北京地区基坑湿喷混凝土配比与强度关系研究

冯红超　张召冉　矫伟刚　郭义先　韩鹏飞　张　扬

(1.北京市勘察设计研究院有限公司，北京　100038；　2.北方工业大学土木工程学院，北京　100141)



北京地区基坑湿喷混凝土配比与强度关系研究

冯红超1张召冉2矫伟刚1郭义先1韩鹏飞1张扬1

(1.北京市勘察设计研究院有限公司，北京100038；2.北方工业大学土木工程学院，北京100141)

在湿喷混凝土配比设计合格的基础上，对三组配比进行强度分析，得到不同配比情况下强度关系情况，试验表明:各个配比的混凝土强度变化有所差异，但都能够满足设计强度的要求，有速凝剂条件下且速凝剂掺量控制在3%～5%，水灰比为0.5，砂率为46%的配比最优。

基坑，湿喷混凝土，配合比，速凝剂，抗压强度

0　引言

随着社会对建筑环境的要求越来越高，尤其是北京地区。湿喷混凝土工艺能较好的解决粉尘的问题，减少回弹率，使其成为下步支护作业的重要发展方向。湿喷混凝土需要合适的配比，来保证混凝土的强度。因此，研究不同配比下强度的情况，并获得最优配比成为关键。

1　湿喷配合比的设计

根据北京地区常用基坑边坡支护设计强度为C20进行配比设计，按照JGJ 55—2011普通混凝土配合比设计规程进行湿喷混凝土配合比设计，计算水灰比为0.57。根据查文献等参考资料，初步确定设计水灰比在0.4～0.6之间，为检验其不同配比与强度的关系，特在实验室配比的基础上，按照表1进行配比设计。

表1　湿喷配比情况

2　不同配比下强度关系情况

为研究基坑边坡的湿喷混凝土的不同配比与强度关系，采用

水泥为钻牌P.O42.5的水泥，砂子采用细度模数为2.66的水洗砂，石子采用粒径为10 mm，制作100 mm×100 mm×100 mm的标准试块，然后分别对所浇筑试件进行了1 d，7 d，28 d强度测试。

2.1水灰比和砂率不变，强度随用水量变化情况

对配比进行分析，在水灰比和砂率相同的情况下，其强度如表2所示。

表2　不同龄期时强度随用水量的变化情况(w/c=0.5)

如图1所示，在水灰比为0.5的情况下，混凝土整体强度趋势为强度随着时间的增长而增大，基本呈现线性增长。1 d强度随着用水量的变化其强度变化不大，而7 d和28 d强度随着用水量的减少而强度增大，增大幅度分别为6.0 MPa和3.4 MPa。1 d强度基本维持在10.8 MPa以上；7 d强度基本在23 MPa以上，最小强度为设计强度的100%以上，所以满足相关规定及工程经验的要求；28 d强度最小强度为38.7 MPa，同龄期强度相差不大且达到设计强度的要求。

2.2水灰比为0.5，砂率变化时强度变化情况

对配比进行分析，在水灰比和砂率相同的情况下，其强度如表3所示。

表3　不同龄期时强度随用砂率的变化情况(w/c=0.5)

由表3，图2可知，在水灰比为0.5的情况下，混凝土整体强度趋势为强度随着时间的增长而增大，基本呈现线性增长，按照7 d和28 d强度来看，砂率越小强度越大，且在各自龄期内强度相差不大。1 d强度基本维持在11 MPa以上；7 d强度基本在23 MPa以上，最小强度为设计强度的100%以上，所以满足相关规定及工程经验的要求；28 d强度最小强度为38.7 MPa，达到设计强度的要求。在坍落度满足要求的前提下，砂率46%其强度最大为41.2 MPa，整体强度符合要求(水灰比为0.55，砂率变化时与强度关系与水灰比0.5相似，在此略去)。

2.3加速凝剂后强度变化情况

为减少回弹率，提高工效，添加速凝剂是喷射混凝土的常用方法，采用的速凝剂为CC-10液体速凝剂，相同速凝剂掺量下，结合实验室实验及强度实验，选取三组不同配比混凝土检验其强度规律。不同配比如表4所示。

表4　不同配比情况

如表4所示为通过初步配比设计得出的满足湿喷坍落度要求下的配比方案，在三组方案的基础上分别对速凝剂掺量进行控制，使其满足强度要求。

从三组配比来看，如图3所示，在掺量为3%时，混凝土试块的强度变化较小，也就是说3%的速凝剂掺量对三种配比混凝土影响作用相同，结合各自配方混凝土的28 d强度，可以认为当混凝土速凝剂掺量为3%时对相同设计强度混凝土影响不大。

如图4，图5所示，当掺量为5%和7%时，三组混凝土的1 d强度基本趋于一致且强度值相差不大，7 d强度相差开始拉大，28 d

强度时，配比3的强度增长情况明显滞后于配比1和配比2，显示出配比3在速凝剂作用下，强度增长不够稳定的现象。

3　结语

通过实验室配比试验，在符合湿喷混凝土喷射施工要求的坍落度下，各个配比的混凝土都能够满足设计强度的要求，在不同配比下展现出不同的强度关系。

同等速凝剂掺量情况下，3%的速凝剂掺量对各个配比混凝土强度的减弱效果基本相同，且强度基本相同；当掺量加大到5%和7%时，28 d强度具有较大差异，配比3的后期强度较低，受速凝剂的影响较大，强度增长不稳定。

综上所述，通过配比试验及强度试验，综合考虑配比及速凝剂的影响，水灰比为0.5，砂率为52%为最优配比，且速凝剂掺量控制在3%～5%，能够保证湿喷混凝土施工的需要。

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On relationship between proportion ratio and strength of foundation pit wet shotcreting in Beijing

Feng Hongchao1Zhang Zhaoran2Jiao Weigang1Guo Yixian1Han Pengfei1Zhang Yang1

(1.BeijingSurveyandDesignInstituteCo.,Ltd,Beijing100038,China;2.CollegeofCivilEngineering,NorthChinaUniversityofTechnology,Beijing100141,China)

Based on the standard proportional ratio of the wet shotcrete, the paper undertakes the strength analysis of the three proportion groups, concludes the strength laws under various proportional ratios, and proves by the test that the strength changes of the concrete differ from each other in the proportional ratios but they can meet the demands of the designed strength, and the proportional ratio is the optimal when the accelerator is controlled within 3%～5%, water-cement ratio is 0.5 and the sand coarse aggregate ratio is 46%.

foundation pit, wet shotcrete, proportional ratio, accelerator, compression strength

1009-6825(2016)23-0115-02

2016-06-08

冯红超(1979- )，男，高级工程师；张召冉(1981- )，男，讲师；矫伟刚(1983- )，男，工程师；

TU528

A

郭义先(1980- )，男，工程师；韩鹏飞(1986- )，男，工程师；张扬(1988- )，男，工程师