早高强喷射混凝土配合比设计研究
喷射混凝土性能和配合比的试验研究
第25卷 第12期2003年12月武 汉 理 工 大 学 学 报JOURNAL OF W UHAN UN I VERSI T Y OF TECHNOLOG YV o l .25 N o.12 D ec .2003喷射混凝土性能和配合比的试验研究王 蒂1,廖卫东2,刘 强3(1.长安大学公路学院,西安710064;2.湖北武黄高速公路大修工程指挥部,武汉430074;3.湖北省公路工程咨询监理中心,武汉430051)摘 要: 针对桥梁加固用混凝土要求强度高且需要垂直喷射的特点,介绍了喷射混凝土的性能,并对喷射混凝土的配合比进行了试验研究。
研究结果表明,在喷射混凝土中掺入高性能复合外加剂,可显著提高喷射混凝土的性能,适合桥梁等建筑结构物的修复和加固。
关键词: 喷射混凝土; 性能特点; 配合比中图分类号: TU 528.53文献标识码: A文章编号:167124431(2003)1220053203收稿日期:2003206219.基金项目:湖北省科技攻关计划(2003AA 101C 76).作者简介:王 蒂(19742),女,助教,硕士.E 2m ail :hpm ing @vi p .sina .com喷射混凝土是借助于喷射机械将混凝土高速喷射到受喷面上凝结硬化而成的一种混凝土。
它一般采用较小的水灰比,且具有较高的强度和良好的耐久性,与砖、石、混凝土及钢材等有很高的粘结强度,喷射混凝土多用于修复因地震、腐蚀、超载、振动等原因引起的建筑结构损害。
同时,它的施工不受场地等条件的限制,工序简单,可与其他工种平行作业,施工速度快,工程质量可靠,是一种先进的施工方法。
由于喷射混凝土具有以上的特点,目前经常被用于结构物的修复和加固。
结合武黄大修的实际工程,对喷射混凝土性能和配合比进行了以下的试验研究。
1 原材料及实验方案在实验室中按照施工现场的施工工艺要求,对采用“干喷”施工工艺的喷射混凝土进行了2个方面的试验研究:1)喷射混凝土掺合料掺量对掺速凝剂水泥净浆凝结时间的影响试验研究;2)喷射混凝土配合比的试验研究。
喷射混凝土的配合比设计浅析
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喷射混凝土的配合比设计浅析
胡小 群 （ 昆 山宝林 新型 建材 检测 有 限公 司 ， 江苏 昆 山 ２ １ ５ ３ ０ ０ ）
【 摘 要】 本 文结合 无锡轨道 交通 东站站 区基础设施 配套项 目 锚杆 喷射 混凝土施 工， 就喷射 混凝土配合比这 一特种 混凝土 的配合 比设计提 出了简单 可行 的方法， 对 于指 导实际施 工有重要 意义。 【 关键词 】 喷射混凝 土； 配合 比； 试验 ； 调整
— —
根据 Ｇ Ｂ ５ ０ ０ ８ ６ — ２ ０ ０ １ 《 锚杆支护技术 规范》 标准规定 喷射混凝土 ， 干喷工 艺 ： 灰骨 比为 １ ： ４ — ４ ． ５ ， 水 灰 比为 ０ ． ４ — ０ ． ４ ５ ， 砂 率为 ５ ０ ％ 一 ６ ０ ％ 。 水 泥用量太大不仅不经 济． 而且太 大的水泥用量也会导致混凝土硬化后 的干缩量增大 ； 水 泥用量太小 ， 会使 喷射混凝土的 回弹量增加 ， 早期强 度增长缓慢 。 根 据工地 现有的施 工设备 ， 采用干法喷射混凝土 。 综合考 虑， 水泥用量定为 ４ ０ ０ ｋ ｇ 、 ４ １ ０ ｋ ｇ 、 ４ ２ ０ ｋ ｇ 。
