噴射混凝土的配合比設計淺析

胡小群

（昆山寶林新型建材檢測有限公司，江蘇 昆山215300）

0 引言

噴射混凝土是借助噴射機械，利用空氣或其他動力，將遇到配合比的水泥砂子石子以及外加劑等混合料通過噴槍噴射到受噴面上，在較短的時間內凝結成為密實均勻的混凝土。噴射混凝土是集運輸、澆注和振搗于一體，因其工序簡單，施工靈活、機動而被廣泛地應用在地下工程、邊坡加固支護、基坑護壁、建筑結構修復、隧道支護等工程中。

噴射混凝土按混凝土混合料在噴槍處的狀態分干噴、濕噴和潮噴混凝土。將混凝土拌合物輸送至噴槍處加壓噴出的混凝土稱為濕噴混凝土。干噴法是將水泥、砂子、碎石按配比用強制式攪拌機攪拌均勻，再投入到干式噴射機內用壓縮空氣輸送到噴槍處，加水混合后，以一定的壓力和距離噴射到受噴面上。濕噴工藝大大減少了噴射時的粉塵，但濕噴工藝設備復雜、費用昂貴。潮噴是介于干噴和濕噴之間的工藝，將骨料預加水，浸潤成潮濕狀，再加水泥拌合，從而降低上料和噴射時的粉塵。

噴射混凝土混凝土配合比設計應包括常規配合比設計和噴射混凝土現場試噴、調整兩個部分，兩個部分互為補充，缺一不可。

1 配制強度等級的確定

無錫軌道交通東站站區基礎設施配套項目錨桿噴射混凝土設計強度等級為C20，根據常規混凝土配制強度等級思路確定噴射混凝土配制強度等級，據公式：

fcu,o=fcu,k+1.645σ

式中，fcu,o——混凝土的施工配制強度，MPa；

fcu,k——混凝土的設計強度，MPa；

t——概率度系數，依據保證率選定，本例選保證率為90%對應的概率度系數1.28。

σ——混凝土強度標準差，選定為4.0MPa。

所以，本工程噴射混凝土配制強度等級 fcu,o=20+1.28*4.0=25.1（MPa）。

2 原材料的選擇

根據中交第一航務工程局有限公司工地現有的施工設備，采用干法噴射混凝土。所有該工程原材料的選定都是按照國家規范和行業規范的要求并結合無錫地區的實際情況選定的。

2.1 水泥的選定

水泥綜合考慮各方面的因素，經送我市政檢測中心檢測合格，選定了鑫匯牌P.C42.5水泥。該水泥技術指標如下表：

表1

2.2 砂子的選定

經多處調查、比較，選定了江西贛西的中砂。該砂的細度模數：2.6，顆粒級配：II區，泥塊含量：0.0%，含泥量：0.2%。

2.3 粗骨料的選定

粗骨料碎石的選定是根據噴射混凝土噴射機輸送管直徑的大小以及碎石的質量和價格來選定的。經多方比較，選用了鎮江王飛石礦廠生產的5-16mm連續粒級的碎石。該石子的技術指標見下表

2.4 速凝劑的選定

綜合考慮各方面的因素，選定江蘇博特新材料有限公司的SBTN1液體速凝劑（低堿性）。該速凝劑的技術指標見下表

表3

2.5 拌合用水

采用自來水。

3 噴射混凝土配合比的擬定

由于噴射混凝土施工工藝的特殊性，噴射混凝土配合比的設計與普通混凝土的配合比的設計不同：普通混凝土的配合比的設計可以直接根據JGJ55-2000的規定進行設計，而噴射混凝土的配合比要經過實際試噴來確定，同時，其參數的確定也有各自的要求。具體來講有以下三個方面的內容：

