喷射混凝土配合比设计说明

喷射混凝土配合比说明和设计一、喷射混凝土的概念喷射混凝土是借助喷射机械，将速凝混凝土喷向岩石或结构物表面，使岩石或结构物得到加强和保护。

喷射混凝土有干混合料喷射与湿混合料喷射两种施工方法，我国井下巷道目前广泛采用的是干混合料喷射施工法。

二、喷射混凝土配合比设计的基本要求喷射混凝土配合比具有自身的工艺特点,要根据多种因素来综合选定。

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,又要兼顾到施工工艺的要求。

一般应满足如下几方面:(1)应满足设计强度等级要求,如有抗渗要求,还应达到抗渗等级。

(2)回弹量少。

(3)粉尘少。

(4)粘附性好,能获得密实的喷射混凝土。

(5)能满足施工要求,输料顺畅,不发生堵管等。

三、原材料选择与质量要求1、水泥⑴应优先选用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，也可选用矿渣硅酸盐水泥或火山灰质硅酸盐水泥，必要时采用特种水泥，水泥强度等级不应低于32.5MPa。

⑵当有抗冻、抗渗要求时，水泥强度等级不宜低于42.5MPa。

2、粗骨料⑴应采用坚硬耐久的碎石或卵石或两者混合物，粒径不宜大于16mm.⑵严禁选用具有潜在碱活性骨料。

当使用碱性速凝剂时，不得使用含有二氧化硅的石料。

3、细骨料应采用坚硬耐久的中砂或粗砂，细度模数应大于 2.5。

4、减水剂对混凝土和钢材无锈蚀作用，对凝结时间影响不大，干法喷射混凝土不适合添加减水剂。

5、速凝剂掺量为水泥用量的3%～5%。

在使用速凝剂前，应做与水泥的适应性试验，初凝不大于5min，终凝不应大于10min 。

在采用其他类型外加剂时或几种外加剂复合使用时也应做相应的性能试验和使用效果试验。

6、水喷射混凝土用水不应含有影响水泥正常凝结硬化的有害物质，不应使用污水、海水、PH值小于4的酸性水和含硫酸盐量按SO4计算超过水重1%的水。

四、混合料配合比技术要求1、水胶比干法宜为0.40～0.45、湿法宜为0.42～0.50；2、胶骨比干法宜为1.0∶4.0～1.0∶4.5；湿法宜为1.0∶3.5～1.0∶4.0；3、砂率干法宜为45%～55%，湿法宜为50%～60%；4、速凝剂掺量为水泥用量的3%～5%；5、湿法喷射混凝土拌合物的坍落度宜为80～120mm；6、胶凝材料用量不宜小于400kg/m3；7、喷射混凝土回弹率，边墙不应大于15%，拱部不应大于25%。

喷射混凝土配合比设计包括常规配合比设计和试喷、调整两个部分，前一部分是依据喷射混凝土的要求，按照常规配合比设计思路，提出基准配合比，后一部分是以基准配合比为前提，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。

由于喷射混凝土施工中存在回弹（混凝土拌合物往下溅落）这一特殊现象，致使最终形成的混凝土中各材料的比例与干混合料配合比不一样，而这种差别的大小又往往受喷头操作者的人为因素所制约，因此实际施工中只能按一般经验和试喷试验确定干混合料的配合比。

水胶比的大小是由操作喷头者，根据喷射情况和混凝土表面状态凭经验来控制的，当喷射时粉尘和回弹较少，喷射混凝土表面平整，呈水亮光泽，无干斑和滑移流淌现象时，经测定此时水胶比为0.4～0.5。

一、设计依据1、JGJ55―2011《普通混凝土配合比设计规程》2、GB50086―2001《锚杆喷射混凝土支护技术规范》二、设计说明1、强度等级：C20干法喷射混凝土2、拌和方法：机械拌合三、材料要求1、水泥：Ｐ·O 42.5 中砂 5～10mm碎石饮用水2、速凝剂：掺量为胶凝材料的4%四、混凝土配制强度确定f cu.0= f cu.k+1.645σ=20+1.645×4=26.6(MPa)五、混凝土配合比计算1、计算水胶比: W/B=a a·f b/(f cu.0+a a·a b·f b)=0.53×42.5/(26.6+0.53×0.20×42.5)=0.72根据规范要求，干法喷射混凝土水胶比宜为0.40～0.45，所以水胶比取W/B=0.432、查表确定用水量: m w0=185(kg/m3)（干法喷射混凝土用水量是通过现场操作手调整水阀实现的，当喷射混凝土表面干湿不一，出现干斑，喷射物附着性差，施工工作面粉尘多，回弹量大时，应调大水阀，增加单位用水量；当喷射混凝土表面出现流淌，滑移，成块拉裂时，应调小单位用水量；配合比用水量适宜时，混凝土表面平整，湿润均匀，有光泽，无干斑或滑移流动现象。

