噴射混凝土摻硅灰配合比設(shè)計(jì)與質(zhì)量控制

孫 超

（中鐵二十二局集團(tuán)第一工程有限公司第二項(xiàng)目部， 黑龍江 哈爾濱 150000）

0 引言

隨著科學(xué)技術(shù)水平的飛速進(jìn)步，在施工行業(yè)中也在不斷應(yīng)用新技術(shù)、新材料，從而有效促進(jìn)了施工效率和質(zhì)量的提升。但是，在隧道項(xiàng)目的施工作業(yè)中，采用的普通噴射混凝土雖然可以有效解決厚度等問(wèn)題，但是卻也帶來(lái)的新的不足，例如，回彈量過(guò)大、強(qiáng)度不足等。而在噴射混凝土中摻加硅灰的方法則可以對(duì)以上問(wèn)題進(jìn)行有效的控制和解決，為隧道項(xiàng)目的的高質(zhì)高效施工提供了有效的便利。

1 噴射混凝土摻硅灰簡(jiǎn)介

所謂、噴射混凝土摻硅灰指的是在噴射混凝土中加入硅灰，以此來(lái)提升噴射混凝土的性能，以更好的保證施工質(zhì)量。硅灰是在冶煉硅鐵合金時(shí)，通過(guò)煙囪所排出的粉塵，經(jīng)過(guò)收集整理后，以無(wú)定型二氧化硅為主要成分的粉體材料，與水泥相比，粒度更細(xì)，表面積更小。在噴射混凝土中加入硅灰，主要可以提高混凝土的強(qiáng)度和耐久性，摻有硅灰的噴射混凝土拌合物具有更好的可泵性，這樣可以更好的降低混凝土的回彈量。

2 摻硅灰噴射混凝土的配比設(shè)計(jì)方法與控制要點(diǎn)

噴射混凝土的制作配合比與普通的混凝土存在明顯的差異，必須要根據(jù)施工的實(shí)際需求來(lái)進(jìn)行原料的選擇。本文所述的噴射混凝土的制作配比僅適用于隧道的施工作業(yè)。

回彈量是隧道項(xiàng)目施工中混凝土作業(yè)需要考慮的問(wèn)題，為了有效控制回彈量，需要較高的砂率，提高砂率就需要更多的集料面積，這就意味著需要使用更多量的水泥將集料的表面包裹起來(lái)，這樣才能符合噴射式混凝土的作業(yè)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)。如果使用的水泥量越大，則噴射混凝土出現(xiàn)干縮、開(kāi)裂問(wèn)題的可能性就會(huì)增大，并且會(huì)使得施工成本得到明顯增加。所以，確定水泥用量是首要問(wèn)題。根據(jù)以往的施工經(jīng)驗(yàn)，水泥用量一般控制在300-450kg/m3的范圍最為適宜。其次是要明確砂率，最好選擇粗砂或中砂，砂率控制在45%一55%的范圍為宜，如果砂率處于過(guò)高或過(guò)低的狀態(tài)，容易導(dǎo)致堵管現(xiàn)象的出現(xiàn)。然后對(duì)配合比進(jìn)行確定，一般而言，水灰比應(yīng)控制在0.40-0.50 的范圍，如果水灰比過(guò)小，就會(huì)出現(xiàn)大量的粉塵，回彈量、粘結(jié)力會(huì)得不到合格的控制，噴層也會(huì)出現(xiàn)大量的干斑、砂窩等問(wèn)題，如果水灰比過(guò)大，則會(huì)導(dǎo)致混凝土強(qiáng)度達(dá)不到施工要求，速凝效果不佳，噴層會(huì)出現(xiàn)流淌、滑移、坍落等不良問(wèn)題。此外，必須要對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的溫度進(jìn)行嚴(yán)密的關(guān)注，根據(jù)周圍巖壁的類型、施工能力等因素進(jìn)行合理的調(diào)整。采用摻硅灰的方法來(lái)設(shè)計(jì)噴射混凝土配合比，在隧道項(xiàng)目的施工作業(yè)中具有以下優(yōu)勢(shì)：第一，具有較低的堿腐蝕性；第二，性能表現(xiàn)優(yōu)秀且坍落度損失低；第三，控制回彈量的效果更佳；第四，早期強(qiáng)度和后期強(qiáng)度均能保持在較高的水平；第五，具有更加持久的耐受性。

1.制作材料和配合比控制要求

本人目前在昆楚高速公路項(xiàng)目TJ-5 標(biāo)工地試驗(yàn)室工作，標(biāo)段承建2 條雙洞隧道，分別為大坪地隧道和和平隧道，隧道總長(zhǎng)度約8900m，因云南地區(qū)天然砂較少，所以現(xiàn)場(chǎng)使用的是機(jī)制砂，項(xiàng)目初期隧道掌子面進(jìn)行濕噴法初期支護(hù)施工時(shí)，經(jīng)常出現(xiàn)拱部或邊墻大面積坍落和回彈量大的問(wèn)題，一般回彈量為12-16%，首先質(zhì)量難以保證，還對(duì)項(xiàng)目造成經(jīng)濟(jì)損失，在多次出現(xiàn)類似問(wèn)題后，項(xiàng)目部決定通過(guò)重新設(shè)計(jì)新的噴射混凝土配合比，并摻用硅灰，這次通過(guò)多次試配得到了幾個(gè)結(jié)果，在硅灰摻量過(guò)大時(shí)，加上機(jī)制砂石粉含量偏大，會(huì)使混凝土在出站后短時(shí)間出現(xiàn)坍落度損失快的現(xiàn)象，但摻用的硅灰過(guò)少時(shí)，混凝土粘稠度效果不明顯，雖然回彈量有所降低，但沒(méi)有設(shè)計(jì)出最佳效果，最后使用硅灰6%的摻量，和易性達(dá)到了最佳狀態(tài)，現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)回彈量可有效控制在8%以下，且28 天混凝土試件抗壓強(qiáng)度滿足試配強(qiáng)度的要求，配制出新的C25 噴射混凝土，所用材料有水泥為P.O 42.5 低堿普通硅酸鹽水泥，砂為粗砂，碎石為4.75-9.5mm 碎石，硅灰為加密性硅灰，摻量為水泥用量的6%，減水劑為聚羧酸系高性能減水劑，摻量為水泥用量的0.8%，速凝劑為無(wú)堿速凝劑，摻量為水泥用量的6%，水為地下水。混凝土坍落度為140-180mm。

