隧道初支喷射混凝土施工配合比设计(2)

3 设计方法和步骤

3.1确定水泥用量

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。水泥用量初步拟定按经验公式（3-1）

C0=782.4 Dmax-0.2377·B （3-1）

=782.4*10-0.2377*1=452kg

式中：C0-水泥用量；

B-检验调整系数，B=1

Dmax-集料的最大粒径

综合考虑，确定每方最大水泥用量为452 kg，拟定三组试配试件水泥用量为 452kg、422kg、392kg。

3.2 砂率的选择

由于喷射混凝土是靠喷射过程中水泥和骨料的相互碰撞、压实形成的。为尽可能地利用冲击能量，喷射混凝土的砂率要比普通混凝土的砂率要大。同时较大的砂率对混凝土粘聚性、工作性也有很大的影响。砂率大回弹量小，但强度较底，但强度下降，砂率大回弹量大，但强度有保证，因此，在配合比设计时，我们依据规范要求，拟定50%、55%、60%三个砂率。

3.2 容重

由于无法事先确定用水量，可先按灰骨比、水泥及砂率配置，在配合比试验使，在喷水管上装上水表，记单位用料时的用水量，便可求得该试样配合比的用水量, 由于所用水泥、集料及外加剂已知，已精确定W与水泥用量Ｃ、砂用量Ｓ、用量Ｇ及外加剂用量Ｅ的比例关系便为已知，见比例关系（3-2），喷射混凝土理论容重为2200Kg/m3，就推出该配合比混凝土的每方各种材料实际使用情况，从而调整只按灰骨比、水泥及砂率控制的配合比。

Ｃ：Ｓ：Ｇ：Ｅ：W=1：Ｓ/Ｃ：Ｇ/Ｃ：Ｅ/Ｃ：W/Ｃ　　　　　 (3-2)

3.3 现场试验

第一步 配料

现场按灰骨比1:4，三个水泥用量452kg、422kg、392kg，及三个砂率50%、55%、60%,速凝剂掺量为４%（厂家技术分析后确定），拟定7个配比如下：

①水泥：452 砂：904 碎石：904　　速凝剂：18.08

②水泥：452 砂：994 碎石：813 速凝剂：18.08

③水泥：452 砂：1084 碎石：723 速凝剂：18.08

④水泥：422 砂：844 碎石：844 速凝剂：16.88

⑤水泥：422 砂：928 碎石：760 速凝剂：16.88

⑥水泥：422 砂：1012 碎石：675 速凝剂：16.88

⑦水泥：392 砂：784 碎石：784 速凝剂：15.68

第二步　喷料入模

喷射混凝土配合比调整的目的就是使混凝土不仅满足强度的需要，而且也要满足施工工作性的需要。以不堵管、回弹少、附着性好的喷射混凝土配合比为最佳喷射混凝土配合比，所以在喷射过程中要详细记录每组配合比的用水量及其他喷射情况，并及时与喷浆手沟通，参考喷浆手意见。喷射过程如下：

Ａ. 在喷射作业面附近将模具敞开一侧朝下，以与水平成80°左右的夹角置于墙角，放置牢靠；

Ｂ、现在模具外的边墙上喷射，待操作正常后，将喷头移至模具位置，由下而上逐层向模内喷满混凝土；

Ｃ、将喷满混凝土的模具小心移至安全地方，用三角抹刀刮平混凝土表面。

第三步　养护

并记录如相应的配合比记录资料，随即将其平放在隧道内进行同条件养护。七天后，脱模后用切割机将其切割成100*100*100的立方体，随后继续养生至２８天。

第四步　试验及选取并调整

28天同条件养护到期，根据各组配合比用水量，按公式(3-2)推算出每组配合比混凝土各每方材料用量，见公式（3-3）

C\'=2200/(1：Ｓ/Ｃ：Ｇ/Ｃ：Ｅ/Ｃ：W/Ｃ)

S\'=(2200/(1：Ｓ/Ｃ：Ｇ/Ｃ：Ｅ/Ｃ：W/Ｃ))* Ｓ/Ｃ

Ｇ\'=(2200/(1：Ｓ/Ｃ：Ｇ/Ｃ：Ｅ/Ｃ：W/Ｃ))* Ｇ/Ｃ

Ｅ\'=(2200/(1：Ｓ/Ｃ：Ｇ/Ｃ：Ｅ/Ｃ：W/Ｃ)) *Ｅ/Ｃ

W\'=(2200/(1：Ｓ/Ｃ：Ｇ/Ｃ：Ｅ/Ｃ：W/Ｃ)) * W/Ｃ （3-3）

Ｃ\'、Ｓ\'、Ｇ\' 、Ｅ\' 、W\'的重量既为每组配合比每方试配材料理论用量，其和为2200，根据试件实测表观密度M\'除以2200，就得到配比修正系数￡。试配的九组配合比就可以得出如下：

水泥用量＝Ｃ\'*￡ Kg

砂用量＝Ｓ\'*￡ Kg

碎石用量＝Ｇ\'*￡ Kg

速凝剂用量=Ｅ\'　　Kg

用水量＝W\'　　Kg

算出每组的平均重量对时间分组进行试压得出9组配合比试件的强度，然后根据记录的回弹量情况，选取既经济又满足施工要求的经修正后的配合比，即为茶林顶隧道初支C20喷射混凝土的配合。

4 总结

喷射混凝土施工随着地下工程的不断发展，也势必将越来越广泛，但相关指导性的规范尚未完善，只有靠工程技术人员在日常的工作生产中不断积累，总结宝贵的技术经验，为喷射混凝土的科学应用贡献自己的一份力量。

参考文献：

[1] JTG D70-2004，公路隧道设计规范[S] ．

[2] GB50086-2001，锚杆喷射混凝土支护技术规范要求[S] ．

[3] 陈建勋等．隧道工程试验检测技术．人民交通出版社，2004．

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