用水量适宜稳定后，在试喷测试区域内做好厚度标志，水表计量用水量，试喷完成后，结合各材料自然含水率，折算成混凝土立方体用水量，即得单位用水量。

）3、计算胶凝材料用量: m b0= m w0÷W/B=185÷0.43=430(kg/m3)4、计算速凝剂用量: m f0= 430×4%=17.20(kg/m3)5、确定砂率：取砂率βs=50%（试喷时，回弹率的大小是一个重要的指标，回弹率大主要是砂率不合适，应增大砂率，在几种设定的砂率下，通过测定每一种砂率下的回弹率，经比较，最小的回弹率对应的砂率即为最佳砂率。

）6、计算粗细骨料用量: m s0=（2350－430－185）×50%=868(kg/m3)m g0=2350－430－185－868=867 (kg/m3)每立方混凝土拌合物的假定质量为2350kg/m3。

六、混凝土配合比的试配、调整和确定1、试伴配合比在计算配合比基础上可进行试伴，计算水胶比宜保持不变，提出试伴配合比即基准配合比。

水泥:砂:石子:水:速凝剂430: 868: 867: 185: 17.201 : 2.02 :2.02 : 0.43: 0.04假定实测混凝土拌合物表观密度2330(kg/m3)2、调整配合比,水胶比增加0.02，砂率和用水量不变水泥:砂:石子:水:速凝剂411: 877: 877: 185: 16.441 : 2.13 : 2.13 : 0.45: 0.04假定实测混凝土拌合物表观密度2330(kg/m3)3、调整配合比,水胶比减少0.02，砂率和用水量不变水泥:砂:石子:水:速凝剂451: 857: 857: 185: 18.041 : 1.90 :1.90 : 0.41: 0.04假定实测混凝土拌合物表观密度2340(kg/m3)4、三组混凝土试件的水胶比和假定28天实测强度值分别为：W/B=0.43 f cu.28=32.5(MPa)W/B=0.45 f cu.28=26.8(MPa)W/B=0.41 f cu.28=37.5(MPa)5、根据28天实测强度值确定最终配合比为水胶比0.45配合比（建议C30试拌配合比即基准配合比的水胶比可为0.42）。

6、混凝土配合比拌合物的表观密度实测值与计算值之差的绝对值不超过计算值2%，配合比中每项材料用量不需要用校正系数进行调整。

也可根据强度和胶水比绘制线性关系图或插值法确定略大于配制强度对应胶水比（参考C3 0泵送混凝土配合比设计）。

以上喷射混凝土配合比的计算未经实测。

七、干法喷射混凝土28天强度是按照规范成型大板，做强度试验，以能满足配制强度的水胶比，回弹率最小的砂率，最小水泥用量的配和比为最终配合比。

喷射混凝土抗压强度试块制作方法：在施工现场中，先将混凝土喷制成大板，然后用此板切割成边长为100mm的立方体试块。

具体步骤和要求如下：1、制作长、宽、高分别为450、350、120mm木模，其中一小边为敞开状，以利回弹物溅落；2、将木模敞开一边朝下，以80度（与水平夹角）左右立于墙脚，放置牢靠；3、先在木模附近的墙上喷射，待喷嘴出料正常，水胶比适宜后，将喷嘴移至木模处，由下而上逐层向木模内喷满混凝土；4、将喷满混凝土的木模小心移至安全地方，用抹刀轻轻将混凝土表面刮平；5、在现场潮湿环境（冬天不得受冻）养护一昼夜后脱膜，将混凝土大板移至试验室，在标准条件下养护7天后，用带有金刚石圆盘锯片的切割机，切去大板周边（宽约50mm左右），并将余下部分加工成边长为100mm的立方体试块。

每个大板可加工立方体试块6个；6、将切割成的立方体试块继续在标准条件下养护至28天龄期，进行抗压强度试验。

由于各单位设备条件所限，喷射混凝土配合比设计的试喷、调整和强度我们无法在试验室内完成，建议各单位应和建设单位或施工单位互相配合协商解决，下井亲临现场学习实践，得出符合现场实际情况的水胶比、用水量、最佳砂率、强度和表观密度。

根据经验干法喷射混凝土拌合物应为干硬性混凝土（坍落度在检测报告上划斜杠），用水量宜为180-190kg/m3,也可根据JGJ55―2011中表5.2.1-1确定，砂率可为49%～51%，C20和C25可为50%，C30可为49%或50%，强度等级42.5水泥用量C 20可为405～425kg/m3, C25可为430～435kg/m3, C30可为445～460kg/m3, 强度等级32.5水泥用量C20可为430～440kg/m3,C25可为450～460kg/m3,影响喷射混凝土强度主要因素是水胶比，影响凝结时间主要因素是速凝剂掺量，影响回弹率主要因素是砂率，砂率低，回弹率高，强度离散性大，管路宜堵塞；砂率高，粗集料不足，降低强度，以上可供各单位参考。

喷射混凝土为特种成型工艺，严禁用回弹法检测喷射混凝土强度。

2012.11.25。