特长隧道耐久性混凝土配合比设计及施工控制.pdf
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1、2 0 1 4年第 l 期 铁道建筑 Ra i l wa y Eng i ne e r i n g 文章 编 号 : 1 0 0 3 1 9 9 5 ( 2 0 4 ) 0 1 0 1 2 1 0 4 特长 隧道 耐久性混凝 土配合 比设计及 施工控 制 姚 保 新 ( 中铁 十一局五公 司 中南通 道项 目部 , 重庆4 0 0 0 0 0 ) 摘要 : 南吕梁山特长隧道施工中断面小、 物料运输难度大、 泵送管道长、 通风差 , 每节衬砌 混凝土均为大 体积混凝土, 养护 困难 , 对衬砌混凝土耐久性要求高。在分析各种原材料性能的基础上, 对威 顿、 吉港、 冀 东3种水泥进行耐久性混凝土配
2、制试验 , 比选结果表明采用威顿 P 0 4 2 5水泥配制的混凝土性能较 优 , 并从拌合、 运输、 浇筑、 养护、 脱模 5个工序 阐述 了耐久性混凝土的质量控制要点。 关键 词 : 南 吕梁 山特 长 隧道 粉 煤灰 耐久 性 混凝 土 配合 比 中 图分 类号 : U 4 5 5 4文献 标 识码 : A D O I : 1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 3 1 9 9 5 2 0 1 4 0 1 3 5 1 工 程 概 况 山西 中南部铁路通道为 国内首条重载铁路 , 是 国 家“ 十一五” 重 点工 程与 大能力运 煤通道 建设项 目。 南 吕梁 山特长隧道位
3、于 山西省临汾市境 内, 为全线第 一 长隧、 一级风险隧道、 全线三大重难点控制性工程 , 号称集煤窑采空 区、 突泥涌水 、 高瓦斯 、 大断层于一体 的“ 地质 博物馆 ” 。设计 为双洞单 线隧 道 , 线 间距 为 3 0 m。施工现场断面小 、 物料运输难 、 泵送 管道长、 通 风差 、 养护难 、 突发事件多。 隧道衬砌 耐 久性 混凝 土 设计 强 度 等 级为 C 2 5 , c 3 0 , C 3 5 , 根据施工节段的划分 , 每节衬砌混凝土均为 大体积混凝 土 , 特别 是洞 口处 和风机段处 配筋很密 。 这就要求混凝土必须具有 高施工性 能、 高力 学性 能和 高
4、耐久性能。为了配制符合要求 的混凝土 , 选择 3个 品牌 的 P 04 2 5水 泥进 行 了耐 久 性 混 凝 土 的配 制 试 验 , 进行相应的对 比, 达到优 中选优的 目的。 2 南 吕梁 山特长 隧道 衬砌 耐 久性 混凝 土配 合 比设计 2 1配 合 比设 计 准则 隧道衬砌耐久性混凝土配合 比设计主要 以 铁路 隧道工程施工质量验收标准 ( T B 1 0 4 1 7 -2 0 0 3 ) 、 铁 路混凝土施工质量验收标准 ( T B 1 0 4 2 4 -2 0 1 0 ) 、 铁 路混凝土施工技术指南 ( 铁建设 2 0 1 0 2 4 1号) 、 设 计 图纸等为指导
5、规范。严格遵守规范和图纸中相应条 款 的规 定 , 按 照 普 通 混 凝 土 配 合 比设 计 规 程 ( J G J 5 5 2 0 1 1 ) 的设计 步骤 和要求 , 经过多次试验选 配 , 力求兼顾耐久性 、 可施工性和经济性 。 2 2 试 验 用原材 料 1 ) 水 泥 对威顿 、 吉港 、 冀东 3家水泥生产厂家生产的 P O 4 2 5号 水 泥 分 别 取 样 进 行 试 验 , 检 测 结 果 如 表 1 所示 表 1水泥检测结果 收稿 日期 : 2 0 1 3 0 5 0 6 ; 修回 日期 : 2 0 1 3 1 0 - 2 5 作:者简介 : 姚保新 ( 1 9 8
