氣密性混凝土在瓦斯隧道中的應用

劉彥杰

(貴州橋梁建設集團有限公司)

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氣密性混凝土在瓦斯隧道中的應用

劉彥杰

(貴州橋梁建設集團有限公司)

摘要：通過試驗研究對氣密性混凝土的透氣量進行了實際測定，結果表明氣密性混凝土在瓦斯隧道襯砌中的應用能夠明顯起到抗氣隔離作用。

關鍵詞：氣密性混凝土；瓦斯隧道；抗氣性

1混凝土氣密性研究

1.1　混凝土氣密性原理

孔是混凝土的重要組成部分，對混凝土的性能有著重要的影響，混凝土的氣密性跟其孔隙率存在著直接的關系。但是關于孔結構與混凝土滲透性關系的研究較少，從部分研究成果來看，混凝土的氣密性跟空隙率相關，但不是簡單的函數關系，關系到混凝土氣密性的主要原因還是取決于內功空隙的連通狀況。正是基于此可以通過宏觀方法對混凝土的孔結構進行調整來改善混凝土的氣密性。在混凝土總添加減水劑能在一定程度上改善水泥膠漿的結構，使用添加硅灰的水泥能夠明顯提高混凝土的氣密性。

對混凝土氣密性的檢測可以通過室內試驗進行測定，測定裝置包括空壓機、儲氣罐、抗滲儀和測定儀，測定的原理利用了達西滲流定律的相關內容。將測定試件置于密封模具內，對混凝土施加0.3MPa和0.6MPa的空氣壓力，保持壓力穩定8h，記錄測定值。

1.2　氣密性混凝土配置技術研究

(1)水膠比對混凝土機密性影響

在評價混凝土氣密性中水膠比是一個重要指標，為了降低混凝土的孔隙率首先要考慮采用低水膠比的混凝土來降低混凝土的毛細孔道。另外水膠比還可以影響混凝土的施工和易性，進而影響混凝土的氣密性，過大的水膠比會造成混凝土坍落度下降，水膠比過小會影響混凝土的施工和易性。隨著水膠比的增大，混凝土的透氣系數會明顯增大，特別是當水膠比達到0.45之后尤為明顯，所以當水膠比較小時外摻劑的作用較為明顯。

(2)外摻料對混凝土機密性的影響

在外摻料中粉煤灰會使得混凝土的氣體滲透系數增大，這主要是因為粉煤灰與骨料接觸，在水泥混凝土發生水化熱作用之前，粉煤灰會降低骨料之間的粘結性能。雖然粉煤灰會增大孔的體積，但粉煤灰的早起強度低是造成混凝土氣密性降低的主要原因。但粉煤灰改善混凝土氣密性的主要原理是通過二次水化熱作用，從而減少混凝土的泌水現場，可以均勻分布于混凝土的內部，改善混凝土孔的結構組成。

硅灰在提高水泥混凝土的氣密性和抗滲透性方面效果明顯，在水膠比不變的情況下，摻入硅灰能夠提高混凝土骨料界面位置處的密實度，降低了混合料內部的空隙，使得混凝土的氣密性得到明顯的改善。

(3)砂率對混凝土氣密性的影響

砂率對混凝土的流動性有直接的影響，增大砂率能夠提高混凝土在泵送過程中的和易性。但砂率的增大會直接影響到混凝土的干縮特性。隨著混凝土中砂率的增大，會使得水泥混凝土的氣密性呈現增高的特性，其中當混凝土總砂率達到一定值之后會使得混凝土的氣密性明顯升高。一般氣密性混凝土的砂率選擇在38%~42%左右。

(4)外摻劑對水泥混凝土氣密性的影響

減水劑是水泥混凝土中常用的一種外摻劑，減水劑能夠在保證混凝土密實度的前提條件下減低混凝土的水膠比。從而降低了混凝土的氣體滲透性。混凝土表面活性劑也可以增加混凝土骨料和膠結料之間的粘結特性，從而降低混凝土的透氣性。

(5)透氣壓力對混凝土透氣系數的影響

通過相關室內試驗可以發現，當測試混凝土氣密性壓力值由0.3MPa增加到0.6MPa時，混凝土的透氣系數會降低，這說明在相同作用時間是，滲透壓力大的測得的混凝土的透氣系數反而小，所以在研究瓦斯隧道氣密性混凝土的過程中要結合施工現場的瓦斯濃度、壓力等狀況選擇合適的測試壓力。

2氣密性混凝土施工技術研究

2.1　拌合時間對氣密性混凝土性能的影響

混凝的攪拌過程充分是保證混凝土氣密性的關鍵環節。通過實際施工過程中對拌合時間的研究可以發現當混凝土拌合時間達到3min左右時獲得的混凝土氣密性效果最為理想。如果拌合的時間過長導致混凝土內水分蒸發，會降低混凝土的氣密性。

2.2　靜置時間對氣密性混凝土性能的影響

在瓦斯隧道施工過程中一般是采用泵送混凝土施工，這就要考慮到氣密性混凝土的靜止時間對其性能的影響。氣密性混凝土在運輸過程中會產生一定的離析現象，水泥混凝土也會開始嘗試部分水化熱現象，這些混凝土質量問題都會對其氣密性造成一定的影響。總體上看混凝土的靜置時間越長，混凝土的氣密性會呈現總體下降的趨勢。一般氣密性混凝土的靜置時間保存在45min之內能夠有效的保證混凝土的氣密性，所以在氣密性混凝土的施工過程中要盡量在45min之內完成混凝土的澆筑。

2.3　振搗時間對氣密性混凝土性能的影響

在混凝土施工過程中主要是通過振搗作業是保證混凝土密實性的重要手段。目前對混凝土的振搗方法主要是針對普通混凝土，而普通的振搗作業對氣密性混凝土并不一定能夠適應。從實際情況來看氣密性混凝土在振搗時間10s之后其透氣性任然較大，當振搗時間達到20~30s左右時混凝土的氣密性會會明顯提高。同時也可以預測對氣密性混凝土的振搗時間越長其氣密性也就越好。但是長時間的振搗會導致組集料下沉，造成離析現象。所以在實際施工過程中要結合實際情況綜合確定氣密性混凝土的拌合時間。

2.4　混凝土強度對氣密性混凝土性能的影響

總體上看混凝土的強度更混凝土的氣密性之間存在著良好的線性關系。這主要是因為混凝土強度的大小要直接受到內部孔隙率的影響。伴隨著水泥水化熱作用的發生，混凝土內部的孔隙率得以填充，使得混凝土的強度提高，從而降低了混凝土的滲透特性。氣從混凝土的強度來看，當混凝土養護達到28d之后強度曲線跟混凝土的透氣性系數之間呈現了自然對數曲線。但是在摻加外摻料或者是外摻劑的情況下，氣密性混凝土的強度會提高，但是其透氣性系數變化可能會呈現不同的變化趨勢，針對外摻型的氣密性水泥混凝土強度跟氣密性之間的關系需要針對具體情況進行具體分析。

參考文獻：

[1]陳友治,李方賢,付天全,徐兵波,水中和含泥硅質-石灰加氣混凝土試驗研究[J].武漢理工大學學報,2005,(3).

[2]中鐵十二局,西南交大.高瓦斯隧道防腐蝕氣密性混凝土配制及施工技術研究報告,分項報告二,2007.

收稿日期：2014-12-25

中圖分類號：U442

文獻標識碼：C

文章編號：1008-3383(2015)08-0128-01