喷砼机(喷砼机制砂和天然砂那个回弹大)怎么可以错过

本文通过对比天然砂与机制砂的特点，综合分析了机制砂喷射混凝土组成设计的影响因素指标，总结了机制砂混凝土在原料选用、配合比设计中的关键点，为喷射混

 

王在杭 王正华 段现彪 魏龙生 于咏妍云南云岭高速公路建设集团有限公司 交通运输部公路科学研究院摘 要：为了进一步减少天然砂的开采，节约造价成本，缓解环境破坏，利用隧道工程建设所产出的隧道弃渣资源作为初期支护喷射混凝土用机制砂，替代天然砂的使用。

本文通过对比天然砂与机制砂的特点，综合分析了机制砂喷射混凝土组成设计的影响因素指标，总结了机制砂混凝土在原料选用、配合比设计中的关键点，为喷射混凝土用机制砂的推广应用提供理论参考关键词：组成设计;机制砂;喷射砼;回弹量;

随着我国道路交通建设的不断发展，混凝土用砂量也急剧上升目前，工程建筑用砂普遍采用的是天然河砂，在大规模开采利用下天然砂早已不是用之不竭的资源，且过度地开采造成了严重的环境破坏尤其是我国西南地区，天然砂资源较为匮乏，地区交通建设开隧出渣比例大，非常多的隧道洞渣得不到合理利用，占用大量土地资源，影响环境，易形成安全隐患。

近年来，砂石等大宗原料市场进场价格不断增高，合理采用优质的碎弃石渣制备机制砂，部分替代天然砂的使用已是大势所趋，具有优良的经济效益与环境效益喷射混凝土是以砂为细集料，与水泥、石子、外加剂、水等原料按一定比例混合制得，多用于隧道初期支护中。

不同的围岩等级所需喷射混凝土的级别不同，施工工艺也不同，主要有有湿喷法、干喷法等考虑到山区隧道建设地区河砂取源困难，运输成本高及喷射混凝土级配、细度模数要求较高等因素，已有很多学者研究了以机制砂替代天然砂作为喷射混凝土细集料的配合比设计及工作可行性，以进一步合理化利用洞渣资源，促进机制砂的应用推广。

本文在前人研究机制砂喷射混凝土的基础上，首先对天然砂与机制砂的机制特性进行分析，再通过综述制备喷射混凝土过程中的原材料选定、配合比设计等关键性能影响参数之间的关系，分析了机制砂喷射混凝土的组成设计的研究现状，为在实际隧道工程施工的应用推广提供理论参考。

1 天然砂与机制砂特点分析天然砂是在风、水等自然环境下反复摩擦作用而形成的沉积砂，质地不稳定，在外力作用下，砂的表观密度降低，具有较多杂质机制砂多由白云岩、石灰岩等母岩经反击式破碎机破碎筛分制得所需级配的集料，进行一定施工质量控制可获得性能较为稳定的机制砂。

基于破碎混凝土细集料的选择，研究者们在机制砂的母岩种类、细度模数、石粉、密度等方面开展了相关研究中铁一局集团的唐富学通过研究渝黔隧道项目中喷射混凝土机制砂的选料检验发现，在混凝土覆盖后，过细的砂易产生较多延伸的裂缝，试件干缩严重，过粗的砂制得的混凝土在初次喷射与隧道壁接触时产生了较大的回弹，不利于施工。

中交四航局的鲁舟认为制备机制砂母岩的强度指标需满足生产要求，不应小于100MPa张恒等人研究表明机制砂具有来源广，易嵌锁粘附，可控性强等优势基于对前人文献的分析，喷射混凝土中机制砂的选用性质范围如表1表1 喷射混凝土用机制砂的技术指标 下载原图

由上可知，不同母岩对机制砂的性能指标影响较大，工程中多使用级配良好、含泥量较少的中粗砂来配制混凝土，合理的石粉含量可改善混凝土的和易性，并充分填充大颗粒之间的骨架，使得结构致密，提高喷射混凝土的工作性能与力学强度。