6、 4 一 ), 男 , 重庆市人 , 工程师 。 1 2 2 铁道建筑 由表 1 可见 , 3种水泥的细度和水化热水平相 当, 均 能满 足配 制耐 久性 混凝 土 的要求 。 2 ) 砂 砂采用山西堤村砂厂生产的河砂 , 其性 能检测结 果如表 2所示。该砂属中砂 , 为非活性集料。 3 ) 碎 石 碎石采用本地福星石厂生产的石灰岩 碎石, 其性 能 检测 结果 如表 3所示 。 该碎石符合 5 0 3 1 5 m m连续级 配, 为非 活性 骨料。 表 2砂的性能检测结果 4 ) 粉煤灰 粉煤灰采用 山西霍州 电厂生产 的 F类 I级粉煤 灰( 兆电牌 ) , 其性能检测结果如表 4所示
7、。 表 4粉煤灰的性能检测结果 5 ) 外 加剂 外加剂选用山西康特尔精细化工有限公司生产的 K T P C A高性能减水剂 , 其性能指标如表 5所示。 表 5外加剂的性能指标 2 3试验 结果 与分 析 对 3个 品牌 的 P 04 2 5水 泥 进行 耐 久性 混 凝 土 配制试 验 , 结果 如 表 6表 8所 示 。 表 6 威 顿水泥配合 比试验结果 2 0 1 4年第 1 期 姚保新 : 特长隧道耐久性混凝 土配合 比设计及施工控制 1 2 3 由表 6表 8可见 : 1 ) 掺加粉煤灰会使混凝土的早期强度增长缓慢 , 因此对于早期强度有要求 的预应力混凝土可减少粉煤 灰掺量 ,
8、 对于使用硅酸盐水泥的混凝土粉煤灰掺量不 、宜大于 1 0 。 2 ) 掺加粉煤灰后 , 混凝土的强度增长期变长 , 2 8 d 后强度仍有较大增长。在合理 的掺量范 围内, 掺粉煤 灰的混凝 土 5 6 d强度要大于空 白组。对于 C 4 0以下 使用 普通硅 酸盐 水泥 的混凝 土, 粉 煤灰 掺量控 制在 2 5 之 内 , 其 配制 强度 均能达到试配强度 的要求 ( 试 配强度按规范要求不低于强度等级 的 1 1 5倍 ) 。 3 ) 坍落度和扩展度试验结果显示 , 混凝土和易性 随着粉煤灰掺量的增加而变好 。在粉煤灰掺量 占胶凝 材 料总 量 2 5 的 条 件 下 , 混 凝 土
9、 的 和 易 性 均 很 好 , 有 利于混凝土的泵送 和振捣 。对 比而言 , 表 8中混凝土 的和易性稍差 , 说明外加剂与水泥的适应性较差 , 可通 过增加用水量和外加剂用量 的方法加以解决 。 4 ) 通过倒坍 落度 桶法测混凝 土流下时 间用 以判 断混凝 土的黏滞性 。从试验结 果看 , 在合理的掺量范 围 内 , 随着粉 煤 灰掺 量 的增 加其 流下 时 间变 长 , 说 明混 凝土的黏滞性越好 , 混凝土的均匀性越好 ; 要想保持 良 好 的可泵 性 , 流下时 间控 制在 1 04 0 S范围 内比较 合 适 。 3 南 吕梁 山特长隧道衬砌 混凝土耐久性分析 由上节可知
10、, 威顿水 泥和吉港水 泥的性 能优于冀 东水泥 。本着经济节约、 就地取材的原则 , 最终决定选 用威顿 P 0 4 2 5水泥作为供应水 泥, 并对混凝土的耐 久性进行了相应 的试 验研究 。结果表明 : 适量掺加优 质粉煤灰可以减少混凝土 的干缩 。掺加 2 0 粉煤灰 的混凝土 2 8 d干缩率 比空 白混凝土减 少 2 7 。混凝 土的抗渗性随粉煤灰掺量的增加而提高 , 掺加 2 5 粉 煤灰的混凝土 , 在相同抗渗压力下其渗水高度只有空 白混凝土的 5 1 。粉煤灰掺量在 3 0 以内时混凝 土 具有较好 的抗冻性 , 混凝土 的碳 化深度均 不大 , 2 8 d 的碳化深度不大于
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