０ 引言
Ｎ １ 液体速凝剂 （ 低碱性 ） 。该速凝剂 的技术指标见下表
表２
喷射混凝 土是借助喷射机械 ． 利用空气 或其他动力 ． 将遇 到配合 厂家 筛分析 最大粒径 针片状 含泥量 泥块含 母岩强 比的水泥砂子石子 以及外加剂等混合料通过喷枪喷射到受喷 面上 ． 在 （ ａ ｒ ｍ ） 含量％ （ ％） 。 量（ ％ ） ｉ 度Ｍ Ｐ ａ 较短的时 间内凝结成为密实均匀的混凝土 。喷射混凝土是集运输 、 浇 Ｉ 江 王 飞 石矿 厂 ５ ～ １ ６连 ９ ． ５ ２ ． ５ ２ ． ０ １ ８ ． ７ ５ Ｏ 注和振捣于一体 ． 因其工序简单 ． 施工灵活 、 机动而被广泛地应用在 地 下工程 、 边坡加 固支护 、 基坑护壁 、 建筑结构修复 、 隧道支护等工程 中 表 ３ 喷射混凝土按 混凝土混合料在喷枪处的状态分干喷 、 湿喷 和潮 喷 混凝土。 将混凝土拌合物输送至喷枪处加压喷 出的混凝 土称 为湿喷混 厂家 ｌ ｄ抗压强 初凝时 间 终凝时间 凝土。干喷法是将水泥 、 砂子 、 碎石按配比用强制式搅拌机搅拌均匀 ， 度（ Ｍ ｐ ａ ） （ ｍ ｉ ｎ ： ｓ ） （ ｍ ｉ ｎ ： ｓ ） 再投入到干式喷射 机内用压缩空气输送 到喷枪处 ． 加水混 合后 ． 以一 苏 博 特 新材 有 限公 司 １ １ ＿ ３ ３： ２ ２ １ Ｉ ： ４ ５ 定的压力 和距 离喷射到受喷 面上 湿喷工艺 大大减少 了喷射时 的粉 尘， 但湿喷工艺设备复杂 、 费用昂贵。 潮喷是介 于干喷 和湿喷之 间的工 艺． 将骨料预加水 ， 浸润成潮湿状 ， 再 加水泥拌合 ， 从而 降低 上料和 喷 ２ ． ５ 拌合用水 射时的粉尘。 采用 自来水。 喷射混凝土混凝 土配合 比设计应 包括常规 配合 比设计 和喷射混 ３ 喷射 混凝土配合 比的拟定 凝 土现场 试喷 、 调整两个 部分 ， 两个部 分互 为补充 ， 缺 一不可。 由于喷射 混凝 土施工工艺的特 殊性 ． 喷射混凝土配合 比的设计 与 普通混凝 土的配合 比的设计 不同 ： 普通混凝土 的配合 比的设计可 以直 无锡 轨道交通东站 站区基础设施配 套项 目锚 杆喷射混凝 土设计 接根据 Ｊ Ｇ ． １ ５ ５ — ２ ０ ０ ０ 的规定进行设计 ．而喷射混凝土 的配合 比要经 过 强度等级 为 Ｃ ２ ０ ． 根据常规混凝土 配制强度等级思路确定 喷射混凝土 实 际试 喷来确定 ， 同时 ， 其参数 的确定也有各 自的要求 。 具体来讲有 以 配制强度等级 ， 据公式 ： 下二 三 个方 面的内容 ：
喷射混凝土的配合比试验
喷射混凝土的配合比试验喷射混凝土的配合比试验是非常重要的，每个参数的实际选择都要落实到细节才能达到最好的效果，每个环节的制作都很关键。
本店铺本店铺就喷射混凝土的配合比试验和大家说明一下。
1.概述1.1新奥法的产生及推广1963年奥地利人L.V.Rabcewicz设计和建立了使用新建筑材料前提下的安全和经济的隧道开挖方式及结构支护型式,并将之命名为“新奥地利隧道建造法”,简称“新奥法(NATM)”。
其三大要素为:喷射混凝土、锚杆、量测。
新奥法自产生后,经实践证明了其适应性强、建筑效果好等优点,因此很快地就得到了推广,并逐步得以完善。
我国从60年代初开始推广锚固支护新技术,并先后在普济、下坑、大瑶山等铁路隧道采用新奥法进行施工。
近年来,随着高速公路建设的飞速发展,新奥法更是得到全面的应用。
