C25噴射混凝土配合比設(shè)計(jì)和使用

1、噴射混凝土配合比設(shè)計(jì)技術(shù)摘要噴射混凝土是一種從巷道支護(hù)技術(shù)中演變到地上構(gòu)筑物加固的一種快捷有效的加固手段,具有自己的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)：噴射混凝土是借助噴射機(jī)械,利用壓縮空氣做動(dòng)力,將一定比例的拌合料,通過(guò)高壓管道輸送并以高速噴射到受噴面上凝結(jié)硬化而成.關(guān)鍵詞：噴射混凝土配合比設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)技術(shù)0引言隨著鐵路和公路的不斷開(kāi)展,噴射混凝土其用途也越來(lái)越廣泛；在鐵路、公路工程隧道,邊仰坡支護(hù)、混凝土結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)加固等工程施工中都需要用到噴射混凝土.本文介紹了噴射混凝土的特性,配合比設(shè)計(jì)目的.以C25噴射混凝土配合比設(shè)計(jì)實(shí)例介紹配合比設(shè)計(jì)過(guò)程中原材料,試驗(yàn)計(jì)算,試驗(yàn)過(guò)程等方面內(nèi)容,同時(shí),為了更好的讓噴射混凝土配合比生產(chǎn)

2、出來(lái)的混凝土質(zhì)量得到保證,對(duì)噴射混凝土的使用和施工過(guò)程中應(yīng)該考前須知進(jìn)行了簡(jiǎn)單介紹.1 .噴射混凝土的特性噴射混凝土是利用壓縮空氣根據(jù)設(shè)計(jì)的配合比的混凝土有噴射機(jī)的噴射口以高速高壓噴出,從而在被噴面形成混凝土層；在較短的實(shí)際內(nèi)凝結(jié)成為均勻的混凝土.與傳統(tǒng)的澆筑混凝土不同,噴射混凝土不需要立模、振搗,而是依據(jù)高速噴射的動(dòng)能將混合料連續(xù)噴敷到受噴面上,沖擊、擠壓到達(dá)密實(shí).噴射混凝土的施工方法有干濕兩種工藝：1.干噴工藝工藝流程各種材料不含水根據(jù)設(shè)計(jì)配比要求進(jìn)行干拌和一一拌和好的松散混凝土直接喂入通過(guò)機(jī)械或人工上料噴射機(jī)料斗一一由空壓機(jī)提供的壓縮空氣裹攜物料通過(guò)輸料管送到噴頭處一一在此處參加水與物料

3、混合一一在風(fēng)壓作用下噴射到受噴面上.2 .濕噴工藝工藝流程各種材料含水根據(jù)設(shè)計(jì)配比要求進(jìn)行充分?jǐn)嚢枰灰话韬秃玫幕炷林苯游谷胪ㄟ^(guò)機(jī)械或人工上料濕噴機(jī)的強(qiáng)力振動(dòng)料斗一一由空壓機(jī)提供的壓縮空氣裹攜物料通過(guò)輸料管輸送到噴頭處一一在此處參加速凝劑與物料混合一一在風(fēng)力作用下噴射到受噴面上.濕式混凝土噴射機(jī)主要優(yōu)點(diǎn)有四個(gè)：（1） .濕法：作業(yè)大大降低了機(jī)旁和噴嘴外的粉塵濃度,消除了對(duì)工人健康的危害.2生產(chǎn)率高.干式混凝土噴射機(jī)工作效率一般不超過(guò)5擴(kuò)/h.而使用濕式混凝土噴射機(jī)人工作業(yè)時(shí)可達(dá)10m'/h,采用機(jī)械手作業(yè)時(shí),那么可達(dá)20擴(kuò)/h.3回彈度低.干噴時(shí),混凝土回彈度可達(dá)15%50%.采用濕噴

4、技術(shù)回彈率可降低到10%以下.4濕噴時(shí),由于水灰比易于限制,混凝土水化程度高,故可大大改善噴射混凝土的品質(zhì),提升混凝土的勻質(zhì)性,而干噴時(shí),混凝土的水灰比是由噴射手根據(jù)經(jīng)驗(yàn)及肉眼觀查來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)的,混凝土的品質(zhì)在很大程度上取決于機(jī)手操作正確與否.噴射混凝土的主要特性如下：噴射混凝土的干縮比普通混凝土的大；噴射混凝土抗壓強(qiáng)度比基準(zhǔn)混凝土低；噴射混凝土與圍巖軸拉粘結(jié)強(qiáng)度比噴大板劈拉粘結(jié)強(qiáng)度低得多.噴射混凝土的抗凍性比普通混凝土的高；2 .噴射混凝土的目的本次混凝土配合比試驗(yàn)的目的是：提出滿足設(shè)計(jì)等級(jí)和相應(yīng)施工技術(shù)規(guī)范中有關(guān)混凝土的耐久性混凝土最大堿含量不大于3.0kg/m3;混凝土的耐蝕系數(shù)不得小于0

