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      隧道噴射混凝土配合比設計及施工質(zhì)量控制要點(diǎn)

      2014-07-02 14:00:51 tttmi 414

      摘要: 摘要:噴射混凝土是指將水泥、砂、石子、外加劑和水按一定得配合比和水灰比拌和而成的混合物,以風(fēng)壓為動(dòng)力快速?lài)娭翈r體表面而形成的混凝土層。噴層凝固后具有“支撐作用”、“填補作用”、“粘結作用”和“封閉作用 ...

      摘要:噴射混凝土是指將水泥、砂、石子、外加劑和水按一定得配合比和水灰比拌和而成的混合物,以風(fēng)壓為動(dòng)力快速?lài)娭翈r體表面而形成的混凝土層。噴層凝固后具有“支撐作用”、“填補作用”、“粘結作用”和“封閉作用”,從而使圍巖得到加固,圍巖自身的強度得到保護,對施工及人員安全起著(zhù)至關(guān)重要的作用。本文從原材料質(zhì)量控制、設計基本要求、設計參數的選擇及配合比選定等幾個(gè)方面簡(jiǎn)要介紹了噴射混凝土配合比設計過(guò)程,并對施工中應關(guān)注的施工控制要點(diǎn)進(jìn)行初步分析,對于噴射混凝土的配合比設計選擇及施工質(zhì)量控制具有一定的指導意義。

      關(guān)鍵詞:噴射砼  配合比設計  施工控制

      噴射混凝土是隧道工程復合支護中常用的施工技術(shù),其形成的混凝土結構層對圍巖起到支護作用,使圍巖自身的強度得到保護,對施工及人員安全起著(zhù)至關(guān)重要的作用。所以噴射混凝土配合比設計及施工質(zhì)量控制對工程質(zhì)量及安全(尤其是山區高速)起著(zhù)非常關(guān)鍵的作用,以下就其設計及質(zhì)量控制簡(jiǎn)要闡述。

      一、噴射混凝土配合比設計;

      (一)原材料選用;

      1)拌和用水:工程中多以飲用水作為拌和用水,而pH值小于4的酸性水及含有影響水泥正常凝結與硬化的有害物質(zhì)的水均不得使用。

       ?。?span style="overflow-wrap: break-word;padding: 0px">2)水泥:水泥應具有強度高、抗滲性和耐久性好,應優(yōu)先選用425以上的普通硅酸鹽水泥,使用前應做強度鑒定試驗,水泥存放時(shí)嚴禁受潮和結塊,也不得把不同規格、不同廠(chǎng)家的水泥混合使用。

      3)骨料:

      細集料應采用堅硬耐久的中粗砂,細度模數宜大于2.5,砂的含水率宜控制在5%-7%。

      粗骨料應采用堅硬耐久的碎石或卵石。粒徑不宜大于16mm,骨料級配宜采用連續級配,

      ?。?span style="overflow-wrap: break-word;padding: 0px">4)外加劑:為了降低用水量、降低回彈率和粉塵率,使噴射混凝土早凝早強,必須使用外加劑。應采用符合質(zhì)量要求并對人體危害性很小的速凝劑,摻加速凝劑之前,應做速凝劑與水的相溶性試驗及水泥凈漿速凝效果試驗。一般速凝劑最佳摻量約為水泥重量的4%左右,另外速凝劑摻入應確保均勻。

      (二)噴射混凝土配合比設計的基本要求;

      噴射混凝土配合比具有自身的工藝特點(diǎn),要根據多種因素來(lái)綜合選定。在保證原材料合格的前提下,配合比設計既要兼顧對強度等主要指標的要求,又要兼顧到施工工藝的要求。一般應滿(mǎn)足如下幾方面:

      (1)噴射混凝土配合比應滿(mǎn)足設計強度等級要求;

      (2)回彈量少;

      (3)施工時(shí)粉塵少;

      (4)噴射后與圍堰粘附性好,能獲得密實(shí)的噴射混凝土;

