锚杆用水泥砂浆配合比设计

锚杆用水泥砂浆配合比设计
2021年第21期SCIENCE&TECHNOLOGYINFORMATION
○建筑与工程○科技信息
锚杆用水泥砂浆配合比设计
张富源1郭道通2张妍1沈文忠1张燕1边琦1王拓1
（1.山东建筑科学研究院山东济南250031；2.山东建固特种专业工程有限公司山东济南250014）
【摘要】水灰比和灰砂比是锚杆用水泥砂浆设计的关键要素，砂浆流动度是影响砂浆
工作性的主要因素。

本文总结了锚杆用水泥砂浆配合比设计中遇到的问题，并基于相关试
验与施工现场资料，提出了相应的改进措施和解决方法，为相关工程设计工作提供参考。

【关键词】锚杆用水泥砂浆；试配强度；水灰比；灰砂比；流动度
0引言
自1911年美国首先使用岩土锚杆支护矿井巷道开始，迄今为止，岩土锚固技术已在
许多国家得到了广泛的应用和发展。

目前国外各类岩土锚杆种类多达600余种。

我国自50年代后期将岩土锚杆技术应用于矿山、铁路、隧道和地下工程中[1]，近年来更是被广泛
应用于相关建筑领域，如：高层建筑地下基坑工程的临时性支护工程，山体永久性边坡支
护等。

在这些工程中，全长粘结性锚杆应用较为广泛。

锚杆用水泥砂浆主要是指用于全长粘结性锚杆，由水泥、粒径不大于2.5mm的中细砂、水，以及根据需要加入相关外加剂配制成的砂浆。

现有标准《锚杆喷射混凝土支护技术规范》（GB50086-2001）[2]与《岩土锚杆（索）技术规程》（CECS22：2021）[3]对锚杆用
水泥砂浆的原材料要求、强度、水灰比和灰砂比给出了初步的限定；而对于砂浆强度等级、砂浆试配强度、砂浆流动性的表示方法以及砂浆各性能试验方法的标准依据等，没有明确
相关规范和标准依据。

这给试验人员的配合比设计工作带来了很多问题。

本文结合相关试验与现场施工资料，针对在锚杆用水泥砂浆配合比设计中遇到的问题
进行了探讨，希望能为以后的相关工程设计提供参考。

施工掺加砂浆防冻剂。

建议掺加减水剂，既能减少砂浆拌合物泌水，又能减少水泥用量；掺加膨胀剂，可以使硬化后的砂浆略有膨胀，提高砂浆密实性，提高锚杆抗拔力。

掺
加的外加剂应保证水泥浆中氯化物的含量不得超过水泥重量的0.1%。

3
3.1
锚杆用水泥砂浆配合比设计
锚杆用水泥砂浆试配强度的确定
《锚杆喷射混凝土支护技术规范》（GB50086-2001）[2]和《岩土锚杆（索）技术规程》（CECS22：2021）[3]均未明确规定锚杆用水泥砂浆试配强度。

建议参照《砌筑砂浆
配合比设计规程》（JGJ/T98-2021）5.1.1.2砂浆的试配强度计算公式（1）：
fm，0＝kf2
式中：fm，0―――砂浆的试配强度（MPa）；――砂浆强度等级值（MPa），f2―
――系数，按表取值。

k―3.2
（1）
1锚杆用水泥砂浆强度等级
《锚杆喷射混凝土支护技术规范》（GB50086-2001）[2]规定：水泥砂
浆的强度等级不应低于M20。

在实际工程中，锚杆用水泥水泥砂浆一般分为M20、M25、M30、M35、M40五个强度等级。

目前尚无相关规范对锚杆用水泥砂浆各性能的试验方法、试验温湿度、养护条件及拌
合物流动性表示方法等给出明确规定。

根据多年试验经验及相关标准，给出以下建议：
（1）锚杆用水泥砂浆各性能试验方法、试验室温湿度和养护条件均可参照《建筑砂
浆基本性能试验方法标准》（JGJ/T70-2021）[4]；其中立方体抗压强度试验中砂浆立方
体抗压强度建议按下式计算；
fm，cu＝
NUA
式中fm，cu―――砂浆立方体抗压强度（MPa），应精确至0.1MPa；
2
2.1
锚杆用水泥砂浆配合比设计对原材料的要求――试件破坏荷载（N）；NU―
――试件承压面积（mm2）。

