高寒地区喷射混凝土配合比的设计与应用

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ＤｅｓｉｇｎａｎｄＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＳｈｏｔｃｒｅｔｅＭｉｘｉｎｇＲａｔｉｏｉｎＨｉｇｈＰｌａｔｅａｕＡｒｅａｗｉｔｈＥｘｔｒｅｍｅＬｏｗＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ
杨红伟
（中铁隧道集团有限公司工程试验中心，河南洛阳４７１００９）
摘要：针对在高寒地区进行喷射混凝土施工，喷射混凝土从搅拌、运输到施工整个过程在低气压、低温环境中易遭受冻害，回弹率增大，工作量加大，且混凝土质量难以保证。研究液体速凝剂掺量、环境温度对水泥净浆凝结时间的影响规律，找出速凝剂的最佳掺量，设计喷射混凝土配合比；并介绍施工现场控制温度、保证质量的措施，所选配合混凝土比的应用效果良好。关键词：青藏铁路；液体速凝剂；喷射混凝土；配合比中图分类号：ＴＵ５８２．５７２文献标志码：Ａ文章编号：１６７２－７４１Ｘ（２０１０）增刊１－０４２１－０４
１．４速凝剂与减水剂速凝剂在选用前要与所用水泥做相容性试验和水泥净浆凝结时间效果试验，掺有速凝剂的水泥净浆必须满足：１）具有良好的流动性，不出现急凝；２）初凝时间不大于５ｍｉｎ，终凝时间不大于１０ｍｉｎ。经过相容性试验确定速凝剂为河北铁圆科技发展有限公司生产的ＴＹ－３型速凝剂，厂家推荐掺量为２５％～５．０％。
隧道建设第３０卷增刊１ｏｌ．３０Ｓｕｐ．１Ｖ２０１０年８月Ａｕｇ．２０１０ＴｕｎｎｅｌＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ
高寒地区喷射混凝土配合比设计与应用
百度文库
１．３粗骨料粗骨料应选用级配合理、粒形良好、质地均匀坚硬、非碱活性、不含冰雪等冻结物及易冻裂的矿物质的洁净碎石，粒径不宜大于１６ｍｍ，本项目采用自产的５～１０ｍｍ碎石，主要技术指标见表３。
表３粗骨料主要技术指标Ｔａｂｌｅ３Ｍａｊｏｒｔｅｃｈｎｉｃａｌｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｃｏａｒｓｅａｇｇｒｅｇａｔｅ
［２］
技术指标
实测结果２６．８１３２２０６１．０３３４８．２４６．７
。本文结合
青藏铁路新建关角隧道工程，配置Ｃ２５喷射混凝土配
收稿日期：２０１０－０５－０８；修回日期：２０１０－０５－３０
作者简介：杨红伟（１９８１ —），男，２００６年毕业于河南科技大学无机非金属材料工程专业，本科，助理工程师，主要从事隧道工程材料试验检测工作。
图２水泥净浆终凝时间与速凝剂掺量、环境温度关系Ｆｉｇ．２Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｃｅｍｅｎｔｐａｓｔｅｆｉｎａｌｓｅｔｔｉｎｇｔｉｍｅａｎｄａｃｃｅｌｅｒａｔｏｒｃｏｎｔｅｎｔａｎｄｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ
２）速凝剂与减水剂掺加情况对水泥胶砂抗压强度的影响（试验温度为１０℃）见表４。
表４速凝剂与减水剂掺加情况对水泥胶砂强度的影响Ｔａｂｌｅ４Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆａｃｃｅｌｅｒａｔｏｒｃｏｎｔｅｎｔａｎｄｗａｔｅｒｒｅｄｕｃｉｎｇａｇｅｎｔｃｏｎｔｅｎｔｏｎｓｔｒｅｎｇｔｈｏｆｃｅｍｅｎｔｍｏｒｔａｒ
