摘 要：噴射混凝土當前的配合比設計還沒有一個很成熟的方法，只是通過一些規范提供的材料比例，進行試配，然后通過試噴來進行調整。用以襯砌支護的噴射混凝土的質量是隧道施工中施工安全的關鍵所在，一個沒有充分依據和優化的配合比實在是讓人無法信服，這里針對這個問題，結合自身的實踐體會，總結出一些建設性的經驗，也是對試驗人員的幫助。
　　關鍵詞： 噴射混凝土 ;配合比關鍵因素 ;注意事項
　　1 前言
　　與普通混凝土性能要求不同，噴射混凝土施工方式獨特，施工時不用支模和拆模，憑借在水泥混凝土中添加速凝劑，就能使混凝土在短短幾分鐘內凝結硬化，除了最終強度要滿足設計要求外，還要求較小的回彈，因而其配合比設計時的幾個關鍵指標也與普通混凝土大相徑庭。以下是根據多年來進行配合比配制的經驗總結，較為詳細地闡述噴射混凝土配合比設計中的幾個關鍵注意事項，以求配制出性能良好的混凝土來滿足用噴射機施工這種特殊工藝的施工需要。
　　2 噴射混凝土配合比設計的幾個關鍵注意事項
　　2.1 確定速凝劑摻量時的注意事項
　　噴射混凝土是一種以壓縮空氣為動力，將混凝土混合料料通過管道和噴嘴，把混凝土漿體直接噴射到巖石或結構物表面，僅依靠在水泥混凝土中摻加速凝劑，在短短幾分鐘內就能使混凝土凝結硬化，被噴射的巖石或結構物得到加強和保護。所以速凝劑的質量和摻量，在整個噴射混凝土配合比設計占有重要作用。速凝劑的作用機理是一方面速凝劑與水作用，反應出的NaOH與水泥中的石膏(CaSO4)發生化學反應，生成Na2SO4，使石膏失去緩凝作用，降低了水泥漿體中的(SO4)2-，從而使鋁酸三鈣(C3A) 迅速溶解水化，生成鈣礬石，致使水泥漿迅速凝固。另一方面，鈣礬石的生成降低了液相中Ca(OH)2濃度，加速了硅酸鹽礦物特別是硅酸三鈣(C3S)的水化，生成了水化硅酸鈣凝膠，水泥因而產生強度。
　　我們選擇速凝劑摻量是依據JC477-2005《噴射混凝土用速凝劑》6.5條規定，采用水泥凈漿的方法來確定。
　　(1) 不同加水方式對摻量選擇的影響
　　水泥：惠州光大凱城牌P.O 42.5R 400g;
　　速凝劑：徐州超力CNF-ZW速凝劑 12g
　　自來水：扣除速凝劑中水后 154g

加水方式	速凝劑混在水中一起加入水泥攪拌	先加80%水攪勻+速凝劑+加入留20%水洗裝速凝劑的杯子	先把全部水加入攪勻+速凝劑
初凝（min：s）	3：14	4：45	8：16
終凝（min：s）	7：25	11：10	15：30

　　由試驗結果可以看出，加水方式不同明顯影響凈漿凝結時間，直接導致選擇速凝劑時摻量出現誤差，影響最終噴射效果。所以我們要嚴格按照規范JC477-2005《噴射混凝土用速凝劑》6.5條規定，一次性把水加完，攪拌均勻后再加速凝劑，切記不要留水洗裝速凝劑杯子。從這也可以看出在濕噴時控制到現場坍落度的穩定是多么重要。
　　(2)試驗溫度對摻量選擇的影響
　　水泥：惠州光大凱城牌P.O 42.5 400g;
　　速凝劑：徐州超力CNF-ZW速凝劑 10g
　　自來水：扣除速凝劑中水后 155.2g(一次性加完)

溫度	15℃	20℃	25℃
初凝（min：s）	8：15	4：26	3：45
終凝（min：s）	17：21	10：45	10：10

　　所以在不同的施工季節，對拌出的混凝土溫度不同時，應該經常校對，適時調整速凝劑的摻量，來減少回彈。
　　2.2 確定水灰比的時的注意事項
　　根據JC477-2005《噴射混凝土用速凝劑》，摻速凝劑的砂漿28d抗壓強度比≥70%。也就是說最大允許30%的強度損失，所以我們可以將噴射混凝土強度等級換算成普通混凝土的強度等級，然后再按《普通混凝土配合比設計方法》(JGJ55-2000)進行配合比設計，見下表：

設計噴射砼強度等級	C15	C20	C25	C30
換算成普通混凝土的強度等級	C15/0.7	C20/0.7	C25/0.7	C30/0.7
按普通混凝土設計方法計算試配強度（MPa）	15/0.7+1.645*4 =28.01	20/0.7+1.645*5=36.80	25/0.7+1.645*5=43.94	30/0.7+1.645*6=52.73
按普通混凝土設計方法計算水灰比	0.67	0.51	0.43	0.36
備注	上表計算水灰比時：采用P.O 42.5水泥，取水泥富余系數γc=1計算的（也可采用水泥實際的富余系數計算）