1.2干喷砼与湿喷砼工艺的比较喷射混凝土作为新奥法的三大要素之一,它是锚喷支护的重要组成部分。
传统的喷射混凝土曾采用干喷法,即把水泥与砂石拌和均匀后运至喷射机处再添加速凝剂,水则在喷口处加入,由于喷水速度不易控制,从而造成混凝土强度波动幅度大。
且又因为水与干料混和的时间短而难以均匀,致使施工现场粉尘飞扬,恶化了施工环境;湿喷混凝土则与常规混凝土无异,仅是在喷射口处添加速凝剂,利用压缩空气的冲击成型。
与干喷法相比,湿喷法可以避免前者存在的不足,并获得较好的施工质量,但对喷射机的构造要求较高,成本也稍高。
2.试验2.1湿喷混凝土的配合比设计喷射混凝土由于掺入了速凝剂后瞬间凝固,试验工作无法与常规混凝土一样进行配合比的设计,解决的办法是在速凝剂添加前进行混凝土配合比设计,并规定按常规方法测量混凝土的坍落度等指标后,加入速凝剂再人工快速翻拌30S,然后装入100×100×100三联试模在振运台上振动60S,作为试块成型的方法。
一般湿喷机适宜喷射混凝土的坍落度为60~180mm,因此本次试验坍落度设计为80±20mm,混凝土强度为C20.引用的相关技术规范如下:《普通混凝土拌合物性能试验方法》(GB/T50080-2002)《普通混凝土力学性能试验方法》(GB/T50081-2002)《锚杆喷射混凝土支护技术规范》(GB50086-2001)《喷射混凝土用速凝剂》(JC477-92)2.2原材料情况:水泥——“南华牌”P.O32.5#,,由英德水泥厂生产,实测强度为34.8MPa;砂子——广州人和砂场,细度模数为2.9,属中砂偏粗;石子——广州市长虹石厂生产的5~16mm花岗岩碎石;粉煤灰——广州黄埔电厂Ⅰ级灰;减水剂——广州麦斯特生产的高效缓凝型R716,推荐掺量为0.8~1.5%,实掺为0.8%.速凝剂——广州麦斯特生产的SA106(碱性液体),推荐掺量为3~6%,实掺为4%。
喷射混凝土配合比设计
喷射混凝土配合比设计喷射混凝土配合比设计一、概述喷射混凝土是一种特殊的混凝土，具有高强度、高耐久性、防水性能好等优点，广泛应用于隧道、地下室等工程中。
而喷射混凝土的质量与配合比设计密切相关，因此喷射混凝土配合比设计显得非常重要。
二、影响喷射混凝土配合比设计的因素1.原材料：水泥、砂子、骨料等原材料的品质和配比会直接影响到喷射混凝土的强度和耐久性。
2.施工环境：温度、湿度等环境因素会对喷射混凝土的硬化过程产生影响。
3.施工方式：不同的施工方式（如湿法喷射和干法喷射）对于配合比设计也有不同的要求。
三、喷射混凝土配合比设计步骤1.确定强度等级和抗渗等级：根据工程需要确定所需强度等级和抗渗等级。
2.确定水灰比：根据所需强度等级和抗渗等级，确定水灰比。
3.确定骨料配合比：根据所需强度等级和抗渗等级，确定骨料配合比。
4.确定砂子配合比：根据所需强度等级和抗渗等级，确定砂子配合比。
5.计算混凝土用水量：根据水灰比和混凝土总量计算混凝土用水量。
6.计算混凝土用水量：根据水灰比和混凝土总量计算混凝土用水量。
7.制定施工方案：根据所选施工方式制定具体的施工方案。
四、喷射混凝土配合比设计注意事项1.应根据实际情况进行调整：在实际施工中，应根据现场环境、原材料品质等因素进行适当调整，确保喷射混凝土的质量满足工程要求。
2.应注意控制水泥用量：过多的水泥用量会导致喷射混凝土强度过高，而过少的水泥用量则会导致喷射混凝土强度不足。
3.应注意控制骨料粒径：过大或过小的骨料粒径都会影响喷射混凝土的强度和耐久性。