４２２
隧道建设第３０卷在混凝土中添加减水剂能减少单位用水量、节省水泥用量、提高强度、增加耐久性、提高抗冻性。减水Ｔ－ＨＰＣ型减水剂为山西黄腾化工有限公司生产的Ｈ剂，掺量１．０％。１）速凝剂最佳掺量的选择。速凝剂的掺量对喷射混凝土的凝结、强度、回弹率等性能有重要影响，而且在关角隧道施工中速凝剂的掺量选择必须考虑高寒地区气候环境的影响，因此重点考察了水泥净浆凝结时间随速凝剂掺量、环境温度的变化关系（见图１，２）。
０前言
随着我国铁路的深入发展，西北、西南等高原寒冷地区的隧道工程日益增多，作为保证施工安全的喷射混凝土也相应增多。喷射混凝土是借助于喷射机械将混凝土高速喷射到受喷面上凝结硬化而成的一种混凝土，其在支撑围岩、防止围岩坍塌、填充围岩的裂隙节理等方面起着重要作用
［１］
１原材料
ＹＡＮＧＨｏｎｇｗｅｉ
（ＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＴｅｓｔＣｅｎｔｅｒｏｆＣｈｉｎａＲａｉｌｗａｙＴｕｎｎｅｌＧｒｏｕｐＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｌｕｏｙａｎｇ４７１００９，Ｈｅｎａｎ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｃａｓｅｓｈｏｔｃｒｅｔｉｎｇｉｓｅｘｅｃｕｔｅｄｉｎｅｘｔｒｅｍｅｃｏｌｄａｒｅａｓ，ｔｈｅｍｉｘｉｎｇ，ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎａｎｄｓｐｒａｙｉｎｇｏｆｔｈｅｓｈｏｔｃｒｅｔｅ，ｗｈｉｃｈｒｅｓｕｌｔｓｉｎｌａｒｇｅｖｏｌｕｍｅｏｆｒｅｂｏｕｎｄ，ｈｅａｖｙｗｏｒｋｌｏａｄａｎｄａｒｅｐｅｒｆｏｒｍｅｄｕｎｄｅｒｌｏｗｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄｌｏｗｐｒｅｓｓｕｒｅｄｉｆｆｉｃｕｌｔｉｅｓｉｎｓｈｏｔｃｒｅｔｅｑｕａｌｉｔｙｇｕａｒａｎｔｅｅ．Ｔｈｅｒｕｌｅｏｆｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｔｈｅｌｉｑｕｉｄａｃｃｅｌｅｒａｔｏｒｃｏｎｔｅｎｔａｎｄｔｈｅｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇ，ｔｈｅｏｐｔｉｍｕｍａｃｃｅｌｅｒａｔｏｒｃｏｎｔｅｎｔｉｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄａｎｄｔｈｅｍｉｘｉｎｇｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｎｔｈｅｃｅｍｅｎｔｐａｓｔｅｓｅｔｔｉｎｇｔｉｍｅｉｓｓｔｕｄｉｅｄｒａｔｉｏｏｆｔｈｅｓｈｏｔｃｒｅｔｅｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄ．Ｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｃｏｎｔｒｏｌｍｅａｓｕｒｅｓａｎｄｓｈｏｔｃｒｅｔｅｑｕａｌｉｔｙｃｏｎｔｒｏｌｍｅａｓｕｒｅｓｔａｋｅｎｉｎｔｈｅｊｏｂｓｉｔｅａｒｅｄｅｓｃｒｉｂｅｄ．Ｉｎｔｈｅｅｎｄ，ｓａｔｉｓｆａｃｔｏｒｙｒｅｓｕｌｔｓａｒｅａｃｈｉｅｖｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＱｉｎｇｈａｉＴｉｂｅｔｒａｉｌｗａｙ；ｌｉｑｕｉｄａｃｃｅｌｅｒａｔｏｒ；ｓｈｏｔｃｒｅｔｅ；ｍｉｘｉｎｇｒａｔｉｏ合比，讲述该配合比的应用情况。
