噴射混凝土摻硅灰配合比設計與質量控制

孫 超

（中鐵二十二局集團第一工程有限公司第二項目部， 黑龍江 哈爾濱 150000）

0 引言

隨著科學技術水平的飛速進步，在施工行業中也在不斷應用新技術、新材料，從而有效促進了施工效率和質量的提升。但是，在隧道項目的施工作業中，采用的普通噴射混凝土雖然可以有效解決厚度等問題，但是卻也帶來的新的不足，例如，回彈量過大、強度不足等。而在噴射混凝土中摻加硅灰的方法則可以對以上問題進行有效的控制和解決，為隧道項目的的高質高效施工提供了有效的便利。

1 噴射混凝土摻硅灰簡介

所謂、噴射混凝土摻硅灰指的是在噴射混凝土中加入硅灰，以此來提升噴射混凝土的性能，以更好的保證施工質量。硅灰是在冶煉硅鐵合金時，通過煙囪所排出的粉塵，經過收集整理后，以無定型二氧化硅為主要成分的粉體材料，與水泥相比，粒度更細，表面積更小。在噴射混凝土中加入硅灰，主要可以提高混凝土的強度和耐久性，摻有硅灰的噴射混凝土拌合物具有更好的可泵性，這樣可以更好的降低混凝土的回彈量。

2 摻硅灰噴射混凝土的配比設計方法與控制要點

噴射混凝土的制作配合比與普通的混凝土存在明顯的差異，必須要根據施工的實際需求來進行原料的選擇。本文所述的噴射混凝土的制作配比僅適用于隧道的施工作業。

回彈量是隧道項目施工中混凝土作業需要考慮的問題，為了有效控制回彈量，需要較高的砂率，提高砂率就需要更多的集料面積，這就意味著需要使用更多量的水泥將集料的表面包裹起來，這樣才能符合噴射式混凝土的作業強度標準。如果使用的水泥量越大，則噴射混凝土出現干縮、開裂問題的可能性就會增大，并且會使得施工成本得到明顯增加。所以，確定水泥用量是首要問題。根據以往的施工經驗，水泥用量一般控制在300-450kg/m3的范圍最為適宜。其次是要明確砂率，最好選擇粗砂或中砂，砂率控制在45%一55%的范圍為宜，如果砂率處于過高或過低的狀態，容易導致堵管現象的出現。然后對配合比進行確定，一般而言，水灰比應控制在0.40-0.50 的范圍，如果水灰比過小，就會出現大量的粉塵，回彈量、粘結力會得不到合格的控制，噴層也會出現大量的干斑、砂窩等問題，如果水灰比過大，則會導致混凝土強度達不到施工要求，速凝效果不佳，噴層會出現流淌、滑移、坍落等不良問題。此外，必須要對施工現場的溫度進行嚴密的關注，根據周圍巖壁的類型、施工能力等因素進行合理的調整。采用摻硅灰的方法來設計噴射混凝土配合比，在隧道項目的施工作業中具有以下優勢：第一，具有較低的堿腐蝕性；第二，性能表現優秀且坍落度損失低；第三，控制回彈量的效果更佳；第四，早期強度和后期強度均能保持在較高的水平；第五，具有更加持久的耐受性。

1.制作材料和配合比控制要求

本人目前在昆楚高速公路項目TJ-5 標工地試驗室工作，標段承建2 條雙洞隧道，分別為大坪地隧道和和平隧道，隧道總長度約8900m，因云南地區天然砂較少，所以現場使用的是機制砂，項目初期隧道掌子面進行濕噴法初期支護施工時，經常出現拱部或邊墻大面積坍落和回彈量大的問題，一般回彈量為12-16%，首先質量難以保證，還對項目造成經濟損失，在多次出現類似問題后，項目部決定通過重新設計新的噴射混凝土配合比，并摻用硅灰，這次通過多次試配得到了幾個結果，在硅灰摻量過大時，加上機制砂石粉含量偏大，會使混凝土在出站后短時間出現坍落度損失快的現象，但摻用的硅灰過少時，混凝土粘稠度效果不明顯，雖然回彈量有所降低，但沒有設計出最佳效果，最后使用硅灰6%的摻量，和易性達到了最佳狀態，現場施工時回彈量可有效控制在8%以下，且28 天混凝土試件抗壓強度滿足試配強度的要求，配制出新的C25 噴射混凝土，所用材料有水泥為P.O 42.5 低堿普通硅酸鹽水泥，砂為粗砂，碎石為4.75-9.5mm 碎石，硅灰為加密性硅灰，摻量為水泥用量的6%，減水劑為聚羧酸系高性能減水劑，摻量為水泥用量的0.8%，速凝劑為無堿速凝劑，摻量為水泥用量的6%，水為地下水?；炷撂涠葹?40-180mm。