      (5)能滿(mǎn)足施工要求,輸料順暢,不發(fā)生堵管等。

      (三) 噴射混凝土配合比設計參數對施工質(zhì)量的影響;

      噴射混凝土作為混凝土的一種,其配合比設計參數主要有水泥用量、骨灰比、砂率、水灰比及坍落度等。

      (1)水泥用量宜控制在400450kg/m3。水泥用量過(guò)少,回彈量大,初期強度增長(cháng)慢,當水泥用量增加,噴射混凝土強度會(huì )提高,回彈減少。但水泥用量過(guò)多,一是不經(jīng)濟,二是施工時(shí)產(chǎn)生的粉塵多,惡化施工環(huán)境,而且混凝土凝結硬化時(shí)收縮也會(huì )增大。

      (2)灰骨比:采取干法噴射施工時(shí),水泥與砂、石之重量比宜為144.5;采取濕法噴射施工時(shí),水泥與砂、石之重量比宜為13.54.0。

       (3)砂率宜控制在50%60%。實(shí)踐證明,砂率的大小既影響噴射混凝土的施工性能,也影響其力學(xué)性能,當砂率低于50% ,回彈率高,管路宜堵塞,施工工藝不易掌握,噴射混凝土強度離散性很大。砂率過(guò)大,高于60%,因粗集料不足,噴射時(shí)石子對混凝土沖擊搗實(shí)力不大,使噴射混凝土的強度降低,同時(shí)使集料比表面積增大,要達到相應坍落度和流動(dòng)性,水泥用量也要加大,既不經(jīng)濟也會(huì )使混凝土收縮增大。

      (4)水灰比:干法噴射施工水灰比宜控制在0.400.45;濕法噴射施工水灰比宜控制在0.420.50。水灰比的大小影響噴射混凝土回彈率和強度。水灰比過(guò)大,回彈率雖然可以減小,但強度降低;水灰比過(guò)小,強度雖高,但回彈率也增高。

      (5)坍落度:坍落度是評價(jià)混凝土流動(dòng)性、粘聚性和保水性的重要指標。當采取濕法噴射施工時(shí),應進(jìn)行坍落度檢測,坍落度宜控制在812cm。實(shí)踐證明坍落度在該范圍內噴射混凝土回彈率最低。

      (四)混凝土配合比的選定

      配合比一般采用經(jīng)驗公式和施工技術(shù)規范相結合的方法來(lái)確定。一般包括常規配合比設計和噴射混凝土現場(chǎng)試噴、調整兩個(gè)部分。前一部分是依據噴射混凝土的要求,按照混凝土常規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,在現場(chǎng)調整、驗證、確定其配合比。兩個(gè)步驟互為補充,缺一不可。

      二、噴射混凝土施工工藝控制

      (一)風(fēng)壓的控制

        工程實(shí)踐顯示,為了有效控制混凝土回彈,應將噴嘴處的風(fēng)壓控制在0.2Mpa以?xún)?,在配管或軟管的直徑、風(fēng)壓輸送距離發(fā)生變化時(shí),應當根據粘附程度以及噴射狀況對空氣壓力進(jìn)行修正。

      (二)水壓的控制

        噴射混凝土施工時(shí)要注意水壓的控制,輸料管處的風(fēng)壓要低于噴嘴處水壓0.1~0.15Mpa,并且控制噴水作業(yè)區的水壓不小于0.5Mpa,這樣才能使噴射混凝土的施工達到最優(yōu)質(zhì)量。

      (三)噴射角度的控制

        當噴射表面比較平整時(shí),噴射時(shí)應使受?chē)娒媾c噴嘴垂直,若噴嘴偏離垂直方向,會(huì )導致噴射混凝土的密度和強度降低,回彈量變大。

      (四) 噴射方法的選擇

        噴射混凝土時(shí)應當分塊、分部、分段作業(yè),從上往下,先噴射兩側的邊墻再?lài)娚涔敖?,最后再?lài)娚渌淼赖墓绊?。噴頭要垂直噴射面沿著(zhù)順時(shí)針?lè )较蚓徛苿?dòng)噴射,這樣可以使噴出的混凝土厚度均勻、回彈量小。

