水電站噴射混凝土的配合比的優(yōu)化設(shè)計(jì)

1、水電站噴射混凝土的配合比的優(yōu)化設(shè)計(jì)摘要：文章以水電站噴射混凝土的配合比的優(yōu)化設(shè)計(jì)研究為對(duì)象，經(jīng)過(guò)施工經(jīng)驗(yàn)和相關(guān)試驗(yàn)，對(duì)膠骨比、砂率、水灰比、速凝劑進(jìn)行了相關(guān)的研究，最后得出了各物料的最佳使用量，為保證工程質(zhì)量，發(fā)揮工程的經(jīng)濟(jì)效益提供了數(shù)據(jù)支撐。關(guān)鍵詞：水電站 噴射混凝土 配合比 優(yōu)化設(shè)計(jì)只有對(duì)水電站噴射混凝土配合比進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，才能提高施工效率，保證工程的質(zhì)量，彰顯噴射混凝土施工施工方便、經(jīng)濟(jì)效益高、安全性能好的特點(diǎn)。1 配合比的設(shè)計(jì)在工程中，必須選擇塑性大、粘結(jié)力強(qiáng)的噴射混凝土，這樣才能保證工程的質(zhì)量和使用壽命。所以，不管是采取干噴方式還是濕噴方式，設(shè)計(jì)拌和料的配合比時(shí)必須滿足以下條件，首先

2、是向上噴射時(shí)要噴射到設(shè)計(jì)的厚度，同時(shí)不能有回彈量；其次是在4-8小時(shí)內(nèi)強(qiáng)度具備對(duì)地層變形的控制能力；再次是當(dāng)速凝劑的用量達(dá)到了早期強(qiáng)度和可噴性的要求時(shí)，強(qiáng)度必須達(dá)到28天以上，耐久性必須良好；最后是在工程施工時(shí)噴射管道不發(fā)生堵塞。1.1膠骨比膠骨比是指噴射混凝土中的水泥和骨料的比例。噴射混凝土的水泥原料是硅酸鹽水泥和普通的硅酸鹽水泥，選擇要求是必須選擇級(jí)別大于42.5級(jí)。如果水泥的用量偏少，那么回彈量就會(huì)增大，初期強(qiáng)度的增長(zhǎng)也不快；如果水泥用量偏多，施工過(guò)程中就會(huì)有大量的粉塵產(chǎn)生，使施工條件變惡劣，并且混凝土經(jīng)過(guò)硬化后，收縮量也會(huì)增大?；炷潦湛s值的大小與所使用原材料的性能和配合比有著密切的關(guān)

3、系。如果水泥的用量和用水量都增加，那么混凝土就會(huì)有很大的收縮變形。這時(shí)就要在漿體中摻入骨料，這樣可以限制水泥漿體發(fā)生體積變化，進(jìn)而避免了水泥漿體積發(fā)生收縮變形?；炷潦湛s變化情況與其配合比二者存在以下的關(guān)系：在這個(gè)關(guān)系式中Sp代表水泥石的收縮變形，Sc代表混凝土的收縮變形，Vp代表骨料的體積，Vc代表水泥的體積，K取值在1.5-3.1之間，是一個(gè)材料常數(shù)，與水灰比、骨料粒徑大小及其他因素相關(guān)。1.2砂率所謂砂率是指砂子在所用粗細(xì)骨料中占到的百分比，砂率能對(duì)噴射混凝土的施工性能即混凝土的力學(xué)性能產(chǎn)生一定的影響。對(duì)砂率的試驗(yàn)研究結(jié)果見表1。有表1我們可以得知，當(dāng)砂率小于40%時(shí)，盡管水泥用量比較小

4、，但是回彈損失大，而且管路還容易堵塞，當(dāng)砂率在40-50%之間時(shí)，同樣是管道容易堵塞，當(dāng)砂率在50-60%之間時(shí)，雖然水泥的用量看起來(lái)稍微大一些，但是回彈損失較小，管路不易堵塞，混凝土強(qiáng)度也比較大，混凝土收縮較小。當(dāng)砂率大于60%時(shí)，不但增加了水泥的用量，而且混凝土的強(qiáng)度也有所降低，混凝土的收縮也比較大，盡管管路不易堵塞，回彈損失較小，也比不上砂率在60%的綜合性能。表1 砂率對(duì)噴射混凝土性能的影響性能砂率40-50%50-60%60%回彈損失大較大較小較小管路堵塞易容易不易不易水泥用量小較小較大大混凝土強(qiáng)度高較高較高低混凝土收縮小較小較小較大備注干噴試驗(yàn)1.3水灰比影響噴射混凝土強(qiáng)度大小的另

