無砂混凝土在隧道防排水中質(zhì)量控制

馬建 丁立民 陳定浩 雷攀

【摘要】：無砂混凝土是一種支撐、透水、反慮作用為一體的工程材料，由粗骨料做支撐，膠凝材料與水拌和而成的多孔混凝土，不含細骨料，由膠凝材料漿體包裹骨料粘結(jié)形成多孔蜂窩結(jié)構(gòu)，根據(jù)其性能特點多應(yīng)用于工民建施工的各種構(gòu)造物中。目前高速鐵路多應(yīng)用于隧道防排水、路基反慮層支擋結(jié)構(gòu)中。

【關(guān)鍵詞】：無砂混凝土、隧道排水、控制

無砂混凝土中因其具有大孔隙特點，所以導(dǎo)熱性低，透水性能好。在水利工程中，主要用來制造排水體的排水溝及排水管。無砂混凝土與普通混凝土的主要不同之處，就是沒有細骨料，只用粗骨料，利用膠凝材料漿體用以覆蓋粗骨料的表面，并起到膠結(jié)作用，而不是填充骨料之間的空隙，因此膠凝材料用量要比普通混凝土少，一般結(jié)合混凝土標(biāo)號選取100～400kg/m3。粗骨料宜選用級配良好的中等粒徑（10～20mm）碎石，不宜使卵石。因混凝土具有良好的透水、隔熱效果，被廣泛應(yīng)用于各類工民建、水利施工及高速鐵路隧道施工過程中，并起著較為重要的防排水功能，所以控制好無砂混凝土質(zhì)量對于高速鐵路的防排水施工質(zhì)量尤為重要。

1.工程概況

項目地處吉林省東部林區(qū)屬于溫帶大陸性季風(fēng)氣候，四季分明，雨熱同季。由南向北氣溫逐步升高，降水逐步減少、自然地理分界線明顯，年平均氣溫，南部2.2℃～3.6℃;無霜期南部為95—110天，年平均降水量為669.7毫米，雨水較為充沛，項目隧道全長3.102km，所處地為高寒林區(qū)，隧道內(nèi)防排水采用“防、排、截、堵”結(jié)合，綜合治理原則，穿過斷裂破碎帶，圍巖等級較差，預(yù)計地下水較大，采用以排為主。對于可能影響生態(tài)環(huán)境的，根據(jù)實際情況采用“以堵為主，限量排放”原則，達到堵水有效，防水可靠，經(jīng)濟合理的目的，隧道通長設(shè)置中心排水溝，防排水系統(tǒng)暢通，隧道整體達到《地下工程防水技術(shù)規(guī)范》GB50108-2008一級排水標(biāo)準(zhǔn)（見下圖防水標(biāo)準(zhǔn)等級表1-1），襯砌表面無濕漬。

2.無砂混凝土性能要求

配制無砂大孔混凝土，一般采用較高標(biāo)號的普通水泥。無砂混凝土擁有15%-25%的孔隙，能夠使透水速度達到31-52L/m·h，強度可達到100～300kPa，密度1600～1950kg/m3。制作無砂大孔混凝土，應(yīng)嚴格控制配合比用水量，如果用水過多，就會產(chǎn)生水泥漿沿粗骨料向下流淌，造成混凝土不均勻，薄弱處逐容易折裂。無砂混凝土基本上不用振實，只能短時間振搗。否則，水泥漿就會脫離骨料而流失。所以，無砂混凝土沒有和易性這一提法，只要水灰比合適，所有顆粒能形成平滑的包層即可。

無砂混凝土的抗壓強度，主要與密度有關(guān)，取決于單方膠凝材料用量。水灰比并不像普通混凝土那樣起控制作用，但由于水灰比控制了密度，因此也有一定的最佳水灰比范圍。水灰比高于最佳值，水泥漿易于流淌;水灰比過低，水泥漿過稠，則不容易達到一定的密實度。

最佳水灰比的控制范圍很難預(yù)測，受骨料品種、吸水率的影響較大，還與膠凝材料用量有關(guān)。所以應(yīng)通過試驗確定，一般介于0.30～0.45之間。無砂混凝土的收縮，比普通混凝土低，一般可不予考慮;熱膨脹系數(shù)為普通混凝土的0.6～0.8;吸水率較高，按重量計可達50%。無砂混凝土一般不用作鋼筋混凝土。這種混凝土強度雖然不高，但由于密度小若用輕骨料，密度可降至640kg/m3），因此用于透水混凝土或起到隔熱、保溫的效果。

3.無砂混凝土室內(nèi)配制

1）配合比設(shè)計要求

設(shè)計年限：100年

強度等級：C15

最大膠凝材料界限值： 360kg/m3

平均滲透系數(shù)：大于2000m/d

使用部位：深埋中心水溝、預(yù)制塊、排水工程

2）配合比試驗用材料要求：

水泥：選取P.O42.5（普通硅酸鹽低堿水泥）各項檢測指標(biāo)符合TB/T3275-2011及TB10424-2010標(biāo)準(zhǔn)要求;

粗骨料：根據(jù)配置要求選取10～20mm級配良好的單粒徑碎石，各項檢測指標(biāo)符合TB/T3275-2011及TB10424-2010標(biāo)準(zhǔn)要求;

拌和用水：選取拌和站地下水，各項檢測指標(biāo)符合JGJ 63-2006及TB10424-2010標(biāo)準(zhǔn)要求。

3）不同水膠比下的試驗結(jié)果

基于以上試驗效果，選擇0.33水膠比配合比，拌和站精計量系統(tǒng)集中生產(chǎn)，施工過程中嚴格控制材料質(zhì)量，施混凝土各項檢測指標(biāo)滿足現(xiàn)場生產(chǎn)需求。

4.無砂混凝土室使用位置

結(jié)語

隧道防水與排水質(zhì)量控制是隧道施工的控制重點，無論是防水或者排水的過程控制都是尤其重要的，無砂混凝土在中心排水管中的應(yīng)用能夠有效排水，控制好無砂混凝土質(zhì)量對于隧道整個排水體系的暢通起著至關(guān)重要的作用，從而實現(xiàn)隧道排水體系的正常運轉(zhuǎn)，進而保證隧道結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和使用壽命。

參考文獻：

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