微膨脹引氣混凝土在隧道工程中的應(yīng)用

董濤（臨沂市園林局，山東 臨沂 276000）

微膨脹引氣混凝土在隧道工程中的應(yīng)用

董濤
（臨沂市園林局，山東 臨沂 276000）

【摘要】大體積河底隧道作為水下建筑物對混凝土自身的致密程度和耐久性能要求很高。經(jīng)過嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)的試驗，嚴(yán)格按照設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，研制了一種新型微膨脹引氣混凝土，將其合理運用到臨沂市三河口隧道工程，施工過程中，嚴(yán)格按《混凝土結(jié)構(gòu)施工規(guī)范》GB50010-2002，并加以相應(yīng)的施工措施。工程經(jīng)過2年運行，運行情況良好。

【關(guān)鍵詞】水下隧道；混凝土；膨脹劑；引氣減水劑

臨沂市三河口隧道是山東省第一條內(nèi)河隧道，也是防水面積17萬m2的大體積河底隧道。全長3.84 km，主隧道1.92 km，寬28m，高9.2m，雙向六車道，匝道暗埋段寬10m，高8.7m，單向兩車道。施工進行土石方開挖300萬m3，使用混凝土26萬m3，鋼筋4.3萬t。

施工采用水下明挖，具有體積大、跨汛期、工期緊等特點。因是河底隧道，隧道整體常年完全泡在水中，鑒于此，在工期緊的情況下，如何保質(zhì)保量的順利完成隧道建設(shè)，并解決好水下大體積混凝土澆筑的問題，對隧道建成后能否安全運行意義重大。

1　隧道結(jié)構(gòu)工程混凝土設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)

整個水下隧道工程對混凝土結(jié)構(gòu)的自防水提出了較高的要求，這完全取決于混凝土自身的致密程度和耐久性能。隧道主體工程混凝土設(shè)計為C35F300W8，采用泵送，塌落度要求140～160mm。混凝土抗碳化能力，以理論計算為100年，抗凍融指標(biāo)DF≥0.6。混凝土60d干燥收縮率≤0.025%。貫穿裂縫不允許出現(xiàn)，表面裂縫寬度≤0.2mm。

2　新型混凝土的配制與施工

新型微膨脹引氣混凝土施工要注意溫度的控制、入模坍落度及養(yǎng)護振搗。混凝土澆筑和拆模施工要嚴(yán)格按照規(guī)范進行，混凝土澆筑完成后必須采取保濕保溫養(yǎng)護。為進一步減少混凝土收縮對結(jié)構(gòu)的影響，隧道施工過程中將隧道主體每15m劃分為一個單元進行分項跳倉澆筑。在模板數(shù)量足夠的情況下（為節(jié)省成本可鋼模結(jié)合木模）可同時進行多倉面，跳倉澆筑，這可以極大的縮短工期，有利于跨汛期搶工期施工。

2.1新型微膨脹引氣混凝土配合比設(shè)計

為實現(xiàn)預(yù)拌混凝土性能，保證預(yù)拌混凝土質(zhì)量，必須進行混凝土配合比設(shè)計，這也是配制混凝土的重要環(huán)節(jié)。混凝土設(shè)計強度等級為C35；設(shè)計坍落度為210±20mm。

材料選擇：水泥P·O42.5級；中砂細度模數(shù)2.8、含泥量1.4%；碎石級配5～31.5、含泥量0.5%；水用自來水；摻合料為Ⅰ級粉煤灰；外加劑為膨脹劑、引氣減水劑。具體數(shù)據(jù)見表1。

表1新型微膨脹引氣混凝土配合比設(shè)計

2.2新型微膨脹引氣混凝土配制

隧道主體工程混凝土設(shè)計為C35F300W8，采用泵送，塌落度要求140～160mm。在這種設(shè)計要求下，經(jīng)過試驗在普通混凝土中添加2%引氣減水劑和10%的優(yōu)質(zhì)膨脹劑來提高混凝土抗凍性、抗?jié)B性。

該措施使混凝土內(nèi)部連通的毛細孔道明顯減少，并產(chǎn)生了許多獨立且封閉的微小氣泡，它們分布均勻而穩(wěn)定。當(dāng)孔隙內(nèi)的自由水被凍結(jié)的時候，這些封閉的微小氣泡會對冰凍給孔隙引起的壓力進行緩沖，能有效解決因凍融而對混凝土產(chǎn)生的破壞，從而提高混凝土的抗凍性。

混凝土內(nèi)部連通的毛細孔道因膨脹劑的微膨脹作用而減少，它進行二次水化反應(yīng)時的產(chǎn)物可以對混凝土內(nèi)部的孔道進行填充，從而提高了混凝土致密性、抗?jié)B性。