　　再參考《錨桿噴射混凝土支護技術規范》GB50086-2001對水灰比規定宜為0.42~0.50，如不滿足可以選用不同強度等級的水泥來滿足最佳水灰比要求。
　　2.3 水泥強度等級選用的注意事項
　　水泥強度等級的選擇也非常重要，如果水泥強度等級太高，水灰比大，水泥過少，結果回彈量大，初期強度增長慢;反之，水泥強度等級太低，水灰比小，水泥過多，粉塵量大，硬化后混凝土收縮大。《錨桿噴射混凝土支護技術規范》GB50086-2001對水泥的要求不得低于32.5級。具體我們應該根據不同強度等級的噴射砼選用不同等級的水泥。從2.2條的表中也可看出：采用P.O 42.5水泥時，C15噴射砼計算出來的水灰比為0.67，水灰比太大，顯然是不合適的，一般如果確要采用P.O 42.5水泥，就采用0.55左右的水灰比，造成性價比大大下降，此時如果采用P.C32.5水泥性價比就很好了，同理如果是C35噴射砼計算出來的水灰比為0.32，水灰比太小，顯然是不合適施工的，此時如果采用P.052.5水泥，就很好施工了。
　　2.4 試驗室配合比設計進行噴射砼成型時注意事項
　　我們依據設計好的配比，依次投入碎石、砂、水泥干拌均勻后投入水、減水劑攪拌2min，在滿足設計要求的坍落度后，把計量好的速凝劑投入攪拌機中，攪拌20~30s，出機后，最好幾個人一起，每人裝一個試模，以最快的動作完成成型過程。但實際試驗過程中我們會經常發現噴射砼配比試配的重復性很差，往往我們在自己的試驗室拌的很好，一去中心試驗室報批，再成型時得出的強度結果相差很大。或過段時間在自己工地試驗室再重復拌時，都容易出現比較大的誤差。主要原因有如下幾點：
　　(1) 濕混凝土攪拌均勻后，加入速凝劑后，具體攪拌時間是經過目測，有的試驗員控制的短，有的試驗員控制的長，控制攪拌時間稍長的攪拌出來的混凝土太干太散，成型不易密實，使強度降低。
　　(2) 因為加完速凝劑后，混凝土在短短幾分鐘就會凝結，所以當混凝土出機后，成型人員少或動作太慢，也會使混凝土太干太散，成型不易密實，使強度降低。
　　(3) 由于某些原因濕拌混凝土的坍落度變大的話，會導致加入同樣計量的速凝劑后，混凝土凝結時間變長，這時成型的強度往往會高出不少。
　　所以在成型時需要注意的是，保持混凝土凝結時間的一致情況下成型的重復性較好，凝結時間長，成型的試塊強度高，凝結時間短，成型的試塊強度低。
　　2.5 砂率的選擇注意事項
　　與普通混凝土一樣，噴射混凝土砂率的合理選擇非常關鍵，甚至更加重要。如果砂率過大，集料總表面積增大，用水量也跟著增加，造成水泥用量多，混凝土收縮加大。如果砂率過小，作業噴射時回彈大，且容易堵管。最佳砂率是滿足施工要求下，回彈最少時的砂率。《錨桿噴射混凝土支護技術規范》GB50086-2001對噴射混凝土砂率的選擇要求50~60%。
　　2.6 單位水泥用量的確定注意事項
　　《錨桿噴射混凝土支護技術規范》GB50086-2001要求灰骨比為1:3.5~4.0，多年施工經驗表明，灰骨比為1:4時，是施工的最佳狀態。這樣我們確定好骨灰比、砂率，水灰比，速凝劑摻量，就可以根據體積法計算式得結果為1。
　　將各材料用量關系式代入上式計算得出水泥用量，代入各種材料與水泥的關系式，就能求出其它各材料用量，即得噴射混凝土的理論配合比。
　　3 結束語
　　國外早在上世紀40年代就開始研究應用噴射混凝土，我國起步較晚，在上世紀50年代才開始使用噴射水泥砂漿來作礦山開巷、圍巖表面的隔離防護層。1965年我國鐵道部率先使用噴射混凝土技術，到那時我國才真正開始使用噴射混凝土。隨后冶金部相繼在礦山、隧道中使用。目前已在礦山、豎井平巷、交通隧道、水工隧道、地面電站硐室等工程的巖壁襯砌及坡面護面等支護工程以及薄殼結構、深基坑護壁、旋噴樁加固地基、邊坡加固等工程上廣泛使用。噴射混凝土由于其獨特的施工方式，從原材料的選擇、配合比的設計到施工機械、混凝土的力學性能等都比普通混凝土提出了更高的要求。
　　本文根據《錨桿噴射混凝土支護技術規范》GB50086-200要求說明，對噴射混凝土配合比設計中的幾個關鍵因素的確定進行了較為詳細的展開和討論，闡述了如何配制出性能良好的混凝土來滿足用噴射機施工這種特殊工藝的施工需要。
　　參考文獻
　　【1】 《普通混凝土配合比設計規程》JGJ55-2000
　　【2】 《錨桿噴射混凝土支護技術規范》GB50086-2001
　　【3】 《噴射混凝土用速凝劑》JC477-2005
　　【4】 混凝土外加劑，熊大玉等，化學工業出版社
　　【5】 《公路工程水泥混凝土外加劑與摻合料應用技術指南》交公便字[2006]02號
　　【6】 《公路工程混凝土外加劑》JT/T523-2004