氣密性混凝土在瓦斯隧道中的應(yīng)用

劉彥杰

(貴州橋梁建設(shè)集團(tuán)有限公司)

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氣密性混凝土在瓦斯隧道中的應(yīng)用

劉彥杰

(貴州橋梁建設(shè)集團(tuán)有限公司)

摘要：通過(guò)試驗(yàn)研究對(duì)氣密性混凝土的透氣量進(jìn)行了實(shí)際測(cè)定，結(jié)果表明氣密性混凝土在瓦斯隧道襯砌中的應(yīng)用能夠明顯起到抗氣隔離作用。

關(guān)鍵詞：氣密性混凝土；瓦斯隧道；抗氣性

1混凝土氣密性研究

1.1　混凝土氣密性原理

孔是混凝土的重要組成部分，對(duì)混凝土的性能有著重要的影響，混凝土的氣密性跟其孔隙率存在著直接的關(guān)系。但是關(guān)于孔結(jié)構(gòu)與混凝土滲透性關(guān)系的研究較少，從部分研究成果來(lái)看，混凝土的氣密性跟空隙率相關(guān)，但不是簡(jiǎn)單的函數(shù)關(guān)系，關(guān)系到混凝土氣密性的主要原因還是取決于內(nèi)功空隙的連通狀況。正是基于此可以通過(guò)宏觀方法對(duì)混凝土的孔結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整來(lái)改善混凝土的氣密性。在混凝土總添加減水劑能在一定程度上改善水泥膠漿的結(jié)構(gòu)，使用添加硅灰的水泥能夠明顯提高混凝土的氣密性。

對(duì)混凝土氣密性的檢測(cè)可以通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)進(jìn)行測(cè)定，測(cè)定裝置包括空壓機(jī)、儲(chǔ)氣罐、抗?jié)B儀和測(cè)定儀，測(cè)定的原理利用了達(dá)西滲流定律的相關(guān)內(nèi)容。將測(cè)定試件置于密封模具內(nèi)，對(duì)混凝土施加0.3MPa和0.6MPa的空氣壓力，保持壓力穩(wěn)定8h，記錄測(cè)定值。

1.2　氣密性混凝土配置技術(shù)研究

(1)水膠比對(duì)混凝土機(jī)密性影響

在評(píng)價(jià)混凝土氣密性中水膠比是一個(gè)重要指標(biāo)，為了降低混凝土的孔隙率首先要考慮采用低水膠比的混凝土來(lái)降低混凝土的毛細(xì)孔道。另外水膠比還可以影響混凝土的施工和易性，進(jìn)而影響混凝土的氣密性，過(guò)大的水膠比會(huì)造成混凝土坍落度下降，水膠比過(guò)小會(huì)影響混凝土的施工和易性。隨著水膠比的增大，混凝土的透氣系數(shù)會(huì)明顯增大，特別是當(dāng)水膠比達(dá)到0.45之后尤為明顯，所以當(dāng)水膠比較小時(shí)外摻劑的作用較為明顯。

(2)外摻料對(duì)混凝土機(jī)密性的影響

在外摻料中粉煤灰會(huì)使得混凝土的氣體滲透系數(shù)增大，這主要是因?yàn)榉勖夯遗c骨料接觸，在水泥混凝土發(fā)生水化熱作用之前，粉煤灰會(huì)降低骨料之間的粘結(jié)性能。雖然粉煤灰會(huì)增大孔的體積，但粉煤灰的早起強(qiáng)度低是造成混凝土氣密性降低的主要原因。但粉煤灰改善混凝土氣密性的主要原理是通過(guò)二次水化熱作用，從而減少混凝土的泌水現(xiàn)場(chǎng)，可以均勻分布于混凝土的內(nèi)部，改善混凝土孔的結(jié)構(gòu)組成。

硅灰在提高水泥混凝土的氣密性和抗?jié)B透性方面效果明顯，在水膠比不變的情況下，摻入硅灰能夠提高混凝土骨料界面位置處的密實(shí)度，降低了混合料內(nèi)部的空隙，使得混凝土的氣密性得到明顯的改善。

(3)砂率對(duì)混凝土氣密性的影響

砂率對(duì)混凝土的流動(dòng)性有直接的影響，增大砂率能夠提高混凝土在泵送過(guò)程中的和易性。但砂率的增大會(huì)直接影響到混凝土的干縮特性。隨著混凝土中砂率的增大，會(huì)使得水泥混凝土的氣密性呈現(xiàn)增高的特性，其中當(dāng)混凝土總砂率達(dá)到一定值之后會(huì)使得混凝土的氣密性明顯升高。一般氣密性混凝土的砂率選擇在38%~42%左右。

(4)外摻劑對(duì)水泥混凝土氣密性的影響

減水劑是水泥混凝土中常用的一種外摻劑，減水劑能夠在保證混凝土密實(shí)度的前提條件下減低混凝土的水膠比。從而降低了混凝土的氣體滲透性。混凝土表面活性劑也可以增加混凝土骨料和膠結(jié)料之間的粘結(jié)特性，從而降低混凝土的透氣性。

