細石噴射混凝土的配合比設計與工藝控制

摘要：細石混凝土是由水、水泥及小石子組成的混凝土,目前地下工程中混凝土使用量越來越多,但優(yōu)質(zhì)的天然砂資源日漸枯竭,推廣應用細石噴射混凝土是必要的。結(jié)合施工情況,介紹了細石噴射混凝土技術(shù)混凝土配合比設計及選定、施工工藝的控制要點。

關鍵詞：細石噴射混凝土;配合比設計;工藝控制

1 　引言

　　隨著我國基礎建設的持續(xù)快速發(fā)展,地下工程的數(shù)量也在不斷增長,而在地下工程施工過程中開挖的巖石,作為固體廢棄物,不僅占用大片土地,并且還給生態(tài)環(huán)境帶來不同程度的污染,如何處理這些固體廢棄物成為亟待解決的問題。同時,像隧道工程,巷道工程大多數(shù)都處在比較偏僻的無天然砂區(qū),如果需要大量天然砂時,就必須從外地運送,不僅增加工程成本,而且直接影響工程的安全、質(zhì)量和進度。最后,天然砂作為不可再生資源,在我國好多地方已經(jīng)日趨貧乏,有些地方甚至出現(xiàn)無砂可采的情況[1 - 2 ] 。

　　細石混凝土是由水、水泥及小石子組成的混凝土[3 ] ,不需天然砂,性能好、成本低、生產(chǎn)效率高。將細石混凝土應用到隧道或地下工程的初期支護,不僅可以緩解天然砂短缺問題,還能改善混凝土的某些性能,有著良好的社會效益和經(jīng)濟效益。

　　本文結(jié)合甘肅張掖某煤礦巷道支護工程,對細石噴射混凝土進行了研究。根據(jù)工程需要,配制C25 噴射混凝土。

2 　噴射混凝土配合比的設計

2．1 　原材料的選用

(1) 水泥

　　采用甘肅祁連山水泥股份有限公司生產(chǎn)的祁連山牌32．5級普通硅酸鹽水泥,28 天實際抗壓強度為44．6MPa 。各項技術(shù)指標滿足《硅酸鹽水泥. 普通硅酸鹽水泥》( GB175 —1999) 要求。

(2) 粗細骨料

　　選用顎式破碎機將巷道工程施工過程中開挖的巖石,破碎為1～15mm 的連續(xù)級配且級配合理的碎石,直接作為骨料配制噴射混凝土。噴射混凝土是依賴噴射過程中水泥與骨料的連續(xù)撞擊、壓密而形成的一種混凝土,為了能夠最大限度地吸收二次噴射時的沖擊能量, 消除砂率對噴射混凝土回彈率的影響,所以砂率應較普通混凝土的高,通過調(diào)整出料口的尺寸,使粒徑小于5mm 的巖石顆粒數(shù)量分別為:50 %、55 %、60 %。

(3) 速凝劑

　　通過優(yōu)選試驗后采用山西運城城北外加劑有限公司生產(chǎn)的YSP - 8B 液態(tài)速凝劑,推薦摻量為水泥用量的3 %～5 %。該速凝劑在濕噴射混凝土中初凝時間為2～4 分鐘,終凝時間為4～8 分鐘。

2．2 　混凝土配合比的選定

　　(1) 噴射混凝土配合比設計應包括常規(guī)配合比設計和噴射混凝土現(xiàn)場試噴、調(diào)整兩個部分前一部分是依據(jù)噴射混凝土的要求,按照混凝土常規(guī)配合比設計思路提出基準配比,后一部分是以基準配比為前提,在現(xiàn)場調(diào)整、驗證、確定其配合比。兩個步驟互為補充,缺一不可。表1 為甘肅張掖某煤礦巷道支護工程噴射混凝土配合比設計匯總表。

