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 产品介绍-》慕湖产品


5076 喷射混凝土

  喷射混凝土是一种集运输、浇筑和振捣为一个工序的施工方法。因其工序简单、机动灵活,广泛应用于矿山井巷、交通隧道、水工隧道、各类洞室等地下工程、边坡加固或基坑护壁工程、薄膜结构工程、防护工程等。洛湛铁路袍子岭隧道支护工程中应用了 C20 喷射混凝上。文中主要介绍了隧道锚喷支护用 C20 喷射混凝土配合比的设计。
   喷射混凝土配合比设计包括常规配合比设计和喷射混凝土现场试喷调整两个部分,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,在现场试喷调整、验证、确定理论配合比,两个步骤互为补充,缺一不可。

一、原材料的选定
  
根据工地现有的施工设备,采用湿法喷射混凝土。各种原材料的选定是严格按照规范要求并结合本地原材料情况而定。

1 、水泥
  
本地区内有三家市级以上水泥厂。通过质量稳定性、产量和价格综合评价,确定产品质量稳定好,产量有保证的 P.O32.5 水泥,各项技术指标见表 1 。品质指标符合 GBl7 5 - 1999 国家标准。

表 1 P.O32.5 水泥技术指标

检验项目

标准规定值

检验结果

细度( 0.0 8 ㎜ ) /%

≥ 2500

2650

凝结时间 min

初凝

≥ 45

155

终凝

≤ 2400

220

沸煮安定性

用沸煮法检验必须合格

合格

氧化镁 /%

≤ 5.0

3.2

三氧化硫 /%

≤ 3.5

2.0

烧失量 /%

≤ 5.0

2.0

3d 强度 MPa

抗折强度

≥ 2.5

4.6

抗压强度

≥ 5.5

7.6

28d 强度 MPa

抗折强度

≥ 11.0

18.3

抗压强度

≥ 32.5

38.2

2 、砂
  
由于本工程附近有两条河,河砂比较丰富,试验结果表明,富家桥砂属石英河砂,品质坚硬耐久,属中砂。其物理、化学指标均符合规范要求,并且运距较近,相对成本较低。故综合考虑,采用富家桥砂场的河砂,各项技术指标见表 2 。品质指标符合 GB/T1468 5 — 2001 标准要求。

表 2 河砂的技术指标

检验项目

标准规定值

检验结果

表观密度 / ㎏· m -3

≥ 2500

2650

细度

> 2.5

2.8

石粉含量 /%

含泥量 /%

≤ 5

0.8

泥块含量

不允许

坚固性 /%

≤ 10

6

硫化物及硫酸盐含量 /%

≤ 1

0.2

有机质含量

浅于标准色

浅于标准色

云母含量 /%

≤ 2

0.6

轻物质含量 /%

≤ 1

0.3

3 、粗骨料
  
根据喷射机输送管道最小直径的大小,选用白云山石料场生产的最大粒径小于 1 5 ㎜ 的人工碎石, 5 ㎜ ~ 1 0 ㎜ 连续粒级碎石,其品质指标符合 GB/T1468 5 — 2001 标准要求。

4 、拌合用水
  
采用可以饮用的岚江水。

5 、速凝剂
  
对速凝剂,经相容试验 ( 水灰比 0.45) ,考虑工程实际,洞内分为滴水和潮湿两种情况考虑,滴水的工作面,初凝时间定为 2min ,潮湿面定为 3min ,经比较选用速凝剂,工程实际中掺量随部位及岩石状态,施工现场温度,围岩的动态性质综合考虑,调整为 3 %~ 5 %。

二、配合比的初步拟定

1 、配制强度的确定
  
混凝土配制强度必须超过设计强度标准值,以满足强度保证率的需要,我国现行行业标准 JGJ5 5 — 2000 普通混凝土配合比设计规程中规定了普通混凝土强度保证率为 95 %,即:

式中: ? cu,o ——混凝土的配制强度, MPa ;

? cu,k ——混凝土设计强度标准值, MPa ;

σ ——混凝土强度标准差,经验选定为 4.5MPa 。

所以, C20 喷射混凝土配制强度等级 ? cu,o =20+1.64 5 × 4.5= 27.4MPa 。

2 、水灰比的确定

由公式计算:

而规范规定宜为 0.42 ~ 0.50 ,取 W/C=0.48 。

3 、用水量的确定
  
根据坍落度宜为 80 ㎜ ~ 120 mm 要求,选定单位用水量为 235 kg 。

4 、砂率的确定
  
喷射混凝土是依赖喷射过程中水泥与骨料的连续撞击、压密而形成的一种混凝土,为了能够最大限度地吸收二次喷射时的冲击能量,所以砂率应较普通混凝土的高,它对喷射混凝土的稠度和粘滞性影响很大。洞挖工程的锚喷支护,侧墙和拱顶部位应采用较大的砂率,根据经验,初拟选 48 %, 50 %, 52 %三种砂率。