3.1 水泥的用量

根據GB50086-2001《錨桿支護技術規范》標準規定噴射混凝土，干噴工藝：灰骨比為1:4-4.5，水灰比為0.4-0.45，砂率為50%-60%。水泥用量太大不僅不經濟，而且太大的水泥用量也會導致混凝土硬化后的干縮量增大；水泥用量太小，會使噴射混凝土的回彈量增加，早期強度增長緩慢。根據工地現有的施工設備，采用干法噴射混凝土。綜合考慮，水泥用量定為 400kg、410kg、420kg。

3.2 砂率的選擇

由于噴射混凝土是靠噴射過程中水泥和骨料的相互碰撞、壓實形成的。為盡可能地利用沖擊能量，噴射混凝土的砂率要比普通混凝土的砂率要大。同時較大的砂率對混凝土粘聚性、工作性也有很大的影響。因此，在配合比設計時，我們依據規范要求，擬定50%、52%、55%三個砂率。

3.3 單位用水量的確定

噴射混凝土用水量是通過試噴確定的。噴射混凝土用水量是否適當是靠現場操作人員調整水閥開關的大小來實現的。當混凝土表面出現流淌、成塊拉裂或滑移時，應減少用水量；當混凝土表面出現干濕不一，附著性差，回彈量大時，應增大用水量。當混凝土表面即不出現干濕不一、又不流淌，此時，用水量最佳，用水量合適后，用水表計量用水量。

4 噴射混凝土配合比的調整

噴射混凝土配合比調整的目的就是使混凝土不僅滿足強度的需要，而且也要滿足施工工作性的需要。以不堵管、回彈少、附著性好的噴射混凝土配合比為最佳噴射混凝土配合比，同時還應注意環境保護。

4.1 用水量的調整

依據上述單位用水量確定的思想，我們在施工工地現場對擬定的噴射混凝土配合比的用水量進行試噴和調整，通過幾次試噴確定單方用水量為185kg。

4.2 砂率的調整

砂率的調整隨混凝土回彈量的大小而定。回彈量大時，應增加砂率。回彈量小時，應減少砂率。通過對擬定50%、52%、55%三個砂率混凝土試噴的實測、調整，最終確定最佳砂率為52%。

4.3 水泥用量的調整

在工地現場，采用噴大板切割法，即在450mm×350mm×120mm的模板內噴入混凝土，然后將表面輕輕抹平，第二天拆模，水養至28天，用切割機切去周邊，加工成100mm×100mm×100mm的試件.具體步驟如下：1）在噴射作業面附近將模具敞開一側朝下，以與水平成80°左右的夾角置于墻角，放置牢靠。2）現在模具外的邊墻上噴射，待操作正常后，將噴頭移至模具位置，由下而上逐層向模內噴滿混凝土。3）將噴滿混凝土的模具小心移至安全地方，用三角抹刀刮平混凝土表面。4）在隧道內潮濕環境中養護1天脫模，將混凝土大板移至試驗室，在標準條件下養護7天，用切割機切去周邊和上表面（底部可不切割）后，加工成100mm×100mm×100mm的試件。5）加工好的試件繼續在標準條件下繼續養護至28天進行強度試驗）。做7天、28天的試件強度試壓，能滿足設計強度的最小水泥用量的配合比為最佳混凝土。通過試壓，確定水泥用量為410kg時最佳。

表4

綜上所述，無錫軌道交通東站站區基礎設施配套項目錨桿噴射混凝土配合比確定如表4。

5 結束語

噴射混凝土在工程中被廣泛應用，其配合比的設計與普通混凝土配合比的設計有很大差別，不能按照普通混凝土配合比的設計方法來設計。噴射混凝土配合比的設計不僅要滿足混凝土強度、和易性的要求，而且要滿足施工工藝——噴射施工的需要，還要經濟合理、注重環境保護。因此，對噴射混凝土的設計要綜合考慮，以滿足設計和施工需要。我們為無錫軌道交通東站站區基礎設施配套項目開具的錨桿噴射混凝土配合比經過現場試噴、調整，滿足了施工的要求，獲得好評。

［1］GB50086-2001錨桿支護技術規范[S].

［2］JGJ55-2011普通混凝土配合比設計規程[S].