混合砂配制湿喷混凝土的应用研究

文/彭永凯 中铁隧道局集团有限公司工程试验分公司 广东广州 511458

1、喷浆料工作性对湿喷混凝土的影响

湿喷混凝土的主要性能指标为湿喷料的可喷性、湿喷混凝土的早期强度、湿喷混凝土的28天强度。其中早期强度和28天强度主要受水泥、速凝剂的种类和它们的适应性影响，可喷性主要受湿喷料拌和物性能影响，主要表现指标为喷射混凝土的材料损耗。

降低喷射混凝土材料损耗，提高喷射混凝土质量主要从以下因素入手：（1）喷浆料黏聚性和易性良好，（2）混凝土在管道内的流动均匀，（3）速凝剂适应性好，计量准确，掺量恰当，与喷浆料混合均匀，（4）喷射手喷射时喷嘴距离喷射面距离恰当，角度正确，风压（泵压）适中。从喷射混凝土配合比角度讲，主要提高喷浆料的工作性，喷浆料工作性对喷射效果的影响见表1喷浆料工作性对喷射效果的影响。

?

2、混合砂所用材料及试验结果

本文采用水洗卵石破碎后的粗机制砂和细河砂配制混合砂，进行混合砂湿配制湿喷混凝土研究。水洗卵石生产的机制砂检测结果见表2机制砂粗砂检验结果，颗粒级配卵石机制砂粗砂颗粒级配；细河砂检测结果，颗粒级配见表3细河砂检测结果见表3细河砂颗粒级配。

由表4可以看出，机制砂粗砂与细河砂按5:5，6:4和7:3掺配均可得到级配合格的混合砂，4:6和8:2掺配的混合砂不满足Ⅱ区砂级配，细度模数也刚刚满足一般意义上喷射混凝土用砂细度模数不小于2.5的要求，本应淘汰，作为试验对比需要保留。

把机制砂粗砂与细河砂按4:6、5:5、6:4、7:3和8:2掺配，掺配的结果见表4掺配后混合砂颗粒级配。

?

3、湿喷混凝土配合比及试验结果分析

骨料级配对喷射混凝土的可喷性、通过输送软管的流动性、对受喷面的黏附能力、喷浆料回弹率以及最终混凝土的强度、密实程度和经济性都有重要的影响。为了获得最佳的混凝土性能，特把粗骨料引入级配计算中。混合砂和5～10碎石按不同比例混合后的级配见表5各种骨料混合后的综合级配表表。

用表5中的粗细骨料配制C25湿喷混凝土，为方便对比，配合比每方原材料用量确定为水泥480kg，骨料1703kg，水192kg，减水剂4.80kg，速凝剂19.20kg；湿喷混凝土容重2380kg/m3，含气量2.5%，坍落度140mm～180mm。根据试拌结果，对个别配合比用水量进行了微量调整，主要是砂率60%时用水量大约增加4-7kg/m3（例外，3号配合比增加12kg/m3），砂率40%时减少用水量3-4kg/m3，为了保持配合比的一致性，期间未调整胶凝材料用量等其它配合比用料的用量。用各配合比进行实际试喷，喷射效果见表6各配合比喷射效果统计（按实际砂率从大到小排列）。

对于喷射混凝土，大量研究资料表明，砂率对喷射混凝土的施工性能和力学性能均有较大的影响，当砂率小于45%时，管路易堵塞，回弹率高；当砂率大于60%时，则明显降低混凝土强度，加大混凝土收缩。本试验采用混合砂，与正常的纯河砂喷射混凝土有差异，下面就混凝土湿喷混凝土喷射效果分析发下：

（1）名义砂率40%混凝土，实际砂率46%-47%，混凝土性能主要受骨料不同级配构成影响。由表8可以看出，实际骨料级配组成，4.75mm筛、0.16mm筛的累计均无明显变化，变化主要为1.18mm筛、0.63mm筛、0.315mm筛，且变化趋势和变化幅度均相当。在喷射效果上，均出现和易性较差、泵送压力大、回弹大等现象，不过随着组成份中细颗粒含量的增加（混合砂中细河砂比例增加），和易性一定程度变好，泵送压力明显降低。

（2）名义砂率50%混凝土，实际砂率54%-55%，混凝土性能主要受骨料不同级配构成影响。由表8可以看出，本组混凝土配比，除14号配合比外，喷射效果基本良好，特别是5、8号配合比，参与的试验人员和机械手操作人员都非常满意。本组配合比的变化实际骨料级配组成，4.75mm筛、0.16mm筛的累计均无明显变化，变化主要为1.18mm筛、0.63mm筛、0.315mm筛，且变化趋势和变化幅度均相当。在喷射效果上，随着组成份中细颗粒含量的增加（混合砂中细河砂比例增加），喷浆料的黏聚逐渐由较差变得适中，再变得偏黏。粗细骨料综合最佳级配曲线应该以5、8号配合比的骨料级配曲线为中心。

（3）名义砂率60%混凝土，实际砂率63%-64%，混凝土性能主要受骨料不同级配构成影响。由表8可以看出，本组混凝土配比，除12号配合比勉强能用外，其余配合比喷射效果均不太使人满意，15号。从混凝土状态看，15号配合比包裹性较差，虽然本配合比总胶凝材料用量达480kg/m3，在C25湿喷混凝土中已较高，但是混凝土严重处于缺浆状态，实际喷射时一度发生堵管，脉冲严重，回弹大。可见在喷射混凝土中，当砂较粗时，不宜盲目提高砂率，不然随砂率的提高，骨料空隙率也逐渐增加，水泥浆不能填满和有效润滑骨料，混凝土和易性反而大幅度变差。随着混合砂中细河砂比例的逐渐增加，喷浆料黏聚性快速增加，并开始变得偏黏乃至黏稠。砂率的提高，不仅仅是使混凝土强度降低，还增加收缩，增加用水量，甚至降低混凝土的和易性，增加砂率应谨慎。

结语：

混合砂配制湿喷混凝土，级配良好的混合砂在54%～55%砂率时可获得良好的可喷性。用混合砂配制湿喷混凝土，混合砂颗粒分布宜均匀，不可用单纯的细度模数来简单定性砂的粗细。当混合砂中0.16～1.18mm颗粒分布偏多或偏少时，可通过适量调低或调高砂率来改善湿喷料可喷性，但是当砂较粗时，不宜盲目提高砂率，不然随砂率的提高，骨料空隙率也逐渐增加，当水泥浆不能产满和有效润滑骨料时，混凝土和易性反而大幅度变差。

?

?