5 、水泥用量、砂石用量的确定
  
根据规范,湿法喷射水泥与砂石之重量比宜为 1 : 3.5 ,水灰比宜为 0.48 ,根据水灰比为 0.48 ,计算单位水泥用量为 490 ㎏ 。依砂率以 50 %为例计算砂、石用量。单位砂用量为 49 0 × 3. 5 × 50%=85 8 ㎏ ,单位碎石用量为 49 0 × 3.5 - 858= 859kg 。

6 、基准配合比
  
基准配合比各材料用量见表 3 。

表 3 基准配合比各材料用量

配合比编号

砂率 %

材料用量 / ㎏· m -3

水泥

碎石

速凝剂掺量 /%

基 1

48

490

823

892

235

4

基 2

50

490

858

859

235

4

基 3

52

490

892

823

235

4

三、配合比的调整
  
喷射混凝土配合比设计区别于常规混凝土配合比设计最大的特点是其配合比要经过实际试喷确定。

1 、试拌测量坍落度值
  
经过试验试拌基 1 的坍落度值为 100 ㎜ ,基 2 的坍落度值为 11 0 ㎜ ,基 3 的坍落度值为 12 5 ㎜ ,均在 8 0 ㎜ ~ 12 0 ㎜ 范围之内。可以进行现场试喷。

2 、喷射混凝土试喷调整的目的
喷射混凝土试喷、调整应满足以下要求:
  1) 强度要求。满足工程喷射混凝土配制强度。
  2) 可喷性要求。使现场喷射混凝土,有好的附着性,较好的密实性,回弹量少;不发生管道堵塞。
   3) 环保要求。使现场喷射混凝土施工作业面粉尘少,粉尘浓度降低。

3 、喷射混凝土配合比参数调整、确定
  
1) 单位用水量的调整、选定。在试喷时,判定喷射混凝土用水量是否适当,是通过操作手调整水阀实现的,当喷射混凝土表面干湿不一,出现干斑,喷射物附着性差,施工工作面粉尘多,回弹量大时,应调大水阀,增加单位用水量;当喷射混凝土表面出现流淌,滑移,成块拉裂时,应调小单位用水量;配合比用水量适宜时,混凝土表面平整,湿润均匀,有光泽,无干斑或滑移流动现象,用水量适宜稳定后,在受喷测试区内做好厚度标志,水表计量用水量,喷射施工完成后,抹平该区区域,结合各材料自然含水率,折算成混凝土立方体用水量,即得单位用水量。实际试喷的最佳单位用水量恰好为 235 ㎏ 。
   2) 砂率的调整与确定。试喷时,回弹率的大小是一个重要的指标,回弹率大,主要是砂率不合适,应增大砂率,在几种设定的砂率下,通过测定每一种砂率下的回弹率,经比较,最小的回弹率对应的砂率即为最佳砂率,实际试喷时,侧立受喷面最小的回弹率为 12 %,其对应的最佳砂率为 50 %,倒立受喷面最小的回弹率为 22 %,其对应的最佳砂率为 50 %。回弹率均小于规范关于边墙受喷面回弹率应不大于 15% ,顶拱受喷面回弹率应不大于 25 %的规定。   3) 水灰比的确定 ( 水泥用量的调整 ) 。试喷时,按照规范成大板,做强度试验,能满足配制强度的水灰比,最小的水泥用水量的配比即是要确定的最佳配合比。经过以上步骤,洞内开挖初期支护用喷射混凝土最佳配合比见表 4 。

表 4 洞内锚喷支护混喷射混凝土配合比

部位配合比及编号

水灰比

砂率 %

材料用量 / ㎏· m -3

抗压强度 MPa

水泥

碎石 ( 5 ㎜~ 10 ㎜ )

速凝剂掺量 /%

7d

28d

拱顶、边墙

0.48

50

490

858

859

235

4

21.0

29.2

4 、结语
  
喷射混凝土在工程中被广泛应用,其配合比的设计既与普通混凝土的有相似之处,又有其特殊性,其配合比的选定,在遵守规范规定下,应特别重视试喷调整这一过程,这是喷射混凝土配合比设计的重点和难点,在试喷中,喷射面混凝土能满足喷射要求,低的回弹率,最低的水泥用量和喷射混凝土强度满足要求的配合比即为最佳配合比。



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