5、.9、抗?jié)B性、抗壓強(qiáng)度、抗蝕性等要求,同時(shí)應(yīng)滿足混凝土施工強(qiáng)度保證率、均質(zhì)性指標(biāo)及和易性要求.并結(jié)合試驗(yàn)和工地施工條件提出混凝土無(wú)論力學(xué)指標(biāo)的最優(yōu)配合比,確定施工過(guò)部位想要的濕噴混凝土施工工藝參數(shù).本工程采用的是濕噴法工藝,所使用部位為上躍3#隧道出口邊、仰坡支護(hù)噴射混凝土為C25噴射混凝土,3 .原材料的選擇和技術(shù)要求設(shè)計(jì)要求采用濕噴,為此,我們參考了許多相關(guān)實(shí)力,考慮到混凝土的品質(zhì)、經(jīng)濟(jì)性、滿足施工要求等方面,決定先從材料方面入手.(1) .水泥：噴射混凝土應(yīng)采用硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥,必要時(shí)可采用特種水泥；所以采用的水泥是：廣西魚峰水泥股份有BM責(zé)任公司生產(chǎn)的P.O42.5和興安海螺

6、水泥生產(chǎn)的P.O42.5;經(jīng)檢測(cè)各項(xiàng)指標(biāo)符合規(guī)定要求.(2) .細(xì)骨料：噴射混凝土所用細(xì)骨料細(xì)度模數(shù)應(yīng)大于2.5,含泥量應(yīng)不大于3%泥塊含量不應(yīng)大于0.5%;由于砂子過(guò)粗,會(huì)增加混凝土回彈量,砂子過(guò)細(xì),會(huì)使混凝土干縮增大；采用的是三江斗江下余砂場(chǎng)生產(chǎn)的機(jī)制砂；經(jīng)檢測(cè)各項(xiàng)指標(biāo)符合要求.(3) .石子：卵石或碎石均可,以卵石為好,卵石對(duì)設(shè)備磨損小,也不易造成管路堵塞,為減少回彈,卵石粒徑不宜大于16mm,亦不宜小于5mm,當(dāng)使用短纖維時(shí),最大粒徑不宜大于10mm,并宜采用連續(xù)級(jí)配；不得采用含有活性二氧化硅的石材做骨料,以免發(fā)生堿骨料反響；所采用的是貴廣鐵路六經(jīng)部5-5碎石場(chǎng)加工廠生產(chǎn)的510mm碎

7、石,經(jīng)檢測(cè)各項(xiàng)指標(biāo)符合要求.(4) .水：噴射混凝土用水要求與普通混凝土相同,不得使用污水、PH值小于4的酸性水、含硫酸鹽按SO4計(jì)超過(guò)水重1%的水及海水；(5) .速凝劑：速凝劑應(yīng)采用質(zhì)量穩(wěn)定的產(chǎn)品,具與水泥應(yīng)有良好的相容性,性能指標(biāo)應(yīng)符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定,速凝劑摻量不宜大于水泥用量的5%;使用速凝劑的主要目的是使噴射混凝土速凝快硬,減少回彈損失,預(yù)防噴射混凝土因重力作用所引起的脫落,提升它在潮濕環(huán)境中的適應(yīng)性能,適當(dāng)加大一層噴射厚度和縮短噴射層間的間隔時(shí)間.通常采用液體速凝劑,滿足初凝時(shí)間不遲于5分鐘,終凝時(shí)間不遲于10分鐘,24小時(shí)后的強(qiáng)度不小于10MPa,采用的是北京金盾建材液體速凝劑；

8、也可以根據(jù)需要摻入其他外加劑,其摻量通過(guò)試驗(yàn)確定.(6) .減水劑：噴射混凝土中參加少量的減水劑,可在保持混凝土流動(dòng)性的條件下顯著地降低水灰比,提升混凝土強(qiáng)度,減少回彈,并明顯地增強(qiáng)其不透水性和抗凍性；4,濕噴混凝土配合比設(shè)計(jì)思路噴射混凝土的配合比不同于普通混凝土的配合比,需要根據(jù)其施工工藝來(lái)選擇,主要講述噴射混凝土濕噴法的配合比的設(shè)計(jì)方法；濕噴混凝土的配合比是根據(jù)混凝土和易性坍落度815cm和混凝土強(qiáng)度條件進(jìn)行試驗(yàn)確定.為了減少回彈量需要較高的砂率,砂率增加意味著集料的總面積增加,這就要求用更多的水泥來(lái)包裹集料外表,以滿足噴射混凝土的強(qiáng)度要求,水泥用量越大,噴射混凝土就越容易干縮、開(kāi)裂,同時(shí)

