自密实混凝土在公路隧道中的应用

摘要：通过自密实混凝土在万松关隧道中的应用，介绍了自密实混凝土的配制、浇筑以及在试验、施工中应注意的问题。

关键词：自密实混凝土　隧道　应用

      1 　引言

      自密实混凝土属于高性能混凝土，即拌和物具有很高的流动性而不离析、不泌水，能不经振捣或少振捣而自动流平并充满模型和包裹钢筋的混凝土。它有很宽的强度等级范围，可从C25 到C60 以上，在我国北京、深圳、上海、济南等城市已开始使用，主要用于地下暗挖、密筋、形状复杂等无法浇筑或浇筑困难的部位。自密实混凝土综合效益显著，可避免出现因振捣不足而造成的空洞、蜂窝、麻面等质量缺陷，也可解决扰民问题、缩短工期等。

      2 　工程概况

      万松关隧道地处福建省漳州市万松关关口之下，二次衬砌混凝土设计总数量为25 000 m³ ，设计衬砌断面为圆拱形，衬砌厚度为35～50 cm ，浇筑最大高度为815 m ，混凝土中配筋密集，施工时工作面小、振捣困难。针对以上特点，隧道二次衬砌决定采用自密实混凝土。

      3 　自密实混凝土的配制

      隧道二次衬砌混凝土设计强度为C25 ，根据《普通混凝土配合比设计规程》（JGJ / T 55 96） 的要求，试验室试配强度为3312 MPa 。二次衬砌混凝土通过掺加一定量的活性细掺合料和高效外加剂并利用自动计量与高压输送设备，使混凝土在施工时达到自密实的目的。

      3.1 　混凝土原材料

      3.1.1 　胶凝材料

      选用福建漳州恒泰水泥厂生产的建泰牌425R普通硅酸盐水泥，细度为0108 方孔筛筛余214 % ，初凝时间为2 h ，终凝时间为3 h 20 min ，该水泥有较低的水化热，与各种高效减水剂的相容性良好。

      3.1.2 　活性细掺合料

      厦门嵩能粉煤灰公司生产的Ⅰ级超细粉煤灰具有低需水量、高活性的性能，可以改善混凝土拌和物的和易性，提高水泥基材的密实度。

      3.1.3 　骨料

      粗骨料采用福建漳州西山台湾石料厂生产的5～40 mm 连续级配的碎石，表观密度2620 kg/ m³ ，含泥量017 % ，压碎指标1512 % ，级配良好。细骨料采用福建漳州九龙江江东砂厂生产的中粗砂，细度模数为2178 ，表观密度2600 kg/ m³ 。应严格控制砂中粉细颗粒的含量及碎石的粒形、级配和含泥量。

      3.1.4 　外加剂

      采用广东湛江外加剂厂生产的FDN 440 型减水剂（液体） ，减水率20 %左右。该产品能保持拌和物流动性能、合适的凝结时间与泌水率、良好的泵送性，对硬化混凝土力学性质、干缩和徐变无坏影响，耐久性好；可以防止混凝土因有较大的坍落度而产生离析。

      3.2 　混凝土拌和物的配合比

      为满足混凝土拌和物自密实高施工性能的要求，应有较大的浆骨比，胶凝材料总量一般为400～550 kg/ m³ 。砂率较大，砂率一般在40 %～45 %。使用高效减水剂，掺用大量矿物细掺料，细掺料总量一般大于胶凝材料的30 %。为了保证耐久性，水胶比在014 左右，不宜大于0145 。混凝土的坍落度应控制在8～30 cm 之间。混凝土配合比根据以上各参数来确定，并满足《普通混凝土配合比设计规程》的要求。混凝土理论配合比见表1。混凝土拌和物配合比设计计算时采用重量法计算，不考虑骨料的含水量。在施工时测定每批材料的实际含水量，调整理论配合比为施工配合比。
 

      4 　施工机械配置

      4.1 　混凝土自动计量拌和设备

      自密实混凝土的质量对原材料的变动很敏感，制作和施工中各环节的控制要求严格，采用双卧轴强制式搅拌机，搅拌时间比普通混凝土的长1～2倍，并配置电脑自动计量配料机设备，准确控制各种材料的重量比，严格按配合比施工。

      4.2 　混凝土高压输送设备

      采用湖南长沙三一重工业集团有限公司生产的HBT50C 1 413 高压输送泵，配置125 mm 输送管，最大泵送压力达到13 MPa ，理论最大输送距离水平为600 m ，垂直为180 m ，其它各项性能优良，能满足自密实混凝土的泵送要求。

      4.3 　高强度全断面衬砌设备

      根据隧道净空的要求，自行设计研制的高强度全断面衬砌台车，长度为10 m ，作为二次衬砌混凝土浇筑的支撑设备。衬砌台车模板为整体型，模板上设置泵口与混凝土浇筑观察窗，用作混凝土浇筑与观察控制。台车端头设置拼装式混凝土挡头板，浇筑每一模都可方便地拆装使用。

      5 　混凝土浇筑过程的控制

      5.1 　原材料及拌和物的控制

      自密实混凝土的质量对原材料的变动很敏感，各项原材料在进场前必须经过严格的检验，拌和物的配合比不得进行随意调整。水泥的最低用量不得低于配合比的用量。粉煤灰的掺入可改变混凝土的性能，施工用的粉煤灰必须符合Ⅰ级要求。高效减水剂的添加必须使用准确的计量设备。粗细骨料的控制主要是含泥量的控制，粗骨料含泥量不得大于1 % ，细骨料的含泥量不得大于3 %。另外粗骨料的粒径必须控制在配合比允许范围内，以免影响拌和物的可泵性。

      5.2 　混凝土浇筑的控制

      混凝土在搅拌时，必须注意搅拌均匀，搅拌时间控制在60 s 甚至更长。混凝土在浇筑泵送入仓时，注意经常通过衬砌台车的观察窗观察混凝土的浇筑情况。并且应提前准备一根长钢钎，以便在必要时进行插捣，排除可能截留的空气。在每模混凝土全断面浇筑结束封顶时，将输送泵的档位切换到高压状态，高压连续泵送一段时间，进一步保证混凝土的密实性。

      5.3 　施工管理的控制

      由于组成材料多，施工工艺保证率要求高，因此对技术和管理人员的水平要求较高，每项工程实施前要有严格的施工规程和班前交底，尤其在交接班时，要有具体的措施以免出现差错。每模混凝土开盘前，必须核实各项原材料的质量可靠性，检查全部设备的完好性，做到万无一失。

      6 　质量验证与效益分析

      6.1 　质量验证

      6.1.1 　混凝土拌和物的性能检测

      根据《公路工程混凝土试验规程》检测混凝土拌和物的各项性能均符合要求（见表2） 。
 

      作者简介：王晓飞（1973 —） ，男，工程师。1993 年毕业于西南交通大学铁道工程专业