如何配制喷射混凝土？

一、喷射混凝土配合比的设计要求

喷射混凝土配合比的设计要求，基本上与普通混凝土相似，但由于施工工艺差别很大，所以必须满足一些特殊要求。

1.具有良好的黏附性，必须喷射到设计规定的厚度，并能获得密实、均匀的混凝土；

2.具有一定的早强作用，喷射后4-8h的强度应能具有控制地层变形的能力；

3.在速凝剂用量满足可喷性和早期强度条件下，必须达到设计的28d强度；

4.应做到粉尘浓度较小，混凝土回弹量较少，且不发生管路堵塞；

5.设计要求的其他性能，如耐久性、抗渗性、抗冻性等。

二、喷射混凝土配合比的设计参数

1.“胶骨比” 即混凝土中的胶凝材料（水泥+拌合料）与骨料之比，一般可采用（1:4）~（1:4.5）；

2.喷射混凝土的砂率比普通混凝土的砂率大，一般为45%~60%；

3.水胶比是影响混凝土强度的关键因素。一般来说，当水胶比太大时，喷射混凝土表面易出现流淌、滑移、拉裂；若水胶比太小，喷射混凝土表面易出现干斑，作业中粉尘大，混凝土回弹较多。根据工程经验，喷射混凝土的适宜水胶比为0.40~0.50。

三、喷射混凝土配合比的设计步骤

1.确定喷射混凝土骨料的最大粒径和砂率

骨料的最大粒径是影响混凝土可喷性的关键数据。一般情况下，喷射混凝土骨料的最大粒径，不得大于喷射系统输料管道最小断面直径的1/5~1/3，亦不宜超过一次喷射厚度1/3，最好控制在20mm以内。

砂率对喷射混凝土的稠度和粘聚性影响很大，对强度也有一定影响，其他性能影响如下表：

性能	砂率
	<45%	>55%	45%~55%
回弹损失	大	较小	较小
管路堵塞	易	不易	不易
湿喷时的可泵性能	不好	好	较好
水泥用量	少	多	较少
混凝土强度	高	低	较高
混凝土收缩	较小	大	较小

根据喷射混凝土特点，为了最大限度吸收二次喷射时的冲击能，必须选择较大的砂率。综合权衡砂率大小所带来的的利弊，喷射混凝土拌合料的砂率在45%~55%为宜，一般粗骨料的最大粒径越大，其砂率应当越小。另外，砂率较粗时，砂率可以偏大为宜；砂率较细时，砂率可以偏小些。当喷射拱肩及拱顶部位时，宜采用较大的砂率。

喷射混凝土的砂率，也可根据骨料的最大粒径、喷射部位和围岩表面状况，参考下表进行初选，然后经过试拌、试喷射确定最佳砂率。

骨料最大粒径/mm	10	15	20	25	30
砂率允许范围/%	65~85	52~75	45~70	40~65	38~62
砂率平均值/%	75.0	63.5	57.5	52.5	50.0

2.确定水泥及细粉掺料的用量

水泥及细粉掺料（如粉煤灰、火山灰等）总称为细粉料。细粉料的用量与骨料的最大骨料粒径有关系。

骨料最大粒径 Dmax/mm	10	15	20	25	30
细粉料用量[C]/（kg/m3）	453	411	382	364	357

水泥的用量，可以用喷射混凝土的胶集比表示，即水泥与骨料之比，常为（1:4）~（1:4.5）。水泥过少，回弹量大，初期强度增长慢；水泥过多，不仅能使粉尘量增多，而且硬化的强度不一定增加，反而使混凝土产生过大的收缩变形。

水泥用量过多，对喷射混凝土后期强度的增长也有不利影响。当水泥量超过400kg/m3时，喷射混凝土的强度并不随水泥用量增大而提高。

3.确定喷射混凝土的水灰比

  水灰比是影响喷射混凝土强度、耐久性和施工工艺的主要因素。当水灰比为0.20时，水泥不能获得足够的水分与其水化，硬化后有一部分未水化的水泥质点，反而使混凝土的强度降低；当水灰比为0.60时，过量的水分蒸发后，在水泥石中形成毛细孔，也造成混凝土的强度和抗渗性下降。

对于干法喷射混凝土施工，预先不能准确的给定拌合料的水灰比，水量全靠喷射手在喷嘴处的调节。一般来说当喷射混凝土表面出现流淌、滑移、拉裂现象时，表明混凝土的水灰比太大；若喷射混凝土表面出现干斑，作业中粉尘较大，回弹较多，表明水灰比较小

喷射混凝土的水灰比，取决于喷射物要求的稠度，它与水泥净浆标准稠度用水量、砂率、砂的粒径、细粉掺料及外加剂的种类和掺量有关。工程实践表明，在不掺加减水剂情况下，喷射混凝土的水灰比，一般以0.40~0.50为宜。

4.确定喷射混凝土中的砂、石用量

确定混凝土中砂、石的用量，可用普通水泥混凝土配比时求砂石用量的绝对体积法计算，也可以用假定表观密度法进行计算，喷射混凝土的表观密度可以假定为2450~2500kg/m3。

5.速凝剂的掺量

喷射混凝土中掺加适宜的速凝剂，是加速混凝土凝结硬化、防止混凝土流淌和脱落、减少混凝土回弹损失的重要技术措施。但不是所有的喷射混凝土都要掺加速凝剂，更不是掺量越多越好。由于国内大部分速凝剂都在不同程度降低混凝土最终强度，所以对于掺量要严格控制。

四、喷射混凝土的参考配合比

干式喷射混凝土最佳配合比：

因素	混凝土的几种配合比
	回弹率最小配合比	28d强度最大的配合比	综合最佳配合比
水泥用量/(kg/m3)	350	350	350
砂率/%	70	50	60
水灰比（W/C）	0.60	0.40	0.50
速凝剂掺量/%	2	2	2
粗骨料种类	碎石	卵石	碎石
喷射面角度/(。)	90	90	90
喷射距离/cm	70	70	70
平均回弹率/%	23.6±6.2	47.3±6.3	32.1±6.3
28d龄期平均抗压强度/MPa	12.33±0.99	18.18±0.99	12.51±0.99

湿式喷射混凝土的最佳配合比：

因素	混凝土的几种配合比
	回弹率最小配合比	28d强度最大的配合比	粉度最小的配合比	综合最佳配合比
水泥用量/(kg/m3)	340	340	340	340
砂率/%	50	50	60	60
水灰比（W/C）	0.47	0.42	0.47	0.42~0.74
速凝剂掺量/%	5	1	1.5	顶拱5；侧壁1
砂细度模数	3	3	2	2.5
喷射面角度/(。)	90	45	90	-
缓凝剂掺量/%	0.2	0	0.4	0.4

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