浅谈对隧道二衬膨胀防水混凝土设计与施工的几点认识.doc

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1、浅谈对隧道二衬膨胀防水混凝土设计与施工的几点认识陈元林,徐青,朱木峰（江西省鹰瑞高速公路B段管理部，江西南丰344511）摘要：结合白桑园隧道的工程实例，从配合比设计与施工的角度对影响隧道二衬膨胀混凝土膨胀效果的水灰比、用灰量、混凝土施工环境等几个因素进行分析与讨论，提出相应的措施；以及施工过程控制注意事项与取得效果。关键词：隧道工程；隧道二衬；膨胀混凝土；设计与施工；0前言目前，随着交通建设的不断发展，隧道作为一种重要的结构形式越来越多地被应用。然而，隧道作为一种地下构筑物，其结构的防水效果直接影响着它的正常使用与否及行车安全。为了达到防水要求，除了大量使用防水卷材外，还在衬砌混凝土中采用

2、加入一定量的外掺料，以达到增加混凝土自身防渗透能力的效果。目前较为普遍的方法是使用膨胀水泥或者在普通混凝土中掺入膨胀剂。本文结合六潜高速公路3标段白桑园隧道防水混凝土的设计与施工谈几点自己的认识与体会。1工程简介白桑园隧道是安徽省六安至潜山高速公路上的一座双连拱隧道，长170m，净宽10.25m+2.56m+10.25m，净高7.05m，建筑限界高度5.0m，复合式中墙，二衬由50cm厚混凝土、间距为15cm双钢筋网组成。隧道位于安徽省岳西县头陀镇白桑园村，大别山内，年降雨量在1300mm-1500mm之间，平均气温12.60-15.80之间，年最高气温390-410，年最低气温-100-8

3、0，昼夜温差大；隧道进口桩号K80+480，出口桩号K80+650，该地质条件较差，全线穿越V级全～强风化花岗片麻岩，岩体呈角砾—碎块松散状结构，节理裂隙发育、破碎；且裂隙水入渗时，有大量滴水现象。2膨胀混凝土的自防水原理对于水泥混凝土，无约束的自由收缩不会引起开裂；有约束的收缩在内部产生的拉应力达到某值时，必然会导致混凝土开裂；无约束的自由膨胀会使混凝土内部疏松，甚至开裂；约束下的膨胀则使混凝土内部紧密，补偿混凝土的收缩。隧道二衬混凝土都处于钢筋、模板、岩面及相邻的混凝土面的约束下，各种原因引起的收缩都会产生混凝土不同程度的开裂，导致混凝土出现渗漏水现象。在混凝土中掺入膨胀剂后，就可以利用

4、约束下的混凝土膨胀来补偿混凝土的收缩变形，避免开裂渗水，从而达到混凝土的自防水效果。鉴于白桑园隧道有大量的滴水现象、施工环境温差较大、及复合式中墙排水结构等因素，为了达到加强二衬本身抗裂抗渗能力，决定使用膨胀防水混凝土。3材料及水灰比的确定3.1材料的选择设计为C25混凝土，施工要求坍落度140mm-180mm之间，为了降低成本，就地取材，方便施工；对周边材料生产情况进行调查，确定使用：1、碎石：自产反击破花岗岩5mm-16mm、16mm-31.5mm两档料，碎石含碱量低，碱活量适合用于高标号混凝土；2、砂：黄尾中砂，细模度为2.76；水泥：怀宁海螺牌Po32.5级；膨胀剂：选择南京特种建筑

5、材料股份有限公司“南特牌UEA—H高效混凝土膨胀剂”与浙江三狮集团特种水泥有限公司“SH—UEA高效低碱膨胀剂”进行对比，见表1：表1%成分SIO2AL2O3CaOMgOSO3碱含量UEA-H23.214.021.61.8726.80.72SH-UEA25.814.524.11.929.80.51两种外加剂化学成分都适合砂、石、水泥材料性能；进行试拌结果，见表2：表2抗渗坍落度施工可操作性UEA-H＞S30满足方便SH-UEA＞S30需添减水剂复杂（添多种）“UEA—H”拌制的混凝土不泌水、不离析、坍落度损失小，良好的可泵送性，在相同条件可节约水泥率20%～25%，提高坍度10cm以上，是一

6、种复合型外加剂，性能稳定；厂家生产多年，在以往的项目取得良好的信誉；而“SH—UEA”因需添加缓疑减水剂方能满足坍落度要求，给施工带来不便；决定使用“UEA—H”高效缓疑膨胀剂。3.2水泥用量对膨胀混凝土的影响及确定理论上，混凝土内水泥完全水化所结合的水占水泥质量的0.227，而使水泥完全水化并具有最低毛细孔隙率的水灰比为0.438。实际上，即使水灰比达到0.5，随着水化的不断进行，水化物增多，自由水减少，混凝土中的水泥也不可能完全水化。混凝土中的自由水随水灰比的降低而减少，膨胀剂中重要组分CaSO4的溶出量随自由水的减少而减少，当水灰比很小时，膨胀剂中参与水化的膨胀剂组分在混凝土的使用期间

7、的适当条件下，生成二次钙矾石，这种二次钙矾石的膨胀会造成混凝土的劣化。但是，有关研究资料也表明，当水灰比较高时，较大水灰比的混凝土中较大的孔隙率可以吸收较多的膨胀能，从而导致在此情况下的膨胀混凝土的膨胀率随水灰比的增大而减小，而较致密的混凝土才能产生较大的膨胀。由此可知，水灰比太大或太小对隧道二衬膨胀混凝土都是不利的。在混凝土内掺入剂量为10%的某种膨胀剂进行试验：混凝土水中14d限制膨胀率见表3。因结构厚度