      三、噴射混凝土施工質(zhì)量控制

      (一)強度的控制

        噴射混凝土的強度主要由粘結強度、抗壓強度、疲勞強度、抗剪強度、抗拉強度等,而在實(shí)際工程中主要檢測其抗壓強度。若強度不滿(mǎn)足要求,則應當查找問(wèn)題出現的原因,并采取必要的補救措施。

      (二)厚度的控制與檢測

      施工現場(chǎng)可以采用激光斷面儀或者鑿孔的方式檢測。當采用鑿孔的方式檢測時(shí),應當在混凝土噴射作業(yè)8h后進(jìn)行。當不滿(mǎn)足要求時(shí)要立即補噴到要求厚度。噴射混凝土的厚度檢測應當每間隔10m進(jìn)行一次,沿著(zhù)拱頂中線(xiàn)每間隔3m檢測一次。

      (三)回彈量的控制

        隧道噴射混凝土施工作業(yè)時(shí),要盡可能的降低混凝土的回彈量,控制噴射混凝土的回彈量在1524%范圍內,實(shí)際操作時(shí)可采用以下方法:①?lài)娚浠炷龝r(shí),要注意使風(fēng)壓略小于噴射水壓,噴射人員可以根據噴射混凝土表面的光滑程度來(lái)判定水灰比大小。②噴射角度和距離的控制;在進(jìn)行噴射混凝土施工時(shí),應控制噴嘴與噴射面的距離在0.6~1.2m,此時(shí)能夠減少混凝土的回彈量。③噴射混凝土施工時(shí),要注重對水灰比、水壓、風(fēng)壓等的控制。④?chē)娚浠炷翍敺謱邮┕?,每層施工的間隔時(shí)間應滿(mǎn)足規范和設計要求。

      四、噴射混凝土質(zhì)量檢查

      (一)抗壓強度檢測

      1)檢查噴射混凝土抗壓強度所需的試塊應在工程施工中抽取制取。試塊數量每噴射50100m3混合料或混合料小于50m3的獨立工程,不得少于一組。每組試塊不得少于3個(gè);材料或配合比變更時(shí),應另作一組。

      (2) 試件制作方法

      ①?lài)姶蟀迩懈罘?,在施工的同時(shí)將混凝土噴射在450㎜×350㎜×120㎜(可割六塊)或450㎜ ×200㎜ ×120 ㎜(可割成3塊)的試模內,在達到一定強度后用切割成100 ㎜ ×100 ㎜ ×100 ㎜的立方體試塊,在標準養護條件下養護28d,用標準試驗方法測得的極限抗壓強度,乘以0.95的系數。

      ②鑿方切割法:在具有一定強度的支護上,用鑿巖機打密排鉆孔取出長(cháng)約35 ㎝寬約15 ㎝的混凝土塊,切割磨光加工成100 ㎜ ×100 ㎜ ×100 ㎜的立方體試件,標準養護28d,用標準試驗方法測得的極限抗壓強度,乘以0.95的系數。

      (3)采用立方體試塊做抗壓強度試驗時(shí),加載方向必須與試塊噴射成型方向垂直。

      (二)檢驗頻率

      抽取試塊數量,雙車(chē)道每10延米,至少在拱部和邊墻各取一組,每組3個(gè)試件。原材料或配合比變更時(shí)需重新制取試件。

      結束語(yǔ):只有通過(guò)合理的配合比設計及有效的控制措施,才能使噴射混凝土質(zhì)量?jì)?yōu)良,各項指標符合規范要求。在進(jìn)行配合比設計時(shí),應對配合比主要參數進(jìn)行分析,掌握參數變化對質(zhì)量的影響,采取有效的控制措施,將影響降到最低。在施工時(shí),應不斷對施工工藝進(jìn)行調整,以保持噴射混凝土的最佳狀態(tài),從而確保施工質(zhì)量,使噴射混凝土結構滿(mǎn)足設計技術(shù)要求。


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