5-1、混凝土試配強(qiáng)度

fcu.0=（fcu.k+1.645×σ）

=（25+1.645×5.0）=33.2MPa

fcu.0—混凝土配制強(qiáng)度；fcu.k—混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度；σ—混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差，取5.0。

5-2、確定水膠比及膠凝材料用量:

fce=44.5MPa（28 天實(shí)測(cè)抗壓強(qiáng)度）

aα 、bα —回歸系數(shù)，碎石砼aα 取0.53，bα 取0.20；

k1噴射砼密實(shí)度系數(shù)取1.1 ；k2速凝劑強(qiáng)度影響系數(shù)取1.05 ； 根據(jù)實(shí)際試配確定水膠比為0.44，滿足要求。

2、用水量及砂率的選定：mw（試配）=265kg/m3

摻聚羧酸系高性能減水劑，本批減水劑減水率試驗(yàn)結(jié)果為28% 摻減水劑后的用水量為：

mw=265×（1-28%）=191kg/m3

根據(jù)JGJ/T 372-2016《噴射混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》、GB 50086-2015《巖土錨桿與噴射混凝土支護(hù)工程技術(shù)規(guī)范》及試配取砂率ρs=50%。

3、確定摻和料及水泥的用量：

根據(jù)JGJ 55-2011《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》

4、確定外加劑的用量：m外=434×0.8%＝3.47 kg/m3

5、確定速凝劑用量：m速=434×6.0%＝26.0 kg/m3

6、確定硅灰用量：m硅=434×6.0%＝26.0 kg/m3

7、骨料用量：

混凝土單位容重取2300kg/m3

因?yàn)椋害裺=ms0/（ms0+mG0） 、 m總=mw0+ mc0+ ms0+mg0+mgh0

本文正式基于上述背景，首先分析了南方電網(wǎng)范圍內(nèi)雷擊共塔線路引起雙極閉鎖的物理過(guò)程，在此基礎(chǔ)上，以±800 kV滇西北至廣東特高壓直流輸電線路工程為例，研究了共塔線路的反擊和繞擊耐雷性能，并與獨(dú)立架設(shè)直流線路進(jìn)行對(duì)比，最后討論了幾種降低共塔線路雙極閉鎖風(fēng)險(xiǎn)的措施，為滇西北至廣東特高壓直流輸電線路工程共塔線路建設(shè)提供參考。

所以：ms0=838kg，mG0=837kg

8、確定基準(zhǔn)配合比為：

水泥 ：砂：碎石：外加劑：速凝劑：硅灰：水

1 ：1.93 ：1.93 ：0.008 ：0.06：0.06：0.44

3 摻硅灰的噴射混凝土在施工中具備的優(yōu)勢(shì)

1.摻硅灰的噴射混凝土的作業(yè)方法是機(jī)器旁邊和噴嘴外出現(xiàn)的大量粉塵得到了有效的降低，有利于保障施工人員的身體健康。

2.施工效率更高。使用干式和濕式混凝土噴射機(jī)進(jìn)行作業(yè)，作業(yè)時(shí)間分別達(dá)到了5 礦/h 和10 礦/h 的效率，而采用人工式機(jī)械作業(yè)，則能夠達(dá)到20 礦/h。

3.具有更低的回彈度。采用干噴式作業(yè)時(shí)，混凝土的回彈度能夠達(dá)到15%-50%，而采用濕噴式作業(yè)，回彈量可以控制在10%以下。

4.采用濕噴式作業(yè)時(shí)，水灰比的控制效果更佳，混凝土水化程度更高，因此，就能夠更好的確保噴射混凝土的作業(yè)質(zhì)量，讓混凝土的性能更加均勻；而采用干噴式作業(yè)時(shí)，混凝土的水灰配比需要依靠人工的主觀經(jīng)驗(yàn)來(lái)進(jìn)行判斷和調(diào)整，從而無(wú)法有效保證混凝土的質(zhì)量。

4 結(jié)束語(yǔ)

噴射混凝土摻硅灰配合比設(shè)計(jì)和質(zhì)量把控對(duì)于噴射混凝土的應(yīng)用效能具有重要影響和作用，其配比設(shè)計(jì)和質(zhì)量把控已經(jīng)成為諸多工程研究之重點(diǎn)，是工程質(zhì)量?jī)?yōu)化的重要影響因素。相關(guān)人員更加需要結(jié)合工程實(shí)際情況合理配制噴射混凝土摻硅灰，實(shí)現(xiàn)工程質(zhì)量的再提升。