喷射混凝土配合比的设计与控制要点

 喷射混凝土的配合比不同于普通混凝土的配合比,需要根据其施工工艺来选择,主要讲述C,喷射混凝土潮喷法的配合比的设计方法。为了减少回弹量需要较高的砂率,砂率增加意味着集料的总面积增加,这就要求用更多的水泥来包裹集料表面,以满足喷射混凝土的强度要求,水泥用量越大,喷射混凝土就越容易干缩、开裂,同时成本也增加。因此首先确定水泥用量,根据经验水泥用量宜为375一450kg/m;,其次确定砂率,宜选用粗砂或中砂,砂率宜为45%一55%,砂率过高或过低易造成堵管,再次确定水灰比,水灰比宜为0.4-0.5,水灰比过小会产生粉尘,回弹量大,粘结力低,喷层会产生干斑,砂窝等现象,水灰比过大会造成强度低、速凝效果差,喷层流淌、滑移、坍落等现象,另外要注意根据施工环境的温度,周围岩壁类别、施工队伍的施工水平做相应的调整。
  研究超塑化剂、硅灰、无碱速凝剂和掺人火山灰或矿渣硅酸盐水泥的复合作用,用湿喷法生产高性能喷射混凝土(HPS)具有下列优点:(1)碱腐蚀性低;(2)工作性高和坍落度损失低;(3)回弹率低;(4)早期强度和后期强度高;(5)耐久性强。
  2.1 材料和配合比
  2.1.1 水泥
  高强硅酸盐水泥由于水化速度较快,用于做喷射混凝土性能一般优于混合水泥。火山灰和矿渣硅酸盐水泥具有耐久性高,水化热低,对裂缝自收缩和干缩有较好性能。火山灰水泥中可用35%粉煤灰替代硅酸盐水泥;矿渣水泥中可用50%矿渣取代硅酸盐水泥。
  2.1.2 硅灰
  使用加密硅灰以改善对基材的粘结力和减少集料回弹。
  2.1.3 超塑化剂
  使用市售的质量浓度为30%的液体淡基丙烯酸醋(CAE)为超塑化剂,生产水灰比为0.42一0.44,坍落度为210-220mm流动性混凝土。也可采用聚磺酸盐系高效减水剂。
  2.1.4 速凝剂
  用两种不同的市售速凝剂,一种常用速凝剂是硅酸钠(30%),另一种无碱速凝剂是以从(SO4),为主要成分的水溶液(60%),当使用后者时,由于无碱降低了在施工过程中碱性腐蚀的危险。
  2.1.5 集料
  使用细砂(0一4mm),粗砂(4一6mm),石子(6一8mm)三者的体积比为65%,30%,5%.
  2.1.6 混凝土配比
  配制两种未掺速凝剂的基准对比拌合物,它们的主要区别在于水泥品种(42.5火山灰水泥和42.5矿渣水泥)每种混凝土拌合30min,在喷嘴处加人不同的速凝剂(水玻璃或无碱速凝剂)的掺量分别为水泥量的8%-12%或6%一7%,
  2.2 试验结果
  由于使用超塑化剂,50min之内的坍落度损失可以忽略不计,这意味着在喷嘴处加人速凝剂之前坍落度损失可忽略不计,以可靠方式供给喷射设备的泵送混凝土的工作性能好,喷射混凝土产量可达20m3/h在规定超塑化剂掺量为1%一2%时,尽管矿渣水泥混凝土的W/C稍低于火山灰水泥混凝土,其初始坍落度(220mm)还是稍高于火山灰水泥混凝土坍落度(210mm)在无筋隧道内施工,由于复合有超塑化剂、硅灰和速凝剂,拌合物粘结性好,研究的所有喷射混凝土的回弹率仅仅为2%一3%.

  3、喷射混凝土养护措施
  养护是喷射混凝土施工中的一个重要环节,在正常养护条件下,混凝土强度随龄期延长而增大,其原因是由于胶凝材料的水断水化。而水化速度与环境温度和湿度有关,由于经常放炮和通风不良导致隧道内的温度较高,喷射混凝土周围的空气相对来说比较干燥,加上水化热引起的混凝土内部温度较高,将使其表面水分很快就蒸发掉,进而引起水石“毛细管”中水分继续蒸发。喷射混凝土中水泥与水接触的时间短且范围有限,与普通混凝土相比水泥水化的程度更低。喷射混凝土的凝结过程也是水泥进一步水化的过程,水泥的水化反应必须在有水的条件下才能发生,水泥水化因为水泥石缺少水分不能继续进行,还因毛细管引力作用在混凝土中引起收缩,此时的喷射混凝土强度还很低,收缩引起的拉应力将使混凝土开裂,破坏了混凝土结构,影响混凝土强度的继续增长,而且停止水化使水化物不能进一步向水泥石的毛细孔填充,还将影响混凝土的抗渗性。
喷射混凝土在隧道矿井施工中应用已经非常广泛,喷射混凝土的质量直接影响着结构受力、防护、耐久性等情况,所以对喷射混凝土施工,必须按质量控制系统的要求,通过各种措施强化质量意识,加强质量管理,制定操作规程,使喷射混凝土在隧道防护中发挥越来越重要的作用。江渝机械