。的河砂，主要技术指标见表２
表２细骨料主要技术指标Ｔａｂｌｅ２Ｍａｊｏｒｔｅｃｈｎｉｃａｌｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｆｉｎｅａｇｇｒｅｇａｔｅ
检测项目细度模数含泥量／％泥块含量／％云母含量／％．０ ≤３．５ ≤０．５ ≤０技术指标实测结果３．４２．００．００．２
序号１２３４５６７８掺量／％速凝剂０２．５３．０３．５４．０４．５５．０３．５减水剂０００００００１．０凝结时间初凝１３２ｍｉｎ６ｍｉｎ４５ｓ５ｍｉｎ１２ｓ４ｍｉｎ１６ｓ３ｍｉｎ３０ｓ３ｍｉｎ１５ｓ２ｍｉｎ５５ｓ３ｍｉｎ２０ｓ终凝２１６ｍｉｎ１１ｍｉｎ３５ｓ１０ｍｉｎ２５ｓ８ｍｉｎ２０ｓ７ｍｉｎ１０ｓ６ｍｉｎ３０ｓ６ｍｉｎ１５ｓ５ｍｉｎ５２ｓ１ｄ１２．４１０．２１１．３１２．６１３．２１３．８１４．３１４．６ＭＰａ抗压强度／３ｄ２４．６２５．８２６．９２８．１２８．６２８．７２９．５３２．２２８ｄ４６．７４１．２３９．５３７．８３６．４３５．５３５．２４２．７抗压强度比／％１ｄ１００８２．３９１．１１０１．６１０６．５１１１．３１１５．３１１７．７３ｄ１００１０４．９１０９．３１１４．２１１６．３１１６．７１１９．９１３０．９２８ｄ１００８８．２８４．６８０．９７７．９７６．０７５．４９１．４
根据物资供应情况，本项目选用青海水泥股份有限公司生产的Ｐ．Ｏ４２．５级水泥，主要技术指标见表１。１．２细骨料细骨料应选用级配合理、质地均匀坚硬、吸水率低、孔隙率小、非碱活性、不含易冻裂的矿物质的洁净天然中、粗河砂
［３］
。本项目选用乌兰县海平砂场生产
检测项目标准稠度用水量凝结时间安定性比表面积２８ｄ强度抗折抗压初凝终凝５ｍｉｎ ≥４１０ｈ ≤ 雷氏夹≤５ｍｍ５０ｍ／ｋｇ ≤３．５ＭＰａ ≥６２．５ＭＰａ ≥４
２
；因此，设计出相适应的配
合比以及制定施工过程中的相应措施是喷射混凝土快速、安全、优质施工的前提和保障。在高寒地区气候环境中喷射混凝土施工的通常有以下难点：１）空气稀薄、气候寒冷，人力和机械效率低下；２）速凝剂凝结时间随温度变化影响很大，低温环境时凝结时间延长；３）围岩界面温度低，喷射混凝土４）喷射的混凝土易遭受冻害，前粘结性差，回弹率高；期强度低，后期强度难以达到设计要求
喷射混凝土所使用的原材料主要包括：水泥、细骨料、粗骨料、速凝剂、拌合水等。１．１水泥水泥应优先选择硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，
表１水泥主要技术指标Ｔａｂｌｅ１Ｍａｊｏｒｔｅｃｈｎｉｃａｌｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｃｅｍｅｎｔ
检测项目含泥量／％泥块含量／％压碎指标／％针片状颗粒含量／％技术指标．０ ≤１．２ ≤００ ≤１０ ≤１实测结果０．３０８．２６
图１水泥净浆初凝时间与速凝剂掺量、环境温度关系Ｆｉｇ．１Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｃｅｍｅｎｔｐａｓｔｅｉｎｉｔｉａｌｓｅｔｔｉｎｇｔｉｍｅａｎｄａｃｃｅｌｅｒａｔｏｒｃｏｎｔｅｎｔａｎｄｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