(5)透氣壓力對(duì)混凝土透氣系數(shù)的影響

通過(guò)相關(guān)室內(nèi)試驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)測(cè)試混凝土氣密性壓力值由0.3MPa增加到0.6MPa時(shí)，混凝土的透氣系數(shù)會(huì)降低，這說(shuō)明在相同作用時(shí)間是，滲透壓力大的測(cè)得的混凝土的透氣系數(shù)反而小，所以在研究瓦斯隧道氣密性混凝土的過(guò)程中要結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)的瓦斯?jié)舛取毫Φ葼顩r選擇合適的測(cè)試壓力。

2氣密性混凝土施工技術(shù)研究

2.1　拌合時(shí)間對(duì)氣密性混凝土性能的影響

混凝的攪拌過(guò)程充分是保證混凝土氣密性的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。通過(guò)實(shí)際施工過(guò)程中對(duì)拌合時(shí)間的研究可以發(fā)現(xiàn)當(dāng)混凝土拌合時(shí)間達(dá)到3min左右時(shí)獲得的混凝土氣密性效果最為理想。如果拌合的時(shí)間過(guò)長(zhǎng)導(dǎo)致混凝土內(nèi)水分蒸發(fā)，會(huì)降低混凝土的氣密性。

2.2　靜置時(shí)間對(duì)氣密性混凝土性能的影響

在瓦斯隧道施工過(guò)程中一般是采用泵送混凝土施工，這就要考慮到氣密性混凝土的靜止時(shí)間對(duì)其性能的影響。氣密性混凝土在運(yùn)輸過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生一定的離析現(xiàn)象，水泥混凝土也會(huì)開始嘗試部分水化熱現(xiàn)象，這些混凝土質(zhì)量問(wèn)題都會(huì)對(duì)其氣密性造成一定的影響?？傮w上看混凝土的靜置時(shí)間越長(zhǎng)，混凝土的氣密性會(huì)呈現(xiàn)總體下降的趨勢(shì)。一般氣密性混凝土的靜置時(shí)間保存在45min之內(nèi)能夠有效的保證混凝土的氣密性，所以在氣密性混凝土的施工過(guò)程中要盡量在45min之內(nèi)完成混凝土的澆筑。

2.3　振搗時(shí)間對(duì)氣密性混凝土性能的影響

在混凝土施工過(guò)程中主要是通過(guò)振搗作業(yè)是保證混凝土密實(shí)性的重要手段。目前對(duì)混凝土的振搗方法主要是針對(duì)普通混凝土，而普通的振搗作業(yè)對(duì)氣密性混凝土并不一定能夠適應(yīng)。從實(shí)際情況來(lái)看氣密性混凝土在振搗時(shí)間10s之后其透氣性任然較大，當(dāng)振搗時(shí)間達(dá)到20~30s左右時(shí)混凝土的氣密性會(huì)會(huì)明顯提高。同時(shí)也可以預(yù)測(cè)對(duì)氣密性混凝土的振搗時(shí)間越長(zhǎng)其氣密性也就越好。但是長(zhǎng)時(shí)間的振搗會(huì)導(dǎo)致組集料下沉，造成離析現(xiàn)象。所以在實(shí)際施工過(guò)程中要結(jié)合實(shí)際情況綜合確定氣密性混凝土的拌合時(shí)間。

2.4　混凝土強(qiáng)度對(duì)氣密性混凝土性能的影響

總體上看混凝土的強(qiáng)度更混凝土的氣密性之間存在著良好的線性關(guān)系。這主要是因?yàn)榛炷翉?qiáng)度的大小要直接受到內(nèi)部孔隙率的影響。伴隨著水泥水化熱作用的發(fā)生，混凝土內(nèi)部的孔隙率得以填充，使得混凝土的強(qiáng)度提高，從而降低了混凝土的滲透特性。氣從混凝土的強(qiáng)度來(lái)看，當(dāng)混凝土養(yǎng)護(hù)達(dá)到28d之后強(qiáng)度曲線跟混凝土的透氣性系數(shù)之間呈現(xiàn)了自然對(duì)數(shù)曲線。但是在摻加外摻料或者是外摻劑的情況下，氣密性混凝土的強(qiáng)度會(huì)提高，但是其透氣性系數(shù)變化可能會(huì)呈現(xiàn)不同的變化趨勢(shì)，針對(duì)外摻型的氣密性水泥混凝土強(qiáng)度跟氣密性之間的關(guān)系需要針對(duì)具體情況進(jìn)行具體分析。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳友治,李方賢,付天全,徐兵波,水中和含泥硅質(zhì)-石灰加氣混凝土試驗(yàn)研究[J].武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào),2005,(3).

[2]中鐵十二局,西南交大.高瓦斯隧道防腐蝕氣密性混凝土配制及施工技術(shù)研究報(bào)告,分項(xiàng)報(bào)告二,2007.

收稿日期：2014-12-25

中圖分類號(hào)：U442

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：C

文章編號(hào)：1008-3383(2015)08-0128-01