5-1、混凝土試配強度

fcu.0=（fcu.k+1.645×σ）

=（25+1.645×5.0）=33.2MPa

fcu.0—混凝土配制強度；fcu.k—混凝土設計強度；σ—混凝土強度標準差，取5.0。

5-2、確定水膠比及膠凝材料用量:

fce=44.5MPa（28 天實測抗壓強度）

aα 、bα —回歸系數，碎石砼aα 取0.53，bα 取0.20；

k1噴射砼密實度系數取1.1 ；k2速凝劑強度影響系數取1.05 ； 根據實際試配確定水膠比為0.44，滿足要求。

2、用水量及砂率的選定：mw（試配）=265kg/m3

摻聚羧酸系高性能減水劑，本批減水劑減水率試驗結果為28% 摻減水劑后的用水量為：

mw=265×（1-28%）=191kg/m3

根據JGJ/T 372-2016《噴射混凝土應用技術規程》、GB 50086-2015《巖土錨桿與噴射混凝土支護工程技術規范》及試配取砂率ρs=50%。

3、確定摻和料及水泥的用量：

根據JGJ 55-2011《普通混凝土配合比設計規程》

4、確定外加劑的用量：m外=434×0.8%＝3.47 kg/m3

5、確定速凝劑用量：m速=434×6.0%＝26.0 kg/m3

6、確定硅灰用量：m硅=434×6.0%＝26.0 kg/m3

7、骨料用量：

混凝土單位容重取2300kg/m3

因為：ρs=ms0/（ms0+mG0） 、 m總=mw0+ mc0+ ms0+mg0+mgh0

本文正式基于上述背景，首先分析了南方電網范圍內雷擊共塔線路引起雙極閉鎖的物理過程，在此基礎上，以±800 kV滇西北至廣東特高壓直流輸電線路工程為例，研究了共塔線路的反擊和繞擊耐雷性能，并與獨立架設直流線路進行對比，最后討論了幾種降低共塔線路雙極閉鎖風險的措施，為滇西北至廣東特高壓直流輸電線路工程共塔線路建設提供參考。

所以：ms0=838kg，mG0=837kg

8、確定基準配合比為：

水泥 ：砂：碎石：外加劑：速凝劑：硅灰：水

1 ：1.93 ：1.93 ：0.008 ：0.06：0.06：0.44

3 摻硅灰的噴射混凝土在施工中具備的優勢

1.摻硅灰的噴射混凝土的作業方法是機器旁邊和噴嘴外出現的大量粉塵得到了有效的降低，有利于保障施工人員的身體健康。

2.施工效率更高。使用干式和濕式混凝土噴射機進行作業，作業時間分別達到了5 礦/h 和10 礦/h 的效率，而采用人工式機械作業，則能夠達到20 礦/h。

3.具有更低的回彈度。采用干噴式作業時，混凝土的回彈度能夠達到15%-50%，而采用濕噴式作業，回彈量可以控制在10%以下。

4.采用濕噴式作業時，水灰比的控制效果更佳，混凝土水化程度更高，因此，就能夠更好的確保噴射混凝土的作業質量，讓混凝土的性能更加均勻；而采用干噴式作業時，混凝土的水灰配比需要依靠人工的主觀經驗來進行判斷和調整，從而無法有效保證混凝土的質量。

4 結束語

噴射混凝土摻硅灰配合比設計和質量把控對于噴射混凝土的應用效能具有重要影響和作用，其配比設計和質量把控已經成為諸多工程研究之重點，是工程質量優化的重要影響因素。相關人員更加需要結合工程實際情況合理配制噴射混凝土摻硅灰，實現工程質量的再提升。