隧道喷射混凝土配合比优化及其施工质量控制策略

2020-11-27折宝华

商品与质量 2020年8期

折宝华

国铁建大桥工程局集团第三工程有限公司辽宁沈阳 418000

在经济快速发展的背景下，高速公路、铁路等施工工程不断增多，其中避免不了会涉及到很多的隧道工程，其中喷射混凝土就显得非常重要了。但是在具体的工程施工中，各种不可控的影响因素是非常多的，所以对喷射混凝土配合比进行优化设计，严格施工管理，保证施工质量是非常重要的，对提升喷射混凝土结构的质量、经济价值等具有非常重要的作用。

1 喷射混凝土对原材料的要求

1.1 水泥

在喷射混凝土施工当中水泥原材料的选择使用较为普遍的是普通硅酸盐水泥或硅酸盐水泥，必要时可采用特种水泥，要求强度等级须在42.5以上。因为在施工中喷射混凝土的凝结时间和水泥与速凝剂之间的匹配性关系非常大，因此在选择水泥的时候不但要考虑水泥与减水剂的适应性还要同时考虑与速凝剂的匹配性。

1.2 水

喷射混凝土用水必须符合混凝土拌和用水标准，水的PH值、不容物、可溶物及有害化学物质含量、抗压强度比等检测参数必须符合相关验标要求。

1.3 骨料

考虑到喷射机输送泵管直径尺寸，喷射混凝土用粗骨料除满足常规混凝土相关技术指标要求外，对粗骨料最大粒径也做了限制，目前我们使用的喷射机输送管内径一般为80mm,因此根据规范及施工经验总结，粗骨料最大粒径宜控制在16mm以下，一般我们选择5-10mm的细石作为喷射混凝土的粗骨料。对于细骨料我们除满足普通混凝土要求的指标外对细度模数、含泥量及泥块含量也做要求，一般采用河砂细度模数控制在2.3-2.5，含泥量控制在3%以下，泥块含量控制在0.5%以下，如果采用机制砂我们需要将细度模数控制在2.6-3.0，同时提高砂率及水泥用量，确保混凝土的工作性及强度。

1.4 速凝剂

速凝剂按照产品形态分为液体速凝剂和粉状速凝剂，按照碱含量分为无碱速凝剂和有碱速凝剂，目前我们根据国家环保要求及喷射混凝土施工工艺要求，一般采用无碱的液体速凝剂，按照相关规范要求掺量为喷射混凝土胶凝材料的6%-9%。我们对每批进场的速凝剂都要进行固体含量、凝结时间、1天、28天抗压强度比、90天抗压强度保留值试验。只有常规指标合格后方可用于喷射混凝土，这里需要注意的是往往我们在检凝结时间的时候用基准水泥检测凝结时间合格就认为没问题，当然按照相关规范要求是没问题，但是从实际使用的角度来讲，我们还需要用现场水泥进行试验来进一步确认，根据之前的检测情况发现，用基准水泥检测凝结时间合格，用现场水泥检测，凝结时间未必合格，有些相差甚远，这样就会造成现场喷射混凝土不凝，掉块的现象。

1.5 减水剂

考虑喷射混凝土对凝结时间的特殊要求，在选择减水剂的时候根据施工季节、温度、运距等影响的因素下，尽可能选择标准型及早强型不宜选择缓凝型。从而避免影响混凝土的凝结时间，增加掉块及回弹量。

2 喷射混凝土配合比的优化

由于喷射混凝土施工具有一定的特殊性，自身在工艺方面的要求比较严格，所以在配合比的优化设计上还需要根据实际情况及各种因素综合确定。在对喷射混凝土各种材料进行掺配之前，首先要保证的就是各种原材料的质量问题，确保所有材料合格之后再考虑混凝土的强度、喷射工艺要求等指标。

2.1 试验室配合比的计算

根据相关技术规范的要求试验室配合比在拌试调整和强度试验之后进行确定即：水泥：砂：碎石：减水剂：速凝剂：水。

2.2 配合比的优化要求

喷射混凝土的配合比设计既要考虑混凝土的强度，又要考虑喷射工艺、喷射设备及基岩类别形态，是否渗漏水等情况，还需考虑粉尘的污染，控制回弹量，保证混凝土的和易性、流动性，提升喷射混凝土的密实度[1]。确保混凝土输送通畅，不会发生输送管堵塞等现象。

3 喷射混凝土施工质量的控制策略

3.1 用水量的控制

在配合比选定后，要严格按照配合比中的用水量进行控制，施工配合比要根据材料含水率进行换算，从混凝土的拌和至现场的喷射过程不须随意调整加水来改变混凝土的状态，从以往的经验来看，由于现场准备不充分，混凝土等待时间过长等原因而通过私自加水改变混凝土状态的情况较多，这样既不利于混凝土强度的控制，还会由于调整不当造成混凝土的离析，发生堵管现象，而且现场混凝土运输车不能充分搅拌均匀，使混凝土匀质性变差，即使泵送出去也会使混凝土的凝结时间变长，回弹量变大[2-3]。

3.2 砂率

根据不同的砂子类别及细度模数、级配等指标控制砂率，通过前期的经验总结分析对于C25喷射混凝土，如果使用河砂，细度模数在2.3-2.5范围内，砂率控制在48%-52%，机制砂细度模数在2.6-3.0，砂率控制在50%-55%，混凝土能获得良好的和易性和流动性能，并且能够保证混凝土1天强度大于10MPa,28天强度满足设计要求。