5、外一個(gè)因素是水灰比。通過(guò)我們的試驗(yàn)可以知道，在水灰比等于0.2時(shí)，水泥難以獲得充足的水分使水泥水化，水泥硬化后，有相當(dāng)一部分的沒有水化的水泥質(zhì)點(diǎn)，存在非常大的回彈的問題；在水灰比等于0.4時(shí)，水泥能與合適的水分相互水化，并且水泥經(jīng)過(guò)硬化后有緊密的質(zhì)地結(jié)構(gòu)；在水灰比等于0.6時(shí)，因?yàn)樗殖^(guò)了一定的限制，經(jīng)硬化后的水泥結(jié)構(gòu)會(huì)形成一些毛細(xì)孔結(jié)構(gòu)，質(zhì)量也是不好的。因?yàn)槭褂酶煞▏娚浠炷吝M(jìn)行工程施工，一開始不能給出定拌合料的準(zhǔn)確水灰比，水量的調(diào)節(jié)完全依靠噴射操作人員在機(jī)械的噴嘴處進(jìn)行調(diào)節(jié)。依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果，若果噴射混凝土的表面有流淌、拉裂、滑移的情況的發(fā)生，則說(shuō)明水灰比大于設(shè)計(jì)的比值；若果噴射混凝土的

6、表面有干斑和砂窩，混凝土粘結(jié)不牢，工程施工時(shí)粉塵量大，混凝土的回彈量也小的情況發(fā)生，則說(shuō)明水灰比小于設(shè)計(jì)值。工程施工中，當(dāng)水灰比的比值在0.4-0.5之間時(shí)，機(jī)械設(shè)備噴出的混凝土就會(huì)比較好，不但表面平整、顏色呈暗灰色，并且混凝土存在光澤、回彈均較小，施工現(xiàn)場(chǎng)粉塵也不會(huì)多。1.4速凝劑在工程施工過(guò)程中，使用速凝劑主要是為了提高噴射混凝土使用早期的強(qiáng)度，這樣碰面就能迅速與混凝土緊密的結(jié)合在一起，這樣結(jié)合后的混凝土就不會(huì)因重力作用而脫落下來(lái)。大大提高了混凝土在潮濕環(huán)境下或含水層中的適應(yīng)能力，從而大大增加了噴層的厚度，也大大縮短了噴射層之間的時(shí)間間隔，同時(shí)也使回彈的損失大大減小。關(guān)于對(duì)速凝劑相容性的試

7、驗(yàn)研究及速凝劑的最佳用量試驗(yàn)研究，要參照水工混凝土外加劑技術(shù)規(guī)程（DL/T5100-1999）的相關(guān)規(guī)定?；炷林袚饺胨倌齽┧鄡魸{的性能要求和水泥砂漿的性能要求見表2。表2 摻速凝劑水泥凈漿及水泥砂漿的性能要求單位：min、Mpa、%凈漿凝結(jié)時(shí)間水泥砂漿速凝劑初凝終凝ld抗壓強(qiáng)度28d抗壓強(qiáng)度比細(xì)度(篩余)含水率7742一般在如下的情況下使用速凝劑：工程要求凝結(jié)的速度要快，噴施混凝土的厚度要盡快滿足設(shè)計(jì)厚度的要求；工程有早期強(qiáng)度的要求；作業(yè)的方式是仰噴；滲漏水要求封閉。速凝劑的使用多少與混凝土的噴射位置、工程的施工地點(diǎn)的溫度大小、施工時(shí)噴面的狀態(tài)、混凝土的噴射方法、工程對(duì)凝結(jié)時(shí)間的設(shè)計(jì)要求有

8、直接關(guān)系，還與對(duì)噴射混凝土的早期強(qiáng)度大小要求及28d抗壓強(qiáng)度大小要求相關(guān)。我國(guó)生產(chǎn)的大多數(shù)速凝劑影響著混凝土的強(qiáng)度大小，而且有相當(dāng)一部分還會(huì)降低混凝土的強(qiáng)度，所以要嚴(yán)格控制速凝劑的使用量。根據(jù)相關(guān)的工程施工經(jīng)驗(yàn)，紅星一型、711型和堯山型這三個(gè)型號(hào)的速凝劑的使用量一般占到水泥重量的2.5-4；而782型這種型號(hào)的速凝劑的使用量一般占到水泥重量的6-8。2施工效果研究通過(guò)噴射混凝土的配合比進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，不但使噴射混凝土的施工速度得到了加快，而且同時(shí)也使噴射混凝土的施工質(zhì)量大大提高，有效控制了成本，也顯著提高了經(jīng)濟(jì)效益。但在優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，研究采用干法進(jìn)行工程施工，操作人員是依靠對(duì)進(jìn)水里量的調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)對(duì)水灰比的控制，所以，工程在進(jìn)行噴射混凝土的施工時(shí)，要滿足以下兩個(gè)要求，一是工程技術(shù)人員一定要加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)檢查，進(jìn)水量與混料的比例合適時(shí)，噴射的混凝土表面顏色有水銀色光澤，熟料的粘塑性非常好，是一團(tuán)緊接著一團(tuán)貼附于噴射面之上，也沒有大的回彈量；二是施工時(shí)要專門設(shè)置一個(gè)工程專用的水箱，這樣才能穩(wěn)定的水壓和持續(xù)的供水量，在這種情況下，分壓小于水壓。3小結(jié)通過(guò)對(duì)水電站噴射混凝土配合比的優(yōu)化設(shè)計(jì)，彰顯了噴射混凝土施工施工方便、經(jīng)濟(jì)效益高、安全性能好的特點(diǎn)，同時(shí)也大大提高了施工效率，保證了工程的質(zhì)量，明顯增加了水電站工程的經(jīng)濟(jì)效益。為相關(guān)的水利水電工程建設(shè)、國(guó)家公路工程建設(shè)和鐵路工程建設(shè)等