9、本錢也增加.因此首先確定水泥用量,根據(jù)經(jīng)驗(yàn)水泥用量不宜小于400kg/m:其次確定砂率,宜選用中粗砂,砂率宜為45%-55%,砂率過(guò)高或過(guò)低易造成堵管,再次確定水灰比,水灰比宜為0.4-0.5,水灰比過(guò)小會(huì)產(chǎn)生粉塵,回彈量大,粘結(jié)力低,噴層會(huì)產(chǎn)生干斑,砂窩等現(xiàn)象,水灰比過(guò)大會(huì)造成強(qiáng)度低、速凝效果差,噴層流淌、滑移、坍落等現(xiàn)象,另外要注意根據(jù)施工環(huán)境的溫度,周圍巖壁類別、施工隊(duì)伍的施工水平做相應(yīng)的調(diào)整.5,混凝土配合比試驗(yàn)1,混凝土配制強(qiáng)度根據(jù)<<普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程>>JGJ55-2021的規(guī)定.混凝土的配制強(qiáng)度為：fcu,o>fcu,k+1.645o-式中：

10、fcu,o-混凝土配制強(qiáng)度MPafcu,k-混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度MPaT-混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差MPa故：fcu,o=25+1,645*4=31.62,選擇粗集料最大粒徑粗集料的最大粒徑不得大于噴射及輸料管道最小斷面直徑的1/32/5,亦不宜超過(guò)一次噴射厚度的1/3.噴射機(jī)管內(nèi)直徑為76mm.Dm=76*1/3=25,33>16mm粗骨料選定為貴廣鐵品&六經(jīng)部自產(chǎn)碎石5-5碎石加工廠加工的5-10mm碎石.(3) .水灰比按下式計(jì)算W/C=(aa.fb)/(fcu,o+oa.ab.fb)=(0.53*53.6)/(31.6+0.53*0.2*53.6)=0.62根據(jù)工程實(shí)際需求,最終選定水灰

11、比為：0.44(4) .用水量確定為205Kg/m3(5) .每立方米混凝土水泥用量()mbo=mwo/(w/c)=205/0.44=466(kg/m3)(6) .砂率：經(jīng)過(guò)試驗(yàn)確定砂率為0.5(7) .粗細(xì)骨料用量確定：假定每立方米混凝土拌合物的質(zhì)量為2366,根據(jù)公式可以得出骨料之和為：Mfo+Mco+Mgo+Mso+Mwo=McpMgo+Mso=Mcp-(Mfo+Mco)=2366-469-205=16920s=Mso/(Mgo+Mso)0.44=Mso/1092Mso(細(xì)骨料)=0.5*1692=846Mgo(粗骨料)=1692-Mso=846(8) .速凝劑的摻量噴射混凝土中摻入適宜

12、的速凝劑,是加速混凝土凝結(jié)硬化,預(yù)防混凝土流淌和脫落,減少混凝土回彈的重要技術(shù)舉措之一,但摻速凝劑不是摻量多就好,大局部速凝劑都會(huì)使混凝土強(qiáng)度下降20%50%;試驗(yàn)室根據(jù)速凝劑廠家推薦的劑量進(jìn)行摻入試驗(yàn),當(dāng)噴射混凝土中速凝劑摻量較大時(shí),混凝土凝結(jié)硬化過(guò)快,造成回彈率增大,因此速凝劑JD-12型液體速凝劑采用4%外摻.6 .確定混凝土配合比依據(jù)以上計(jì)算過(guò)程,設(shè)計(jì)水灰比上下浮動(dòng)0.3,確定配合比分別為:水灰比水泥砂子碎石水速凝劑0.41500814847205200.4446984684620518.760.4743688084520517.441.配合比過(guò)程總結(jié),水泥用量,水用量的調(diào)整,在工地現(xiàn)

13、場(chǎng),試噴時(shí)采用噴大板切割法,既在450mm*350mm*120mm的模板內(nèi)噴入混凝土,然后將外表輕輕抹平,24小時(shí)后拆模,切取100mm*100mm*100mm的試件,依次分別留樣7天和28天試件.能夠滿足設(shè)計(jì)強(qiáng)度的水灰比、適宜的水泥用量的配合比為最正確混凝土配合比,確定上躍3#隧道出口高邊坡防護(hù)C25濕噴混凝土水泥最正確用量為469Kg/m3.7 .結(jié)束語(yǔ)噴射混凝土在隧道工程施工中使用已經(jīng)很普遍,應(yīng)用也很廣；噴射混凝土配合比的設(shè)計(jì)與普通混凝土配合比的設(shè)計(jì)不同,區(qū)別比擬大,但也有相同點(diǎn).噴射混凝土的配合比在根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求設(shè)計(jì)的情況下,還必須符合施工現(xiàn)場(chǎng)對(duì)噴射混凝土的要求：滿足噴射的掌子面和回彈率的要求,隨時(shí)進(jìn)行適當(dāng)?shù)奈⒄{(diào)整：如材料含水率的變化,骨料級(jí)配的變化.所以噴射混凝土配合比必須根據(jù)實(shí)際情況認(rèn)真做好配合比設(shè)計(jì),不但要考慮噴射混凝土質(zhì)量,而且還要做到經(jīng)濟(jì)性和滿足施工現(xiàn)場(chǎng)要求.設(shè)計(jì)依據(jù)1、<<鐵路混凝土工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)>>