中国水利水电第七工程局有限公司 四川 成都 611730
［摘要］西成客专某隧道“衬砌空洞”缺陷整治采用了高性能自密实混凝土，并取得良好的效果。本文对自密实混凝土的配合比设计、模板及支架设计、混凝土拌制、运输、浇筑、养护及质量检测全过程进行了论述。
［关健词］客专隧道；自密实混凝土；缺陷整治；配合比；拌制、运输；浇筑；质量检测
西成客专某隧道二次衬砌完工后，采用地质雷达对二次衬砌混凝土质量进行检测，发现Ⅴb型复合衬砌段拱顶二次衬砌厚度局部小于设计厚度的60%，衬砌背后脱空，脱空面积：2.1m×1.5m，影响铁路后期运营安全。根据西成客专四川段《隧道质量缺陷整治指导性设计图》所示，需对脱空处进行局部拆换处理。Ⅴb型二次衬砌为钢筋混凝土结构，衬砌厚度为50cm，设计混凝土强度为C35，衬砌混凝土内设上下两层钢筋网片，两层网片间设联系筋。网片钢筋布置形式：环向Φ25@200，纵向φ12@250；联系筋布置形式：φ10@200。
拆换部位位于隧道拱顶，新浇混凝土需进行封闭灌注，受施工条件限制，不能采用振捣的方法对混凝土进行捣实。施工单位决定从混凝土本身着手解决混凝土的密实问题，经业主、监理批准，采用比原设计混凝土强度高一等级的免振捣自密实混凝土进行拆换处理。
1.混凝土配合比设计
1.1混凝土性能要求
1.1.1新拌混凝土性能
新拌混凝土除应满足客运专线高性能混凝土的一般要求外，还要满足自密实性能要求。根据现场实际情况，对各项自密实性能进行逐一确定：
填充性：因结构体积较小，拌合物无需长距离水平流动，钢筋间距较大，拌合物采用泵送顶升入模， 故塌落扩展度达到SF2等级，扩展时间T500达到VS1等级可满足要求。
间隙通过性：最小钢筋净距为200mm，故间隙通过性达到PA1等级可满足要求。
抗离析性：流动距离＜5m，钢筋净距＞80mm，故抗离析性达到SR1等级可满足要求。
1.1.2硬化混凝土性能
硬化混凝土的耐久性、耐蚀性、抗冻性、抗渗性及力学性能应满足设计要求及文献[3]的规定。
1.2混凝土配合比设计
根据文献[1]和文献[5]的规定进行混凝土配合比设计。配制混凝土的原材料均采用主体工程混凝土使用的合格材料，本文不做详细论述。
1.2.1配制强度确定
混凝土配制强度采用下式确定：
fcu.0≥fcu.k+1.645δ
根据前期混凝土生产质量水平，强度标准差δ取5.0，则混凝土施工配制强度：
fcu.0=40.0+1.645×5.0=48.2MPa
1.2.2配合比计算
(1)单方混凝土粗骨料的质量
自密实混凝土填充性能等级为SF2，单方混凝土粗骨料体积（m3）取值：0.32，则单方混凝土粗骨料质量为：
mg=Vg?ρg=0.32×2760=883Kg
(2)单方混凝土砂的质量
砂浆体积：Vm=1-Vg=1-0.32=0.68 m3
砂浆中砂的体积分数φs取值0.43，则砂浆质量为：
ms= Vm?φs?ρs=0.68×0.43×2640=772Kg
（3）胶凝材料表观密度
ρb=1/ [β/ρm+(1-β) /ρc]= 1/ [0.2/2020+(1-0.2) /3080]=2787kg/ m3
（4）水胶比
mw / mb=0.42fce(1-β+β?γ)/（fcu.0+1.2）=0.42×43（1-0.2+0.2×0.4）/（48.2+1.2）=0.32
（5）单方混凝土胶凝材料的质量
mb=（Vp-Va）/(1/ρb+mw / mb/ρw）=（0.39-0.018）/(1/2787+0.41/1000）=483kg
（6）单方混凝土用水的质量
mw = mb?（mw / mb）=483×0.32=155 kg
（7）单方混凝土用水泥的质量
mm = mb?β=483×0.8=386 kg
（8）单方混凝土掺和料（粉煤灰）的质量
mc = mb- ma=483-386=97kg
（9）单方混凝土掺聚羧酸高效减水剂的质量
mca= mb?а=483×0.012=5.8kg
按规范要求，混凝土强度试验配合比应不少于三个，其它两个配合比在基准配合比基础上调整水胶比±2%。通过大量试验，本着适用，经济的原则，最终确定以下理论配合比如表1：
2.混凝土拌制、运输