　　(2) 影響混凝土強度的主要因素為水灰比,影響凝結(jié)時間的主要因素為速凝劑的摻量,影響回彈率的主要因素為砂率,綜合分析考慮,既能保證混凝土的強度及品質(zhì)要求,而且便于施工的最佳配合比為表中2 號配比。

3 　噴射混凝土施工

3．1 　工藝流程選擇

　　(1) 機制砂中石粉(徑小于0．16mm 的顆粒) 含量較高,而石粉澆濕后易粘結(jié)成團無法與水泥攪拌均勻,所以選擇干噴工藝(見圖1) 。選用轉(zhuǎn)子Ⅱ型混凝土噴射機。

3．2 　施工工藝控制

　　(1) 噴射混凝土前,必須沖洗巖面,噴射后要注意灑水保養(yǎng)。

　　(2) 噴射時先給風,再開機,后送料,結(jié)束時先停料,后關機。

　　(3) 噴射線路一般是自上而下分段分行進行,噴射時按先拱后墻(拱部從拱腳開始,邊墻從墻角開始) 。

　　(4) 根據(jù)噴射混凝土的部位變化,距離遠近,及時調(diào)整工作風壓(一般為0．15～0．2MPa) 。

　　(5) 噴頭與受噴面的距離應保持在1．0～1．5m 之間;噴頭盡量保持與受噴面垂直,傾斜角度不小于75°;噴頭應作連續(xù)不斷的螺旋狀小圓周運動,后一圈壓前一圈三分之一,噴射路線自上而下呈“S”形運行,輸料長度為15～20 m。

　　(6) 后一層噴射須在前一層混凝土終凝后進行。

3．3 　混凝土質(zhì)量的控制

　　(1) 對水泥的強度安定性凝結(jié)時間進行抽樣檢查,不合格不得進場和用于施工。

　　(2) 骨料過于潮濕必須涼干后再用,避免石粉粘結(jié)成團而無法與水泥攪拌均勻。

　　(3) 噴射混凝土用水必須是無雜質(zhì)的潔凈水,污水PH 值小于4 的酸性水均不得使用

　　(4) 抗壓強度實驗:在施工過程中,將混凝土噴射在45cm×35 cm ×12 cm(可制成6 塊) 或45cm ×20cm ×12cm(可制成3 塊) 的模型內(nèi),在混凝土達到一定強度后,加工成10cm ×10cm ×10cm 的立方體試塊,在標準條件下養(yǎng)護至28 天進行抗壓試驗[4 ] 。

4 　結(jié)論

　　(1) 將隧道及地下工程中開挖出來的天然巖石,選用顎式破碎機直接破碎為0．1～15mm 的連續(xù)級配且級配合理的碎石直接作為骨料配制細石噴射混凝土,具有很好的經(jīng)濟和社會效益。

　　(2) 由于細石噴射混凝土采用了自然連續(xù)級配的骨料,混凝土的密實性較好。同時由于骨料顆粒尖銳,表面粗糙,增加了骨料和骨料間,骨料和水泥間的機械咬合力。從而使細石噴射混凝土的強度高于同條件下的普通噴射混凝土[3 ] 。

參考文獻：

　　[1 ]蔡路,陳太林. 人工砂的研究與應用[J ] . 上海建材,2005(3) :24 - 25

　　[2 ]田建平. 高強高性能機制砂混凝土的配制及性能研究[D] .武漢理工大學碩士論文,2000 , (4) :1 - 2

　　[3 ]姚明芳. 新編混凝土強度設計與配合比速查手冊[M] . 長沙:湖南科學技術(shù)出版社, 2001.

　　[4 ]陳建勛. 隧道工程試驗檢測技術(shù)[M] . 北京:人民交通出版社,2004 ,11 :25 - 30

　　[5 ] 王曉利. 隧道襯砌統(tǒng)砂石混凝土試驗與研究[J ] . 煤炭工程,2005 , (4) :65 - 67