凝土配合比具有自身的工艺特点，要根 据多种因素来综合选定。在保证原材料合格的前提 下，配合比设计既要兼顾对强度等主要指标的要求 又要兼顾到施工工艺的要求。一般应满足如下儿方 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，

喷射混凝王配合比设计参数对施工质量的影

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 落度等，

水泥用量宜控制在400~450kg/m。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时，应调整配合比，适当增加水 泥用量。本项目因围岩面潮湿、局部有渗水，水泥用 量为444kg/m

3.2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的骨灰比。采 取干法喷射施工时，水泥与砂、石之重量比宜为1 ~14.5;采取湿法喷射施工时，水泥与砂、石之重 量比宜为13.5～140。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， 比时应调整灰骨比为水泥砂石子=12：(1.5~ 2），以利于增加粘结性和减少回弹。本项目灰骨比 为水泥 砂 石子 =1 :1. 86 :1. 86。

3.3砂率宜控制在50%~60%

这是综合考虑喷射混凝土的施工性能和力学性 能后提出的。实践证明，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，当砂率低于 50%，回弹率高，管路宜堵塞，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。砂 率过大，高于60%，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，要达到相应落度和流动 性，水泥用量也要加大，既不经济也会使混凝土收缩 增大。本项目砂率为50%

干法喷射施工水灰比宜控制在0.40~045;湿 法喷射施工水灰比宜控制在0.42～050。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 现流尚、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

王琪：喷射混凝士配合比设计及其质量控制

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，水灰比则可以准确控制。 本项目为湿法喷射施工,水灰比为 0.45。

落度是评价混凝土流动性、粘聚性和保水性 的重要指标。当采取湿法喷射施工时，应进行落 度检测，落度宜控制在8~12cm。实践证明落 度在该范围内喷射混凝土回弹率最低。本项自珊落 度设计为 9. 0cm。

喷射混凝土配合比一般采用经验公式和施工 规范相结合的方法来确定。

41喷射混凝士配合比设计方法

喷射混凝土配合比设计应包括常规配合比设计 和喷射混凝土现场试喷、调整两入部分。前一部分 是依据喷射混凝土的要求，按照混凝土常规配合比 设计思路提出基准配比，后一部分是以基准配比为 前提，在现场调整、验证、确定其配合比。两个步骤 互为补充，缺一不可。本文重点介绍喷射混凝土目 标配合比设计。湿法喷射混凝土的体积密度可取 2200~2300kg/m²，水泥与砂石之重量比宜为1.0 3.5~1.04.0,水灰比宜为042~050.砂率宜为 50%~60%。用于湿法喷射的混合料拌和后，应进 行珊落度测定,其落度宜为 8~12am。

4.2确定试配强度（fmo）

tu.0 ≥ fu.k + 1. 64.50 所以:fu.0=25+1.645×5=33.2(MPa) 式中：fu.0一混凝土配制强度(MPa)； fu.k一混凝土立方体抗压强度标准值(MPa)； 一混凝土强度标准差(MPa)。C20以下取 .0:C20~C30取5.0.

4.3计算水灰比(W/C) 混凝土强度等级小于C60级时，混凝土水灰比 宜按下式计算：

4. 3计算水灰比(W /C

W/C: fu.o +axap ×fe = (0. 46 × 1. 1 × 42 5) / (33. 2 +0. 46 × 0. 07 × 1. 1 ×42 5) = 0. 62

5) / (33. 2 +0. 46 ×0. 07 ×1. 1 ×42. 5) =0. 62

式中：α、α一回归系数； fe一水泥28d抗压强度实测值(MPa)。 因不符合最大水灰比的限制要求，故根据经验 W/C取0.45,

4. 4用水量(m）

根据经验：m=200（kg）

根据经验：m=200（kg）

水泥用量（mco）和速凝剂用量（m速 水泥用量根据用水量及水灰比确定，

依据喷射混凝土的技术要求计算式中砂率 = 50%。

4.7粗骨料和细骨料用量的确定

采用重量法按下列公式计算

影响混凝土强度的主要因素为水灰比，影响凝 结时间的主要因素为速凝剂的掺量，影响回弹率的 主要因素为砂率，综合分析考虑既能保证混凝土的 强度及品质要求，而且又便于施工的最佳配合比为 表中2号配比，

