锚杆用水泥砂浆配合比设计

2011年第21期SCIENCE&TECHNOLOGYINFORMATION

○建筑与工程○科技信息

锚杆用水泥砂浆配合比设计

张富源1郭道通2张妍1沈文忠1张燕1边琦1王拓1

（1.山东建筑科学研究院山东济南250031；2.山东建固特种专业工程有限公司山东济南250014）

【摘要】水灰比和灰砂比是锚杆用水泥砂浆设计的关键要素，砂浆流动度是影响砂浆工作性的主要因素。本文总结了锚杆用水泥砂浆配合比设计中遇到的问题，并基于相关试验与施工现场资料，提出了相应的改进措施和解决方法，为相关工程设计工作提供参考。

【关键词】锚杆用水泥砂浆；试配强度；水灰比；灰砂比；流动度

0引言

自1911年美国首先使用岩土锚杆支护矿井巷道开始，迄今为止，岩土锚固技术已在许多国家得到了广泛的应用和发展。目前国外各类岩土锚杆种类多达600余种。我国自50年代后期将岩土锚杆技术应用于矿山、铁路、隧道和地下工程中[1]，近年来更是被广泛应用于相关建筑领域，如：高层建筑地下基坑工程的临时性支护工程，山体永久性边坡支护等。在这些工程中，全长粘结性锚杆应用较为广泛。

锚杆用水泥砂浆主要是指用于全长粘结性锚杆，由水泥、粒径不大于2.5mm的中细砂、水，以及根据需要加入相关外加剂配制成的砂浆。现有标准《锚杆喷射混凝土支护技术规范》（GB50086-2001）[2]与《岩土锚杆（索）技术规程》（CECS22：2005）[3]对锚杆用水泥砂浆的原材料要求、强度、水灰比和灰砂比给出了初步的限定；而对于砂浆强度等级、砂浆试配强度、砂浆流动性的表示方法以及砂浆各性能试验方法的标准依据等，没有明确相关规范和标准依据。这给试验人员的配合比设计工作带来了很多问题。

本文结合相关试验与现场施工资料，针对在锚杆用水泥砂浆配合比设计中遇到的问题进行了探讨，希望能为以后的相关工程设计提供参考。

施工掺加砂浆防冻剂。建议掺加减水剂，既能减少砂浆拌合物泌水，又能减少水泥用量；掺加膨胀剂，可以使硬化后的砂浆略有膨胀，提高砂浆密实性，提高锚杆抗拔力。掺加的外加剂应保证水泥浆中氯化物的含量不得超过水泥重量的0.1%。

3

3.1

锚杆用水泥砂浆配合比设计

锚杆用水泥砂浆试配强度的确定

《锚杆喷射混凝土支护技术规范》（GB50086-2001）[2]和《岩土锚杆（索）技术规程》（CECS22：2005）[3]均未明确规定锚杆用水泥砂浆试配强度。建议参照《砌筑砂浆配合比设计规程》（JGJ/T98-2010）5.1.1.2砂浆的试配强度计算公式（1）：

fm，0＝kf2

式中：fm，0———砂浆的试配强度（MPa）；——砂浆强度等级值（MPa），f2—

——系数，按表取值。k—3.2

（1）

1锚杆用水泥砂浆强度等级

《锚杆喷射混凝土支护技术规范》（GB50086-2001）[2]规定：水泥砂

浆的强度等级不应低于M20。在实际工程中，锚杆用水泥水泥砂浆一般分为M20、M25、M30、M35、M40五个强度等级。

目前尚无相关规范对锚杆用水泥砂浆各性能的试验方法、试验温湿度、养护条件及拌合物流动性表示方法等给出明确规定。根据多年试验经验及相关标准，给出以下建议：

（1）锚杆用水泥砂浆各性能试验方法、试验室温湿度和养护条件均可参照《建筑砂浆基本性能试验方法标准》（JGJ/T70-2009）[4]；其中立方体抗压强度试验中砂浆立方体抗压强度建议按下式计算；