A―
（2）锚杆用水泥砂浆拌合物流动性须保证砂浆拌合物既不堵塞注浆管，又不离析，
从而确保砂浆的可泵性和密实性。

根据多年试验经验及多次工地现场试验，本文建议用流
动度表示砂浆拌合物的流动性较合适，试验方法可参照《水泥基灌浆材料》（JC/T986-
2021）[5]6.5条。

根据多次工地现场试验，砂浆流动度宜控制在(250±10)mm范围内，既
能保证砂浆密实性，又不会出现堵管现象，可以使注浆泵高效率地工作，有利于施工的连
续性，对加快施工进度有很大帮助。

3.3锚杆用水泥砂浆配合比试验方案及试验结果
本次试验细骨料采用泰安河砂，过2.5mm筛，细骨料（砂子）主要性能指标见表1；
水泥采用山东水泥厂普通硅酸盐水泥P.O42.5，主要性能指标见表2；水为饮用水。

表1砂子检测结果
细度模数
含泥量，%
泥块含量，%
含水率，%
松散堆积密度，kg/m3
水泥
《岩土锚杆（索）技术规程》（CECS22：2021）[3]规定：水泥宜采用普通硅酸盐水泥，水泥的性能指标应符合《通用硅酸盐水泥》（GB175-2021）的规定，必要时可采用抗
硫酸盐水泥，不宜采用高铝水泥，且水泥强度应大于32.5MPa。

施工现场强度等级小于M30的水泥砂浆一般选用P.S.A32.5矿渣硅酸盐水泥或
P.C32.5复合硅酸盐水泥，大于或等于M30的水泥砂浆选用P.O42.5普通硅酸盐水泥，像
基坑临时性支护宜选用P.S.A32.5矿渣硅酸盐水泥或P.C32.5复合矿渣硅酸盐水泥，山体
永久性边坡支护应选用P.O42.5普通硅酸盐水泥。

2.2砂
《锚杆喷射混凝土支护技术规范》（GB50086-2001）[2]规定：宜采用中细砂，粒径
不应大于2.5mm，使用前应过筛。

《岩土锚杆（索）技术规程》（CECS22：2021）[2]规定：细骨料应选用最大尺寸小于2.0mm的砂；在实际工程中，施工现场一般选用粒径不大于
2.5mm的中砂。

2.3水
《岩土锚杆（索）技术规程》（CECS22：2021）[3]规定：拌和水宜采用饮用水，不
得使用污水，水质应符合《混凝土拌合用水标准》（JGJ63-2021）要求。

2.4外加剂
《岩土锚杆（索）技术规程》（CECS22：2021）[3]规定：必要时注浆材料中可使用
控制砂浆泌水、改善流动性、减少用水量和调整凝结时间，或提高早期强度的外加剂，外
加剂的质量应符合国家现行的相关产品标准要求，且外加剂不得影响浆体的粘结性和对钢
材产生腐蚀，并应通过试验验证后方可使用。

实际工程中，大多数工程不用外加剂，少数工程掺加膨胀剂，冬季
2.42.60.70.11410
表2
水泥品种
强度等级
安定性合格
水泥检测结果
抗折强度，MPa
抗压强度，MPa
凝结时间，min初凝
终凝
3d5.1
28d9.0
3d21.9
28d47.0
P.O42.5115186
3.3.1
试验方案一
根据《锚杆喷射混凝土支护技术规范》（GB50086-2001）[2]规定：水泥与砂之比宜为1:1～1:2（重量比），水灰比宜为0.38～0.45。

砂浆配合比试验结果见表3。

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