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关于喷射混凝土几个问题的探讨

关于喷射混凝土几个问题的探讨. 黄国兴 ( 中国水利水电科学研究院 ) (1) 喷射混凝土配合比设计问题 (2) 喷射混凝土与围岩粘结强度合理指标问题 (3) 喷射混凝土与围岩粘结强度检测方法问题. 水利水电工程应用喷射混凝土的建筑物. (1) 水工隧洞支护或衬砌 (2) 地下厂房前期支护与永久衬砌 (3) 岩石开挖高边坡喷锚支护 (4) 混凝土建筑物补强加固. 1 喷射混凝土配合比设计问题. (1) 喷射混凝土配制强度 (2) 粗骨料级配 (3) 喷射混凝土抗冻耐久性. 1.1 喷射混凝土配制强度.

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关于喷射混凝土几个问题的探讨

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Presentation Transcript

  1. 关于喷射混凝土几个问题的探讨 黄国兴 (中国水利水电科学研究院) (1)喷射混凝土配合比设计问题 (2)喷射混凝土与围岩粘结强度合理指标问题 (3)喷射混凝土与围岩粘结强度检测方法问题

  2. 水利水电工程应用喷射混凝土的建筑物 (1)水工隧洞支护或衬砌 (2)地下厂房前期支护与永久衬砌 (3)岩石开挖高边坡喷锚支护 (4)混凝土建筑物补强加固

  3. 1 喷射混凝土配合比设计问题 (1)喷射混凝土配制强度 (2)粗骨料级配 (3)喷射混凝土抗冻耐久性

  4. 1.1 喷射混凝土配制强度 表1 基准混凝土与喷大板混凝土抗压强度对比试验结果 R配＝R标+t+R R——基准混凝土（不掺速凝剂）与喷大板混凝土抗压强度差

  5. 喷大板抗压强度低的原因： （1）喷射混凝土密实性、均匀性不如基准混凝土标准试件 （2）喷射带入混凝土一定气泡，使混凝土强度降低 （3）喷大板试件需切割加工，试件尺寸与形状不够精确 （4）喷大板混凝土掺速凝剂，混凝土凝结性，水化产物结构较粗大，使混凝土强度有所降低

  6. 1.2 粗骨料级配 为了减少喷射混凝土回弹率，精骨料最大粒径不宜＞15mm 粗骨料级配：粒径5~10mm含量≥70% 粒径10~15mm含量≤20% 逊径粒径＜5mm含量≤10% 超径粒径＞ 15mm含量=0不允许

  7. 1.3 喷射混凝土抗冻耐久性 喷射时带入一部分空气，使喷射混凝土含气量增大2%左右， C25喷射混凝土抗冻等级≥F250 一般喷射混凝土不需加引气剂

  8. 喷射混凝土与围岩粘结强度合理指标问题2.1 问题的提出 某特大型地下电站工程，围岩为Ⅰ、Ⅱ类岩石，设计要求粘结强度≥1.0MPa。 主厂房：采用现场钻芯拉拔法 钻取9个样 3个钻芯时断裂 6个芯样粘结强度有5个小于1.0MPa （1.09、0.40、0.56、0.68、0.50、0.35MPa）

  9. 尾水洞：采用钻芯拉拔法 钻10个芯样 3个芯样 粘结强度0.45、0.98、1.08MPa 6个芯样 钻芯时断裂 钻芯拉拔法得出轴拉粘强求强度很难达到设计要求。（1.0MPa）

  10. 2.2 喷大板劈拉法检测结果表2 某地下厂房喷大板粘结强度

  11. 2.3 对现行有关规范规定的相关指标的评价 （1）《锚杆喷射混凝土支护技术规范》（GB 50086-2001）喷射混凝土与围岩粘结强度 Ⅰ、Ⅱ类围岩 ≥0.8MPa Ⅲ类围岩 ≥0.5MPa 没有指定检测方法

  12. 附录中列出三种检测方法 ①钻芯拉拔法 ②喷大板劈拉法 ③预留试件拉拔法 询问该规范修订负责人，该指标是用喷大板劈拉法得出的结果

  13. （2）《水工隧洞设计规范》（DL/T 5195-2004） Ⅰ、Ⅱ类围岩 ≥1.0MPa Ⅲ类围岩 ≥0.8MPa 没有指定检测方法 附录中未列出检测方法

  14. （3）《水工隧洞设计规范》（SL 279-2002） Ⅰ、Ⅱ类围岩 粘结强度≥1.2MPa Ⅲ类围岩 粘结强度≥1.0MPa 检测方法同GB50086-2001 （4）《水电水利工程锚喷支护施工规范》（DL/T 5181-2003） 对粘结强度没有提出指标 附录中列出三种检测方法