此外，除单一体系机制砂或天然砂外，很多工程根据施工要求按比例复配两种砂以中和两者的优劣势，经调配后的混合砂多满足施工条件2 机制砂喷射混凝土组成设计研究现状为了得到性能优良的机制砂喷射混凝土，学者们通过研究水泥、砂石、水、外加剂、改性纤维等原材料的水灰比、砂率、砂石级配、水泥用量、速凝剂掺量等因素对机制砂喷射混凝土力学强度、回弹量、抗渗性及施工工艺等参数的影响，归纳分析了机制砂喷射混凝土的材料组成设计理论方法与实践经验，主要包括:

唐富学等人通过试喷365∶892∶892∶18.98的水泥、机制砂、石与外加剂的混凝土发现，附着的支护混凝土表现出高松散、高回弹的现象，经参数调节后得到，当砂率为0.5～0.55，水灰比为0.45～0.5，水泥用量为450～480kg之间时，喷射砼的回弹率较小且具有良好的力学强度，满足施工要求;

王永岗等人按Ⅱ区中砂级配复配混合砂制备喷射混凝土，试验表明，混凝土中不同的组分设计对衬砌体结构性能的影响程度不尽相同现场拌和运输、喷射流动与凝结性能、喷射工艺方式选择主要受机制砂砂率与水灰比的影响，合理的砂率与砂粒径(砂率45%～55%，水灰比0.5～0.55)可减少水化过程中产生的微裂缝，减小回弹。

水泥用量主要影响了支护混凝土的强度性能与稳定性，适量水泥生成的水化产物能够充分连接砂石间的空隙，浆液较为均匀;李小青等人认为喷射混凝土施工过程中与岩壁首次碰撞产生的刚性回弹很大程度影响支护进程，由于砂石直接与岩壁相接触，被吸收的能量较小，增大了体系内的位移形变，不利于混凝土层的稳定;

黄绪泉等人采用C25机制砂钢纤维喷射混凝土进行初期支护，控制坍落度为100mm左右，先初喷3～5cm，待20min后进行复喷，每次5～8 cm研究结果表明:当砂率为50%，水灰比0.5，水泥∶砂∶石∶钢纤维为453∶815∶815:50时，混凝土泵送喷射效果好，强度较佳;。

张恒等人通过在机制砂喷射混凝土中加入粉煤灰来减少用水量，降低回弹，提升后期强度当粉煤灰掺量为40%，水胶比为0.37，水泥∶砂∶石∶外加剂为272∶1362∶421∶20.33时，喷射砼粘聚保水性强，满足施工和易性。

以上研究表明，影响机制砂喷射混凝土组成设计的两个关键性能指标为:回弹量与力学强度通过调节机制砂砂率、水泥种类与用量、改性纤维掺量及减水剂与速凝剂的掺量等因素，可以得到适合于隧道掌子面初期支护的机制砂喷射混凝土。

目前，很多研究依据实际项目支撑进行了大量的实验室试喷，并能够结合工程现场施工控制参数，克服支护混凝土结构松散、回弹大、强度低等质量问题，为机制砂配制喷射混凝土的理论研究和工程应用打下了坚实的基础3 结论

机制砂喷射混凝土对于隧道工程建设过程中掌子面初期支护的意义重大，根据地质条件、隧道围岩等级等工程概况因地选材，合理利用了弃渣资源，具有优良的可持续发展性在制备机制砂喷射砼的过程中，机制砂母岩性质、机制砂粒径级配、含泥量与石粉含量、水泥用量、机制砂砂率、水灰比等因素对材料组成设计产生决定性的影响。

为满足不同的施工条件与材料性能要求，在完善施工工艺参数的基础上选用性质优良的机制砂来进行实验室试喷，以得到施工和易性、稳定性优良的最佳喷射砼配合比然而，由于机制砂来源较广，各地区母岩性质存在差异性，使得尚未形成一个统一的喷射混凝土用机制砂的技术规范，不同的机制砂组成对于喷射砼整体的配合比设计影响较大。

在前期试喷试验的基础上，确定最初配比，且在实际现场施工中严控机制砂喷射砼的工程作业操作，根据实时喷射混凝土的稠度、凝结状况来调整水泥砂石配合比、减水剂、速凝剂掺量以及喷射角度、喷射距离等因素，以获得最佳回弹量，增强支护混凝土结构的致密性与稳定性。

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