瓦斯隧道气密性混凝土配合比设计.pdf
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1、l 56 铁道建筑 Ra i l wa y En g i ne e r i ng 文章 编号 : 1 0 0 3 1 9 9 5 ( 2 0 1 1 ) 0 7 0 1 5 6 0 4 瓦斯隧道气密性 混凝 土配合 比设计 肖立 波 ( 中铁 二局 工程测试 中心 , 成都6 1 0 0 3 1 ) 摘 要 : 分析 了气 密性混 凝 土的作 用原理 , 阐述 了混凝 土 透 气 系数 的测 试 原 理及 方 法 , 着 重介 绍 了配合 比 的正 交试 验 方案及 选 定过 程 , 为 类似 工程提 供借 鉴 。 关键 词 : 瓦斯 隧道 气 密性 混 凝 土 配合 比 设 计研 究 中 图
2、分 类号 : U 4 5 4文 献标 识码 : B 自上世纪 9 0年代开始 , 国内在公路 、 铁路等瓦斯 隧道工程中, 开始研究使用气密性混凝 土防止 瓦斯突 出技 术 。其 中在 华蓥 山公 路 隧道 、 上 清河铁 路 隧道 、 渝 遂路大学城( 梨树湾 ) 隧道均成功地运用 了该技术 , 即 利用在t 昆 凝土中添加矿物掺 和料 、 外加 剂等配制气密 性混凝土 , 实际应用效果很好 , 能够达到封 闭瓦斯 、 防 水及防腐的 目的。另一方面, 随着我 国铁路、 公路建设 的迅 速发展 , 其 中通过 煤 层 的高 瓦 斯 隧 道 工 程 会 越来 越多 , 气密性混凝土试配设计及施
3、工技术在近年还会 有 很 大 的发展 。本 文 着重 介绍 用正 交试 验方 法 选定 气 密性 混凝 土配 合 比的过 程 。 1 气密性 混凝土的技术要 求 水灰( 胶 ) 比是控制混凝土 密实性的主要 因素 , 有 关试验资料表 明, 水泥浆孑 L 隙率超 过 2 0 3 0 时 , 硬化后 的水泥浆渗透系数将 急剧变 大, 因此水灰 比的 控制 , 对混凝土的抗渗性有着极其重要的作用。 目前 , 对于气密性混凝土 的水灰 比限值 尚未 明确 界定 , 根据 公路隧道施工技 术规范( J T J 0 4 2 9 4) 关于抗渗 混 凝 土 的规 定及 瓦斯 隧道 施 工 相 关 试 验
4、资料 , 气 密 性 混 凝土的水灰 比应不 大于 0 5 5 , 坍落度宜控制在 1 6 0 2 0 0 m m范围, 抗压强度等级不低 于 C 2 0 、 抗渗等级不 低 于 P 8 , 透 气 系数 K1 X 1 0 c m s 。 有关资料表 明, 混凝土对瓦斯的气密性 和对空气 的气密性 大体属 于 同一 数量级 ( 瓦斯包 括烃 类气体 ( 甲烷等) 、 C O 、 C O、 H S等在内的有害气体 , 甲烷含量 约 占 8 0 ) , 所以可 以采用测定混凝 土对空气 的气密 性来间接评估对瓦斯的气密性 。对于测定方法及评估 指标 , 目前常用的有定压法和变压法。定压法是保持 收
5、稿 日期 : 2 0 1 1 0 1 - 1 7; 修回 日期 : 2 0 1 1 - 0 3 - 1 6 作者简 介: 肖立波 ( 1 9 7 4 一), 男 , 四川 资阳人 , 工程师。 工作压力不变 , 测定一定量 流体透过试件需要的时间 或在一定时问内流体透过试件的数量作为气密性衡量 指标 , 按前苏联及 日本的测试装置 , 气密性采用透气系 数即在定压条件下 , 以气体在单位时间内, 于单位面积 上 的渗 流量 表示 。 2气 密性混凝土原材料 实测指标 1 ) 水泥 四川 I 亚 东 水 泥 公 司 生 产 的 “ 洋 房 ” 牌 P 0 4 2 5 R 水 泥 , 实测 2 8