fm，cu＝

NUA

式中fm，cu———砂浆立方体抗压强度（MPa），应精确至0.1MPa；

2

2.1

锚杆用水泥砂浆配合比设计对原材料的要求——试件破坏荷载（N）；NU—

——试件承压面积（mm2）。A—

（2）锚杆用水泥砂浆拌合物流动性须保证砂浆拌合物既不堵塞注浆管，又不离析，从而确保砂浆的可泵性和密实性。根据多年试验经验及多次工地现场试验，本文建议用流动度表示砂浆拌合物的流动性较合适，试验方法可参照《水泥基灌浆材料》（JC/T986-2005）[5]6.5条。根据多次工地现场试验，砂浆流动度宜控制在(250±10)mm范围内，既能保证砂浆密实性，又不会出现堵管现象，可以使注浆泵高效率地工作，有利于施工的连续性，对加快施工进度有很大帮助。3.3锚杆用水泥砂浆配合比试验方案及试验结果

本次试验细骨料采用泰安河砂，过2.5mm筛，细骨料（砂子）主要性能指标见表1；水泥采用山东水泥厂普通硅酸盐水泥P.O42.5，主要性能指标见表2；水为饮用水。

表1砂子检测结果

细度模数

含泥量，%

泥块含量，%

含水率，%

松散堆积密度，kg/m3

水泥

《岩土锚杆（索）技术规程》（CECS22：2005）[3]规定：水泥宜采用普通硅酸盐水泥，水泥的性能指标应符合《通用硅酸盐水泥》（GB175-2007）的规定，必要时可采用抗硫酸盐水泥，不宜采用高铝水泥，且水泥强度应大于32.5MPa。

施工现场强度等级小于M30的水泥砂浆一般选用P.S.A32.5矿渣硅酸盐水泥或P.C32.5复合硅酸盐水泥，大于或等于M30的水泥砂浆选用P.O42.5普通硅酸盐水泥，像基坑临时性支护宜选用P.S.A32.5矿渣硅酸盐水泥或P.C32.5复合矿渣硅酸盐水泥，山体永久性边坡支护应选用P.O42.5普通硅酸盐水泥。2.2砂

《锚杆喷射混凝土支护技术规范》（GB50086-2001）[2]规定：宜采用中细砂，粒径不应大于2.5mm，使用前应过筛。《岩土锚杆（索）技术规程》（CECS22：2005）[2]规定：细骨料应选用最大尺寸小于2.0mm的砂；在实际工程中，施工现场一般选用粒径不大于2.5mm的中砂。2.3水

《岩土锚杆（索）技术规程》（CECS22：2005）[3]规定：拌和水宜采用饮用水，不得使用污水，水质应符合《混凝土拌合用水标准》（JGJ63-2006）要求。2.4外加剂

《岩土锚杆（索）技术规程》（CECS22：2005）[3]规定：必要时注浆材料中可使用控制砂浆泌水、改善流动性、减少用水量和调整凝结时间，或提高早期强度的外加剂，外加剂的质量应符合国家现行的相关产品标准要求，且外加剂不得影响浆体的粘结性和对钢材产生腐蚀，并应通过试验验证后方可使用。

实际工程中，大多数工程不用外加剂，少数工程掺加膨胀剂，冬季

2.42.60.70.11410

表2

水泥品种

强度等级

安定性合格

水泥检测结果

抗折强度，MPa

抗压强度，MPa

凝结时间，min初凝

终凝

3d5.1

28d9.0

3d21.9

28d47.0

P.O42.5115186

3.3.1

试验方案一

根据《锚杆喷射混凝土支护技术规范》（GB50086-2001）[2]规定：水泥与砂之比宜为1:1～1:2（重量比），水灰比宜为0.38～0.45。砂浆配合比试验结果见表3。

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表3

配合比编号

水灰比

灰砂比

砂浆配合比试验结果

每立方米材料用量，kg水泥

砂子

水

施工情况堵管堵管堵管堵管堵管堵管易堵管

稠度湿表观密（mm）度（kg/m3）

123456789

0.3800.3800.3800.4150.4150.4150.4500.4500.450

1：1.001：1.501：2.001：1.001：1.501：2.001：1.001：1.501：2.00

4517117856131057236

219022302240215021902200213021702200

920774663890751644869736638

920116113258901127128886911031275

350294252369312268392331288

图3

4

4.1

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