初期支护喷射混凝土(湿法)配合比设计与施工的探讨

初期支护喷射混凝土(湿法)配合比设计与施工的探讨

摘要：随着我省高速公路的快速发展，山岭隧道日益增多，作为保证施工安全的喷锚初期支护就显得十分重要。本文结合宁波穿山好思房公路工程第2合同段隧道初期支护工程为例，对湿法喷射C25喷射混凝土配合比举例说明。

关键词：初期支护喷射混凝土湿法配合比施工

Abstract: with the rapid development of our province highway, mountain tunnel increase, as a guarantee construction safety of spray anchor primary support becomes very important. Combining with the ningbo wear mountain good think room highway engineering contract section 2 primary support tunnel project for example, wet methods of injection C25 jet concrete proportions for example.

Keywords: primary support sprayed concrete mixing wet law construction

1 原材料的选用

1. 1水泥

应优先选用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，本例选用宁波海螺牌P.O42. 5普通硅酸盐水泥。

1. 2骨料

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2. 5，含水率宜控制在5%～7%。本例粗集料采用宁波港盛石材0～16mm连续级配碎石，其压碎值为10. 0% ；细集料采用福建中砂，细度模数为2.96。

1. 3速凝剂

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。本例选用安徽巢湖亨通生产的SL-D型速凝剂，推荐掺量为水泥用量的5%。

1. 4水

混凝土用水应符合工程用水的有关标准。不得使用污水及PH值小于4的酸性水和含硫酸盐量按 计算超过混合用水重量1%的水。本配合比采用生活用水。

2 喷射混凝土（湿法）配合比设计的基本要求

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，又要兼顾到工艺等要求。一般应满足以下几方面:

满足设计强度要求；回弹量少、粉尘少、粘附性好、密实，且能满足施工要求，输料顺畅，不发生堵管等。

3 喷射混凝土（湿法）配合比设计参数对施工的影响

湿法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、水胶比以及坍落度等。

3. 1 水泥用量控制

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。当受喷面为有水地段时，应调整配合比，适当增加水泥用量。本例因围岩面潮湿、局部有渗水，水泥用量为452kg/m3。

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。采取湿法喷射施工时，水泥与砂、石之重量比宜为1：3. 5～1：4. 0。本例灰骨比为水泥∶砂∶石子= 1：2.00：1. 63。

3. 3 砂率控制

根据施工经验，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，要达到相应坍落度和流动性，水泥用量也要加大，既不经济也会使混凝土收缩增大。

3. 4 水胶比

湿法喷射施工水灰比宜控制在0. 42～0. 50。水灰比的大小影响喷射混凝土回弹率和强度。水胶比过大，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。湿法施工时水胶比可以准确控制。

3. 5 坍落度

坍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，坍落度宜控制在80～120mm。实践证明坍落度在该范围内喷射混凝土回弹率最低。

4 喷射混凝土（湿法）配合比设计

喷射混凝土（湿法）配合比一般采用经验公式和施工技术规范相结合的方法来确定。

第一步是依据喷射混凝土的要求提出基准配比，第二步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。

4.1确定试配强度( fcu,0 )

fcu,0 ≥fcu,k + 1.5σ= 25 + 1. 5 ×5 = 33. 2 (MPa)

稠度：按《普通混凝土配合比设计规程》及施工要求要求选定坍落度为80-120mm。

集料最大粒径：按《公路隧道施工技术细则》选定为16mm。

确定水泥实际强度：经试验得出该水泥取富余系数1.13,

fce=rc×fce,g=1.13×42.5=48.0MPa

4.2计算水胶比(W /C)

W /C =αa×fce/（fcu,0 +αa ×αb×fce）= (0. 46×48.0) / (33. 2 + 0. 46×0. 07×48.0) = 0.

考虑到水胶比需符合混凝土耐久性要求，根据经验取W/C=0.52。

单位用水量(mw0 )根据坍落度为80-120mm，mwo= 235 kg。

胶凝材料用量(mco )和速凝剂用量(m速)mco = mwo/w/c=235/0.52 =452 kg；

m速= 452 ×5% = 17. 76 ( kg)

选定砂率：依据喷射混凝土的技术要求计算式中砂率，取βs = 55%。

集料用量（质量法）：mco +mgo +mso +mwo=mcp (1)

βs =mso/（mgo+mso）×100% (2)

设每立方米混凝土拌和物的假定重量为2350kg，将(1) 、(2)式合并化简即可得:

ms0 =902 kg

mg0 =738 kg

4. 3 计算初步理论配合比：

4.3.1 基准配合比

水泥：砂：碎石：水：速凝剂（W /C = 0. 52）=452：902：738：235：22.6=1：2.00：1.63：0.52：0.05

在用水量不变的前提下，增加或减少水胶比0.02，相应增加或减少砂率1%

4.3.2 水泥：砂：碎石：水：速凝剂（W /C = 0. 50）=470：876：746：235：23.5=1：1.86：1.59：0.50：0.05

4.3.3 水泥：砂：碎石：水：速凝剂（W /C = 0. ）=435：928：730：235：21.8=1：2.13：1.68：0.：0.05

4.4 现场调整工作性，提出基准配合比：通过试配，坍落度为85mm，表观密度2350kg/m3，符合工作性要求，和易性良好。

5 喷射混凝土质量检测

5.1 标准试块法

5.1.1 检查喷射混凝土抗压强度所需的试块应在施工中抽取制取。每50～100m3混合料或混合料小于50m3的工程，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。

5.1.2 检查喷射混凝土的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

为敞开状。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。

5.2 现场取芯法（取芯步骤略）

本工程采用100mm直径的钻筒，厚径比为1：1，每组试块不得少于3个，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。

6 结束语

在进行配合比设计时，应对配合比主要参数进行分析，掌握参数变化对施工的影响，还应了解施工工艺、施工设备、条件、习惯等对配合比的影响和要求；经综合考虑、现场调整后设计出既能保证施工质量，又能满足设计技术要求的喷射混凝土配合比。所用的原材料必须满足施工技术规范的要求。喷射混凝土属于轻质混凝土，其密度不宜过大。通过合理的配合比设计及有效的控制措施，本例喷射混凝土质量优良，施工回弹率控制在边墙10%～15%，拱部小于20%。喷大板切割法混凝土试件标养28d抗压强度均大于25.0MPa。取芯可作为现场控制的手段使用。