混凝土采用经业主、监理验收合格的拌合站集中进行拌制，拌合机为HZS90 -1S2000型强制式拌合机。混凝土拌制前应对骨料的含水率进行测定，并调整施工配合比。严格控制原材料称量偏差，拌制过程所有材料均采用重量计量，称量偏差较大将严重影响新拌混凝土的工作性能及硬化混凝土质量。根据献[3]，原材料的称量偏差应满足：水泥、矿物掺和料：±1%、粗、细骨料±2%，外加剂、拌合用水±1%。
混凝土原材料计量后，先将水泥、骨料及矿物掺合料放入搅拌机搅拌均匀，再加入水和外加剂继续搅拌，直至拌匀为止。通过试验确定搅拌时间为120s。
混凝土采用搅拌车进行运输，运输过程中低速搅拌，转速≯5r/min，避免自密实混凝土过渡搅拌造成流动性降低，混凝土运至现场后高速旋转20s后再卸料浇筑。
3.模板及支架
混凝土入模采用混凝土输送泵进行顶升、封闭灌注，模板及支架荷载计算时除考虑模板、支架、混凝土的自重外，施工荷载应主要考虑混凝土输送泵传来的顶推压力。模板及支架的刚度、强度及稳定性必须满足计算要求，支架选用扣件式钢管架支撑体系，钢管规格：Ф48 ×3.5mm，扣件抗滑力系数：8 KN，立杆纵横间距：50cm，横杆步距：110cm；模板采用3015组合钢模拼装，拼接模板表面平整、并清理干净涂刷隔离剂，相邻两板缝之间粘贴海绵胶带塞缝，模板与老混凝土之间的不密贴处，采用聚氨酯发泡剂进行堵塞，防止漏浆。模板围檩采用钢管和5×10cm枋木，围檩与模板之间的空隙采用木楔垫实。拼装钢模时预留进料口，在进料口上设止回阀，防止拆模后混凝土倒流；预埋注浆管和排气管，在混凝土浇筑过程中有利于混凝土密实，同时根据管内是否溢出砂浆判断混凝土的灌注高度。浇筑结束后利用注浆管进行拱顶注浆。
4.混凝土浇筑
混凝土运至施工现场充分搅拌后，取样制做抗压强度试件，进行塌落度、塌落扩展度测试、含气量及入模温度测试，确定各项指标均满足要求后，方可进行浇筑。混凝土输送泵与止回阀连接前，应先泵送润泵水进行润滑，润泵水不得进入模板内，待润泵水泵送完毕，泵管口流出混凝土后再将泵管与止回阀用抱箍连接好。在泵送顶升过程中严禁反泵，缓慢送料。浇筑过程中派专人观察模板及支架的变形情况，发现变形立即停泵进行处理。泵送前应根据空洞大小计算所需混凝土体积，再根据输送泵每冲程输送混凝土量计算泵送次数，确保混凝土灌注量，防止发生爆模事故。混凝土浇筑完成关闭止回阀后，才可反泵，拆除泵管。
5.养护
混凝土单方水泥用量较大，浇筑完毕后即进行带模喷雾养护。查文献[3]的表6.4.9，“水胶比≤0.45、有风、10℃≤T＜20℃”，养护期为14d。
6.硬化混凝土质量检测
混凝土拆模后表面平整，有光泽感，无裂纹，基本没有气泡。
混凝土龄期达到7d后，采用地质雷达对混凝土实体结构进行检测，混凝土内部密实，无松散、空洞缺陷、与老混凝土接缝良好，没有产生裂纹现象。地质雷达检测波形如图1：
地质雷达检测波形图 图1
混凝土龄期达到28天后，采用回弹仪对混凝土实体结构进行抗压强度试验，对构件进行了5个测区的检测。检测结果如表2：
经试验检测：硬化混凝土外观质量、密实度、力学性能均满足设计要求。
7.结 语
良好的混凝土质量，验证了自密实混凝土各项自密实性能的确定、配合比的选定、混凝土的拌制、运输、浇筑、养护过程，所采用的理论依据，技术措施，控制措施的正确、合理性。自密实混凝土的拌制、运输过程控制严格，造价相对较高，还有待进一步理论研究和实践应用。随着我国人口老龄化加速，劳动力急剧下降，大力发展自密实混凝土意义重大。
【参考文献】
［1］JGJ/T283-2012，自密实混凝土应用技术规程［S］．北京：中国建筑工业出版社，2012
［2］技术手册编委会,自密实混凝土技术手册［M］．北京：中国建筑工业出版社，2014
［3］TB1024 – 2010，铁路混凝土工程施工质量验收标准［S］．北京：中国铁道出版社，2010
［4］铁建设[2010]241号，铁路混凝土工程施工技术指南［S］．北京：中国铁道出版社，2010
［5］JGJ55-2011，普通混凝土设计规程［S］．北京：中国建筑工业出版社，2011
论文作者:程坤
论文发表刊物:《科技中国》2016年12期
论文发表时间:2017/3/16
标签：混凝土论文; 密实论文; 质量论文; 骨料论文; 模板论文; 支架论文; 强度论文; 《科技中国》2016年12期论文;