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,但優質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。結合施工情況,介紹了細石噴射混凝土技術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快速發展,地下工程的數量也在不斷增長,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,并且還給生態環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,巷道工程大多數都處在比較偏僻的無天然砂區,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日趨貧乏,有些地方甚至出現無砂可采的情況[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濟效益。

　　本文結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,通過調整出料口的尺寸,使粒徑小于5mm 的巖石顆粒數量分別為:50 %、55 %、60 %。

(3) 速凝劑

　　通過優選試驗后采用山西運城城北外加劑有限公司生產的YSP - 8B 液態速凝劑,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配合比設計和噴射混凝土現場試噴、調整兩個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,在現場調整、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。

　　(2) 噴射時先給風,再開機,后送料,結束時先停料,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) 根據噴射混凝土的部位變化,距離遠近,及時調整工作風壓(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 　混凝土質量的控制

　　(1) 對水泥的強度安定性凝結時間進行抽樣檢查,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,在混凝土達到一定強度后,加工成10cm ×10cm ×10cm 的立方體試塊,在標準條件下養護至28 天進行抗壓試驗[4 ] 。

4 　結論

　　(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,具有很好的經濟和社會效益。

　　(2) 由于細石噴射混凝土采用了自然連續級配的骨料,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:湖南科學技術出版社, 2001.

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

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