(1)检查喷射混凝土抗压强度所需的试块应在 工程施工中抽取制取。试块数量，每喷射50～ 100m混合料或混合料小于50m的独立工程，不得 少于一组。每组试块不得少于3个；材料或配合比 变更时，应另作一组。 (2)检查喷射混凝土的标准试块应在一定规格 的喷射混凝土板件上切割制取。试件为边长10cm 的立方体，在标准养护条件下养护28d,用标准试验 方法测得的极限抗压强度，并乘以0.95的系数。 (3)采用立方体试块做抗压强度试验时，加载 方向必须与试块喷射成型方向垂直。 (4)喷射混凝土抗压强度标准试块制作方法 标准试块应从现场施工的喷射混凝土板件上割 成要求尺寸的方法制作。模具尺寸为450mm× 350mm×120mm（长×宽×高），其尺寸较小的一个 边为敬开状。 标准试块制作应符合下列步骤： ①在喷射作业面附近，将模具敬开一侧朝下，以 80°（与水平面的夹角）左右置于墙角。 ②先在模具外的边墙上喷射，待操作正常后，将 喷头移至模具位置，由上而下，逐层向模具内喷射混 凝士。 ③将喷满混凝土的模具移至安全地方，用三角 抹刀刮平混凝土表面。 ④在隧洞内潮湿环境中养护1d后脱模。将混 凝土天板移至实验室，在标准养护条件下养护7d 用切割机去掉周边和上表面（底面可不切除）后，加 工成100mm的立方体试块。立方体试块的允许偏 差：边长±1mm；直角<2。 加工后的边长为100mm的立方体试块继续 在标准条件下养护至28d龄期，进行抗压强度试验。 6小结 （1)在进行配合比设计时，应对配合比主要参 数进行分析，掌握参数变化对质量的影响，采取有效 的控制措施，将影响降到最低，从而确保施工质量 使喷射混凝土结构满足设计技术要求。喷射混凝土 所用的原材料必须满足施工技术规范的要求。 （2）喷射湿凝土属王轻质湿凝土其密度不宜

meo +mgo +mso +mwo =mep mo × 100% m.o +m.

me0 +m.0 +m0 +mo =mep

×100% m.n +m.

式中：mo一每立方米混凝土的水泥用量（kg)； mgo一每立方米混凝土的粗骨料用量（kg); m一每立方米混凝土的细骨料用量（kg）; mw一每立方米混凝土的用水量（kg)； β，一砂率（%）; mp一每立方米混凝土拌和物的假定重量（kg) 设每立方米混凝土拌和物的假定重量为 Okg 将（1)、（2)式合并化简即可得

GB51119-2015标准下载4. 8 试配用理论配合比

保持砂率不变，调整3个不同水灰比。

（1)W/C=0.45、P，=50%时 17.76=1 :1.861.86 0.45 0.04 (2)W /C=0.47、β。=50%时 mommgomwom=426837837200 17.04=11.961.96 0 470 04 (3)W /C=0. 42.B。=50%时

隧道支护工程喷射混凝土配合比设计汇总见表

表3喷射混凝士配合比设计汇总

(1)在进行配合比设计时，应对配合比主要参 数进行分析大桥钻孔桩基础施工组织设计_secret，掌握参数变化对质量的影响，采取有效 的控制措施，将影响降到最低，从而确保施工质量 更喷射混凝土结构满足设计技未要求。喷射混凝工 所用的原材料必须满足施工技术规范的要求。 (2)喷射混凝土属于轻质混凝土其密度不宜