4.应注意控制混凝土用水量：过多的用水量会导致喷射混凝土收缩过大，而过少的用水量则会导致喷射混凝土难以施工。
五、结论喷射混凝土配合比设计是确保喷射混凝土质量符合工程要求的关键步骤。
在设计配合比时应注意原材料品质、环境因素等诸多因素，并在实际施工中进行适当调整，以确保喷射混凝土质量符合要求。
喷射混凝土的材料及配合比
喷射混凝土的材料及配合比喷射混凝土要求凝结硬化快、早期强度高，故应优先选用硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥，水泥标号不得低于325号。
为了保证混凝土强度和凝结速度，不得使用受潮或过期结块的水泥。
为了保证混凝土强度，防止混凝土硬化后的收缩和减少粉尘，喷射混凝土中的细骨料应采用坚硬干净的中砂或粗砂，细度模数宜大于2.5。
为了减少回弹和防止管路堵塞，喷射混凝土的粗骨料粒径应不大于15mm。
速凝剂掺量应通过试验确定，喷射混凝土初凝不应大于5min，终凝不应大于10min。
喷射混凝土的配合比，可按本章第一节中所述的配合比设计方法求得。
喷射混凝土的强度一般要求不得低于20MPa；水灰比以0.4～0.5为最佳。
水灰比在此范围内，喷射的混凝土强度高而回弹少。
根据我国实践经验，井巷支护中喷射混凝土的配合比(即水泥∶砂∶石子)，喷射巷道侧壁时为1∶(2.0～2.5)∶(2.5～2.0)，喷射顶拱时为1∶2.0∶(1.5～2.0)。
喷射混凝土的主要工艺参数(1) 工作风压。
工作风压是指正常喷射作业时，喷射机工作室里的风压。
工作风压决定着喷嘴出口处的风压，而喷嘴出口处的风压直接影响着回弹率与混凝土喷层质量。
根据试验，干式喷射时，喷嘴出口处的风压应控制在0.1MPa，湿喷时应控制在0.15～0.18MPa。
此外，工作风压应随着输料管长度的增加而加大。
因此，对于罐式和转子式干式喷射机水平输料在200m以内时，其工作风压可按下式估算：工作风压(MPa)=0.1+0.001×输料管长度(m)当喷射距离发生地可参考下述数值：水平输料每增加100m，工作风压应提高0.08～0.1MPa；垂直向上每增加10m，工作风压应提高0.02～0.03MPa。
(2) 水压。
水压应比风压大0.1MPa左右，以利于水环喷出的水能充分湿润瞬间通过喷头的拌和料。
(3) 水灰比。
水灰比适宜时(0.4～0.45)，喷层表面平整、潮润光泽、粘塑性好、密实。
早高强喷射混凝土配合比设计及性能研究
早高强喷射混凝土配合比设计及性能研究本研究使用硫铝酸盐水泥代替常用的通用硅酸盐水泥，并掺加一定量的钢纤维，来提高喷射混凝土的早期的力学性能，配制出3h抗压强度达到5MPa，5h 抗压强度达到8MPa，10h抗压强度达到15MPa的早高强喷射混凝土。
在隧道施工过程中，通过快速施作早高强喷射混凝土来封闭隧道围岩，达到抑制中、轻强度岩爆发生的目的。
标签：早高强；喷射混凝土；硫铝酸盐水泥；钢纤维；岩爆1、概述喷射混凝土是隧道开挖初期支护的重要组成部分，在初期支护中起着重要的作用。
喷射混凝土施工速度快，与围岩密贴，柔性好，有良好的物理力学性能。
[1]目前对喷射混凝土早期强度的研究一般局限于喷射混凝土1～3d龄期强度的发展，而很少有人对喷射混凝土24h以内甚至12h内强度发展展开研究，相关标准规范对喷射混凝土早期强度的做出要求的最短时间是24h，对于喷射混凝土24h以内龄期的抗压强度，并没标准规范有做出规定。
岩爆是一种应变能释放引发岩体发生破坏的一种地质灾害。