試驗表明，在膠凝材料用量相同的情況下，采用新型微膨脹引氣混凝土的6個試件（C35W8/ 175mm×185 mm×150mm）在齡期28 d，按照加壓至0.9MPa時至少4塊試件不透水的標(biāo)準(zhǔn)要求進行加壓均能符合抗?jié)B要求，滲透高度為55mm，這表明其抗?jié)B性比普通混凝土高很多。采用新型微膨脹引氣混凝土3個試件 （C35F300/100mm× 100mm×100mm），通過凍融前后質(zhì)量損失率對比試驗，分析結(jié)果知，平均質(zhì)量損失率為1.8%，強度損失率為5.6%，符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

2.3具體措施及注意事項

1）嚴(yán)把混凝土原材料的質(zhì)量關(guān)。膠凝材料、引氣減水劑、粗細骨料、水等原材料的質(zhì)量要嚴(yán)格控制。

嚴(yán)格控制混凝土總的氯離子及堿的含量，采用新型的聚羧酸系高性能混凝土減水劑，可減少氯離子和堿的含量，同時還可減小表面張力、增大減水率、坍落度損失小、和易性好。引氣減水劑的減水率為32±2%，含氣量為4.5%～6.0%，考慮引氣劑摻加量為膠凝材料用量的萬分之幾，在工地現(xiàn)場不好控制，可以讓外加劑廠直接在廠家就把引氣劑與聚羧酸系高性能混凝土減水劑配好。

混凝土的膠凝材料用優(yōu)質(zhì)磨細粉煤灰等活性粉料替代部分水泥充當(dāng)，水和膠凝材料的比例≤0.45，要嚴(yán)格控制。

2）微膨脹復(fù)合摻加料的細度較細、較輕。混凝土攪拌時需要增加混凝土的攪拌時間使混凝土更加均勻，同時為保證混凝土的質(zhì)量，要嚴(yán)格控制混凝土單位用水量，以降低混凝土的泌水，混凝土過振后也容易造成其顆粒上浮形成泌漿，在施工振搗過程中，應(yīng)嚴(yán)防過振。在澆筑過程中，當(dāng)混凝土坡腳澆到頂端模板底部時改變澆筑方向，反方向澆筑收頭、清除泌水。

摻加微膨脹復(fù)合摻加料的混凝土對養(yǎng)護要求標(biāo)準(zhǔn)更高。由于混凝土的膨脹效應(yīng)，必須有膨脹結(jié)晶鈣礬石的生成才能充分發(fā)揮，而結(jié)晶鈣礬石生成需要大量的水。因此要加強保濕保溫養(yǎng)護，澆筑完成2h內(nèi)進行灑水保濕養(yǎng)護，澆水養(yǎng)護時間不能少于15d。在混凝土澆筑后1～7d濕養(yǎng)護是養(yǎng)護關(guān)鍵期，混凝土的膨脹效應(yīng)要在這7 d里充分發(fā)揮其補償收縮作用。混凝土強度達到1.2MPa后上料施工。

3）生產(chǎn)新型微膨脹引氣混凝土，摻合料的比例較大，混凝土主體結(jié)構(gòu)在后期強度增長空間較大，所以用混凝土驗收標(biāo)準(zhǔn)為60 d或90 d強度。

4）嚴(yán)格按《混凝土結(jié)構(gòu)施工規(guī)范》GB50010-2002進行施工。

3　結(jié)語

目前，臨沂市三河口隧道工程已通車2年多，經(jīng)過2年運行后實際觀測，未出現(xiàn)后期裂縫。對水下工程來說，混凝土自身的致密程度和耐久性能直接影響整個工程的質(zhì)量，整個工程要想達到理想的效果，必須設(shè)計 、選材與施工并重，這就要求不僅要有明確的設(shè)計方案、選擇合適的建筑材料，還必須在施工過程中嚴(yán)格控制施工質(zhì)量。

經(jīng)過2年多的運行驗證，新型微膨脹引氣混凝土在大體積內(nèi)河隧道混凝土施工中的應(yīng)用是切實可行的，它能在工期短的情況下，保質(zhì)保量完成隧道建設(shè)，并提高了大體積混凝土結(jié)構(gòu)的致密程度和耐久性，使隧道建成后安全運行。

（責(zé)任編輯趙其芬）

【中圖分類號】U 45

【文獻標(biāo)識碼】B

【文章編號】1009-6159（2015）-09-0022-02

收稿日期：2015-05-22

作者簡介：董濤(1980—)，男，工程師