  15. （5）《纤维混凝土结构技术规程》）CECS 38：2004 钢纤维喷射混凝土与围岩粘结强度≥0.5MPa 条文说明该指标参考《欧洲喷射混凝土规范》正文与附录中没有列出检测方法 （6）《欧洲喷射混凝土规范》 粘结强度≥0.5MPa（1组3块均值） 单块测值≥0.385MPa（75%要求值） 指定采用钻芯拉拔法

  16. 2.4 粘结强度合理指标建议值 喷大板劈拉法 Ⅰ、Ⅱ类围岩 ≥1.0MPa Ⅲ类围岩 ≥0.8MPa 钻芯拉拔法 Ⅰ、Ⅱ类围岩 ≥0.5MPa

  17. 3 喷射混凝土与围岩粘强求强度检测方法问题 GB 50086-2001、DL/T 5181-2001 列出三种检测方法 （1）钻芯拉拔法 （2）喷大板劈拉法 （3）预留试件拉拔法 以上三种方法都存在一些问题。

  18. 3.1 对现行检测方法的评价 （1）钻芯拉拔法 a、钻机摆动对混凝土试件有损伤 b、钻孔埋拉杆很难保证加荷不偏心 c、喷层厚度不足易引起应力集中 检测结果——轴拉粘结强度偏小，不能真实反映喷混凝土与围岩粘结情况

  19. （2）喷大板劈拉法 a、喷混凝土与岩石粘结面很难在同一垂直面劈拉试验有剪切现象，剪切强度高于劈拉强度 b、喷大板不能完全反映现场实际情况 检测结果——劈拉粘结强度偏大，不能真实反映喷混凝土与围岩粘结情况

  20. （3）预留试件拉拔法 a、挖50mm宽环形槽很难挖 b、挖槽时对试件有损伤 c、钻孔埋拉杆很难保证加荷不偏心 d、喷层厚（15cm）试件可能挂不住，试验失败 检测结果——轴拉粘结强度偏小，不能真实反映喷混凝土与围岩粘结情况

  21. 3.2 喷射混凝土与围岩粘结强度新检测方法探讨 提高现场粘结强度检测精度的关键问题： （1）检测试件如何形成才对试件无损伤 （2）现场采用什么加荷方式才不发生偏心 对以上关键问题采用以下方法解决： （1）立钢模外包厚隔离材料，喷射成型试件钢模用3个膨胀螺栓锚固在岩石上。 以上形成试件，对试件无损伤。

  22. （2）试件加荷不偏心的措施 a、不钻孔埋拉杆，而直接在钢模顶部焊接4个拉头 b、加荷架上4根拉杆等长，保证加荷不偏心 c、在反力架横梁中心位置设伸缩定位杆（袖珍收音机天线） 创新方法定名: 喷射成型试件、轴向拉伸加荷,定名为喷射成型试件轴拉法 简称：喷射轴拉法

  23. 喷射轴拉法试件加荷装置示意图

  24. 钢模

  25. 加荷架

  26. 喷射轴拉法操作步骤： （1）在开挖立面1.5m左右高度选择表面较平整岩石，并钻3个锚固孔 （2）钢模内壁与底板圆环上下涂刷机油，并安装钢模 （3）用50-60mm厚隔离材料包裹钢模外侧 （4）喷混凝土施工，与钢模四周部位一起喷 （5）到试验龄期，拆去钢模外侧隔离材料 （6）用套筒扳手拧下膨胀螺栓的螺母

  27. （7）安装反力架，先用伸缩定位杆头部指在试件顶面中心点，再用螺母调节反力架4根支杆高度，使反力架顶面与试件表面平行（7）安装反力架，先用伸缩定位杆头部指在试件顶面中心点，再用螺母调节反力架4根支杆高度，使反力架顶面与试件表面平行 （8）用油压千斤顶加荷至破坏 （9）根据破坏荷载和破坏粘结面面积，计算喷射混凝土与围岩粘结强度

  28. 现场试验及工程应用 某地下电站主厂房上游侧墙 Ⅰ、Ⅱ类围岩设计要求粘结强度≥1.0MPa CF30钢纤维喷射混凝土 水灰比: 0.45 水泥用量: 500kg/m3 钢纤维用量: 40kg/m3 砂率：70%

  29. 表3 喷射轴拉法现场试验结果 *断裂面有片状岩石拉断 现场试验获得成功后，某大型地下电站厂房采用喷射轴拉法检测喷射混凝土与围岩粘结强度

  30. 建议： 笔者研究创造的喷射轴拉法 （1）试件形成过程既不钻芯，又不挖槽，采用立钢模喷射成型，对试件没有损伤 （2）加荷不需钻孔埋拉杆,有保证加荷不偏心措施 （3）喷射轴拉法所测结果能真实反映喷射混凝土与围岩粘结情况 建议：将喷射轴拉法作为一种新检测方法

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