多发生在埋藏深、整体、干燥和地质坚硬的岩层中。
在隧道开挖时围岩形成新的临空面，初始应力由原来的三向应力状态变为两向应力状态，并在开挖壁面上局部应力集中，若局部应力达到某一临界应力时，岩爆就会发生[2]。
隧道开挖过程中岩爆的发生不仅严重影响了施工进度，加大了施工成本，还带来了巨大的安全风险。
普通的喷射混凝土早期强度增长较慢，不能很好的起到及时封闭围岩并提供足够的支撑力的作用，因此研制一种早期强度高的喷射混凝土很有必要。
2、早高强喷射混凝土用原材料的选定喷射混凝土由砂、石、水泥、水、纤维、外加剂等材料拌合而成，其早强、高强的特性与原材料的性能存在直接、密切的联系。
本研究选用硫铝酸盐水泥代替常用的通用硅酸盐水泥，并掺加适量的钢纤维。
（1）水泥：与普通的喷射混凝土不同，配制的早高强喷射混凝土选用42.5级快硬硫铝酸盐水泥，水泥的性能符合《硫铝酸盐水泥》GB 20472-2006的规定，凝结时间指标按规范规定可以要求水泥厂家根据工程施工需求做出调整；对比试验用水泥为42.5级普通硅酸盐水泥，水泥各项指标符合《通用硅酸盐水泥》GB 175-2007的规定。
喷射混凝土配合比
喷射混凝土配合比喷射混凝土是一种常用于隧道、边坡支护、地下工程等领域的特殊混凝土施工技术。
其配合比的设计直接关系到喷射混凝土的质量、强度、耐久性以及施工效果。
一、喷射混凝土的特点喷射混凝土与普通混凝土相比，具有独特的特点。
首先，它需要在短时间内迅速凝结和硬化，以满足施工进度的要求。
其次，由于是通过喷枪喷射到作业面上，所以需要具有良好的可泵送性和可喷射性，能够在喷射过程中不发生堵塞、回弹少。
此外，喷射混凝土还需要具备较高的早期强度和后期强度，以承受工程结构所施加的荷载。
二、影响喷射混凝土配合比的因素1、水泥品种和强度等级水泥是喷射混凝土中的主要胶凝材料，其品种和强度等级对混凝土的性能有重要影响。
一般来说，优先选择硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，其强度等级应根据工程要求和施工条件来确定。
2、骨料的种类和级配骨料在喷射混凝土中占据较大比例，其种类和级配直接影响混凝土的强度和工作性能。
粗骨料通常采用卵石或碎石，其粒径不宜过大，以 5 10mm 为宜；细骨料宜选用中砂，细度模数在 25 30 之间。
3、水灰比水灰比是影响喷射混凝土强度和耐久性的关键因素。
水灰比过大，会导致混凝土强度降低、收缩增大；水灰比过小，则会影响混凝土的可喷射性和施工操作。
一般来说，喷射混凝土的水灰比宜控制在 04 05 之间。
4、外加剂为了改善喷射混凝土的性能，常常需要添加外加剂。
例如，速凝剂可以加速混凝土的凝结和硬化，减少回弹；减水剂可以提高混凝土的流动性，降低水灰比，提高强度；引气剂可以改善混凝土的抗冻性和抗渗性。
5、施工条件施工条件如喷射距离、喷射角度、风压等也会对喷射混凝土的配合比产生影响。
在实际施工中，需要根据具体情况进行调整。
三、喷射混凝土配合比的设计原则1、满足强度要求根据工程结构的设计要求，确定喷射混凝土所需的强度等级，并通过配合比设计来保证达到这一强度。
2、良好的工作性能确保混凝土具有适宜的坍落度、可泵送性和可喷射性，便于施工操作，减少回弹和堵管现象。
浅谈喷射混凝土的配合比试验
将研究更多种原材料和工艺条件下的 喷射混凝土配合比，以扩大其应用范 围。
将探索喷射混凝土与其他材料的复合 使用，以提高其性能和降低成本。