6、 d抗 压 强 度 为 4 4 7 MP a , 所 检 指 标均 满 足 G B 1 7 5 -2 0 0 7标准要求。 2 ) 粗 骨料 周 家镇石 子 , 规 格 52 0 m m 和 1 6 0 3 1 5 m m 两级配的碎石, 掺配 比例为 2 0 : 8 0 , 掺 配后级配满 足 5 0 3 1 5 mm 连 续 级 配 要 求 , 含 泥 量 为 0 5 , 针 片状含量 为 7 2 。所 检指 标均 符 合 G B T 1 4 6 8 5 - 2 0 0 1 标 准 中 类标 准 。 3 ) 细 骨料 细骨料对混凝土的气 密性影 响很大 , 含 细粉过多 会 增 大混凝 土
7、 的 收缩 , 对 细 骨 料 的级 配及 粉尘 含 量 必 须严 格控 制 , 选 用 彭 州 河 砂 , 细 度 模 数 为 2 8 , 实 测 含 泥量 为 2 0 。所检 指标 均符 合 G B T 1 4 6 8 4 -2 0 0 1中 类 砂 标准 。 4 ) 磨细矿渣粉 成都混凝土新建材有 限公司生产的 $ 7 5级磨细矿 渣粉 , 试验检测结果见表 1 。 5 ) 气 密剂 四川眉山永江工贸有 限责任公 司生产 的 F O S型 气密性防腐剂 , 厂家推荐掺量 4 8 , 减水率约 为 1 6 , 试验检测结果见表 2 , 另对钢筋无腐蚀作用 。 6 ) 拌合用水 饮用水 ,
8、满足混凝土拌合用水标准 。 2 0 1 1年第 7期 瓦斯隧道气密性混凝土配合 比设计 1 5 7 表 1 S 7 5级磨细矿渣粉检测 结果 表 2气密性防腐剂检测 结果 3 气 密性混凝土设计 3 1 设 计依 据 普通混凝土配合 比设计规程 J G J 5 5 2 O 0 0 ; 铁 路瓦斯隧道技术规范 T B 1 0 1 2 0 -2 0 0 2 ; 公路隧道施 工技术规范) J T J 0 4 2 -9 4 。 3 2设计 原 理 在混凝土中掺入适量的矿物外掺料 、 气密性防腐 剂等材料 , 这样配制 的混凝土即为气密性混凝土 。气 密性混凝土正是利用矿物外掺料 、 气密性防腐 剂的活
9、 性和微粒填隙机能 , 改善硬化混凝土微观和亚微观结 构 , 使混凝 土中的空隙率降低 , 孔结构细化并减少贯通 性毛细孔数量 ; 从 而提高其密实度 、 抗渗性 和耐腐蚀 性 , 达到封闭瓦斯 、 防水及防腐的 目的。 3 3 设 计 思路 1 ) 在进行配合 比设计 前先对拟用原 材料进行筛 选鉴定试验 , 确保配合比所用原材料的质量; 2 ) 配合 比设计采用 L q ( 3 ) 正交设计方案 , 通过正 交试验成果分析各方 面影响 因素 , 最后确定一个最佳 的配合 比。 3 4配合比设计参数确定 1 ) 试 配强 度 。 = ( 抗 压强 度标 准值 )+ 1 6 4 5 =3 3
10、2 MP a ( 设计混凝土等级为 C 2 5 ; 为标准 差 , 取 5 0 MP a 。 ) 2 ) 水胶 比 W C= 。 。 + 。O t 6 = 0 5 9 ( 其 中: 。 、 O t b为 回 归 系数 , 。为 0 4 6 ,O 为 0 0 7; 为水 泥实测 2 8 d抗 压强 度 ) 。 为满足混凝土抗 渗等级及气密性能要求 , 基准水 胶 比 确定 为 0 5 2 , 选 用 0 0 3间 隔分 别 试 配 0 5 2 , 0 4 9 , 0 5 5三个配合比。 3 ) 砂 率 为满 足混 凝 土 的可 泵 性 , 砂 率选 用 45 。 4 ) 单方用水量 根据 J G
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