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浅谈喷射混凝土的配合比试 验
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• 喷射混凝土配合比试验概述 • 原材料及试验设备 • 配合比设计 • 喷射混凝土性能测试与评估 • 工程实例 • 结论与展望
01喷射Biblioteka 凝土配合比试验概述喷射混凝土的定义与特点
喷射混凝土是一种通过喷射设备将混凝土高 速喷射到受喷面，快速凝结硬化的混凝土。
碎石
碎石粒径
根据工程要求和试验目的，选择合适的碎石粒径范围。
碎石级配
碎石的级配对混凝土的配合比和性能有重要影响，应选择符合要求的碎石级配。
水
水质要求
选用符合标准要求的水源，如自来水、河水等。
水量控制
根据试验需要，准确控制加水量，以保证混凝土配合比的准确性。
外加剂
外加剂种类
根据工程要求和试验目的，选择合适的外加剂种类，如减水 剂、缓凝剂等。
喷射混凝土具有较高的强度、耐久性和稳定 性，常用于隧道、桥梁、建筑物的加固和防
护。
配合比试验的重要性
通过配合比试验，可以确定最佳的原 材料组成和比例，提高喷射混凝土的 性能和稳定性。
配合比试验还有助于确定合理的施工 工艺参数，提高喷射混凝土的施工效 率和质量。
配合比试验的方法与流程
配合比试验通常包括原材料选择、实验 室准备、配合比设计、试配、性能测试 等步骤。
性能测试包括对喷射混凝土的抗压强度 、抗拉强度、抗折强度等指标进行测试 ，以评估其性能和稳定性。
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 construction1 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。
喷射混凝土配合比设计研究
喷射混凝土配合比设计研究作者：杨宪巧来源：《科技资讯》 2014年第36期杨宪巧（江苏海通建设工程有限公司江苏连云港 222000）摘要：喷射混凝土配合比设计和施工与普通混凝土不同，该文以某核电扩建项目临时支护喷射混凝土配合比设计为例，总结配合比设计方法，以利于指导实验室的喷射混凝土配合比设计。
关键词：喷射混凝土配合比设计中图分类号：U455.91文献标识码：A文章编号：1672-3791（2014）12（c）-0022-011 主要原材料要求1.1 水泥喷射混凝土应优先选用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，水泥强度等级不低于32.5MPa。
该项目使用的是山东申丰水泥集团有限公司生产的P.O42.5水泥。
1.2 细集料喷射混凝土应采用坚硬耐久的中砂或粗砂，细度模数宜大于2.5，干法喷射时砂含水率宜控制在5%～7%，采用防粘料喷射机时，砂含水率可为7%～10%。
该项目砂产地为白旄镇前齐庄砂场，细度模数2.9，Ⅱ区中砂，表观密度2620kg/m3，含泥量为2.8%，泥块含量0.8%。
1.3 粗集料应采用坚硬耐久的卵石或碎石，粒径不大于15mm，当使用碱性速凝剂时，不得含有活性二氧化硅的石材。
该项目采用的是连云港的5～10mm连续粒级颗粒级配含泥量0.2%，泥块含量0.1%，表观密度2640kg/m3。
1.4 速凝剂速凝剂使用前，应做与水泥的相容性试验及水泥净浆凝结效果试验，初凝不应大于5min，终凝不大于10min。
该项目所用速凝剂为淮南市舜大化工生产，初凝时间92s，终凝时间为4min。
1.5 喷射混凝土喷射混凝土用的骨料颗粒级配宜控制在表1所提供范围内。
1.6 水喷射混凝土用水，不应含有影响水泥正常凝结与硬化的有害杂质，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。
该项目采用饮用水。
2 配合比设计要求喷射混凝土配合比设计要求既要满足强度要求，还要满足施工工艺要求，即回弹少、粉尘少和不发生堵管。
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早高强喷射混凝土配合比设计研究
作者：李彬彬
来源：《城市建设理论研究》2013年第13期
摘要：论文通过在普通喷射混凝土中加入适量钢纤维、聚丙烯纤维、硅灰和聚羧酸高效减水剂，使得喷射混凝土各龄期抗压强度、粘结强度以及抗渗性能明显改善，为早高强喷射混凝土的配合比设计研究提供参考。
关键词：早高强喷射混凝土；纤维；硅灰；减水剂
中图分类号：TU528.31文献标识码：A 文章编号：
引言：
喷射混凝土与钢架、锚杆等共同构成隧道工程复合式衬砌的初期支护结构。
喷射混凝土由于其喷射厚度薄、密实性较差、直接与围岩接触、受地下环境影响严重等因素，成为初期支护耐久性难以保证的关键原因，进而导致隧道工程衬砌一直处于相对保守、经济性差的较低水平[1]。
近年来，关于隧道单层衬砌的研究和应用也逐渐被人们所重视。
这些都对喷射混凝土的力学和耐久性能提出更高的要求，早高强喷射混凝土的研究日益凸显其重要性。
1.早高强喷射混凝土的性能要求
1.1较高的早期强度：《铁路隧道锚喷构筑法技术规范》规定喷射混凝土24 h立方体抗压强度不得小于5 Mpa[2]。
早高强喷射混凝土对早期强度要求较高，目前国外对隧道单层衬砌中喷射混凝土的24 h强度要求不小于8 Mpa。
本次配合比设计研究要求喷射混凝土24 h单轴抗压强度不低于8 Mpa。
1.2较高的后期强度：目前国内外广泛使用的喷射混凝土强度要求在15~30 Mpa之间，远低于普通混凝土C40~C60的要求。
较高的后期强度对保证支护结构的安全性至关重要。
本次配合比设计研究要求喷射混凝土强度等级为C40。
1.3较高的围岩粘结强度：《锚杆喷射混凝土支护技术规范》对喷射混凝土与围岩间的粘结力有如下要求：Ⅰ、Ⅱ级围岩不应低于0.8 Mpa，Ⅲ级围岩不应低于0.5 Mpa。
与围岩间的粘结强度是保证初期支护质量的关键因素。
本次配合比设计研究要求喷射混凝土与围岩间的粘结强度Ⅰ、Ⅱ级围岩不低于1.8 Mpa，Ⅲ、Ⅳ级围岩不低于1.0 Mpa[3]。
2.早高强喷射混凝土原材料要求
2.1水泥：优先采用硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥，水泥强度等级不应低于32.5 MPa。
选用广东骏马水泥厂生产的P.O 42.5级水泥。
2.2速凝剂：喷射混凝土宜优先采液体速凝剂，在使用前，应做与水泥的适应性试验及水泥净浆凝结效果试验，初凝不大于5 min，终凝不大于10 min[2]。
选用湖北大冶 JS- 2 型高效速凝剂,减少回弹防止砼脱落。
2.3粗集料：采用坚硬耐久的卵石或碎石粗集料，级配宜采用连续级配，最大粒径不应大于15 mm，当使用碱性速凝剂时，严禁使用或夹杂碱活性集料。
2.4细集料：采用坚硬耐久的粗砂或中砂，细度模数Mx在2.5~
3.5之间。
2.5减水剂：为满足高强度的要求，在普通喷射混凝土的基础上加入减水剂，本设计选用蒙城生产的 UEA低碱型高效减水剂（聚羧酸系），减少收缩和回弹,降低水灰比。
2.6纤维：钢纤维可以提高喷射混凝土的早期强度和后期强度，聚丙烯纤维可以有效减少微裂缝的产生，本设计采用双掺钢纤维和聚丙烯纤维的方法。
采用武汉新途工程纤维制造有限公司生产的CW03- 05/30- 600和CW- 05/30- 1000型钢纤维，两端弯曲长度在30mm，直径在0.50mm，长径比为60 抗拉强度为600和1000 MPa 所用钢纤维符合美国标准ASTMA820的要求。
2.7硅灰：选用挪威埃肯硅灰公司生产的比表面积为645m2/g 减少混凝土干缩和徐变，降低水化热,减少喷射混凝土的回弹，提高混凝土的后期强度。
2.8水：喷射混凝土用水应符合混凝土拌合用水标准（JGJ-63）规定水中不应含有影响水泥正常凝结与硬化的有害杂质，一般应采用饮用水。
3.早高强喷射混凝土配合比设计步骤[4]
(1) 粗集料最大粒径的选择
粗集料的最大粒径不得大于喷射系统输料管道最小截面直径的1/3~2/5，亦不宜超过一次喷射厚度的1/3 由于工地使用的喷射机输科管内径为 Dmm （50mm ），因此粗集料的最大粒径 D/3(16mm) 一般喷射混凝土粗骨料连续级配，直径最好小于10mm。
(2) 砂率的确定
(3) 水泥用量的选择
(4)速凝剂用量计算
(5)水灰比的计算
(6)用水量的计算
(7)钢纤维、聚丙烯纤维和硅灰的掺量采用正交实验的方法予以确定。
(8)最优配合比
本次早高强喷射混凝土配合比正交设计确定的最终配比为：砂率0.5，水泥用量
412kg/m3，用水量170kg/m3，钢纤维掺量28kg/m3，聚丙烯纤维掺量1.85kg/m3，速凝剂掺量4%，减水剂掺量0.7%。
4.早高强喷射混凝土性能试验
本部分试验将早高强喷射混凝土与未添加纤维、减水剂和硅灰的普通喷射混凝土进行性能试验对比。
4.1 抗压强度试验
实验分别对比了两种喷射混凝土的1d、3d、7d、14d、28d立方体抗压强度，结果见图1。
图1 各龄期抗压强度对比
由图1可知，早高强喷射混凝土的1d、3d、7d、14d、28d抗压强度分别比普通喷射混凝土提高了66.7%、37.9%、33.2%、33.5%和27.7%。
4.2 粘结强度试验
试验分别对比了不同龄期两种喷射混凝土与围岩的粘结强度，见图2。
由图2可知，早高强喷射混凝土1d、3d、7d、14d、28d的粘结强度分别比普通喷射混凝土提高了51.7%、53.2%、66%、50.4%和39.8%。
4.3 抗渗等级试验
对两种喷射混凝土的抗渗性能进行了对比试验，结果见表1。
表1 抗渗性对比
由表1可知，普通喷射混凝土的最大深水深度为11.9cm，而早高强喷射混凝土的最大深水深度仅为4.8cm，降低了59.6%，普通喷射混凝土的最小渗透系数为1.84×10-9cm/s，而早高强喷射混凝土的最大渗透系数为0.52×10-9cm/s，这说明在喷射混凝土中加入钢纤维、聚丙烯纤维和硅灰能明显改善喷射混凝土的抗渗性能。
5.结论
(1)双掺钢纤维和聚丙烯纤维能够明显改善喷射混凝土的早期强度和后期强度，能提高喷射混凝土的抗渗性能。
(2)在喷射混凝土中添加减水剂和硅灰能够明显改善喷射混凝土的工作性能、力学性能和耐久性能。
参考文献：
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