人工骨料堅(jiān)固性對噴射混凝土耐久性影響分析

楊造仁

（新疆水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司，新疆 烏魯木齊 830000）

1 概述

新疆某引水工程隧洞Ⅸ標(biāo)隧洞長14 km，以Ⅱ、Ⅲ類圍巖為主，永久襯砌采用錨桿+掛網(wǎng)鋼筋+噴射混凝土方式。工程區(qū)周邊天然骨料匱乏，擬采用石料場人工骨料。選擇的石料場基巖裸露，出露基巖巖性為石炭系凝火山角礫巖夾蝕變綠泥石化安山巖和弱蝕變絹云母化安山巖，屬中硬巖，經(jīng)檢驗(yàn)，該料場制備的粗、細(xì)骨料除堅(jiān)固性超標(biāo)外，其他指標(biāo)均滿足規(guī)范要求。SL 677—2014《水工混凝土施工規(guī)范》，DL/T 5144—2015《水工混凝土施工規(guī)范》，GB/T 14684—2022《建筑用砂》，GB/T 14685—2022《建筑用卵石、碎石》均限定了人工骨料的堅(jiān)固性。該工程為水利工程，規(guī)范要求有抗凍要求的人工粗骨料堅(jiān)固性小于5.0%，細(xì)骨料堅(jiān)固性小于8.0%。本文通過對采用堅(jiān)固性超過規(guī)范要求的豆石和符合規(guī)范要求的砂配置出的混凝土進(jìn)行性能對比分析，研究骨料堅(jiān)固性對噴射混凝土耐久性的影響，為工程采用該料場骨料提供依據(jù)。

2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

2.1 原材料和配合比

試驗(yàn)采用抗硫酸鹽硅酸鹽水泥、I 級粉煤灰、聚羧酸高性能減水劑，骨料采用石料場制備的4種不同堅(jiān)固性角礫巖粗、細(xì)骨料。試驗(yàn)采用C30W10F100 噴射混凝土為基準(zhǔn)，對4 種堅(jiān)固性骨料制備的混凝土進(jìn)行性能對比試驗(yàn)。在配合比一定的條件下，密實(shí)性是決定強(qiáng)度的首要因素[1-5]。為此，此次試驗(yàn)選擇兩組骨料同時(shí)噴射混凝土大板，并與基準(zhǔn)混凝土進(jìn)行對比。4 種骨料堅(jiān)固性見表1，混凝土配合比見表2。

表1 噴射混凝土骨料堅(jiān)固性分級表

表2 噴射混凝土試驗(yàn)配合比

2.2 試驗(yàn)結(jié)果

2.2.1 抗壓強(qiáng)度

噴射混凝土的抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)成果見表3。由表3 可以看出，隨著骨料堅(jiān)固性的下降，混凝土抗壓強(qiáng)度有不同程度的降低。與基準(zhǔn)混凝土相比，噴射成型的大板混凝土抗壓強(qiáng)度均有所降低，但均滿足C30 噴射混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度的要求，噴射成型方式對混凝土抗壓強(qiáng)度的影響大于骨料堅(jiān)固性的影響。

表3 噴射混凝土抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果

2.2.2 抗凍性能

噴射混凝土抗凍試驗(yàn)結(jié)果見表4。由表4 可以看出，經(jīng)過100 次凍融循環(huán)后，采用不同堅(jiān)固性骨料制備的噴射基準(zhǔn)混凝土的質(zhì)量損失和相對動彈性模量損失均較小，但抗凍性均達(dá)到了抗凍等級F100 要求。噴射成型的大板混凝土的質(zhì)量損失率、相對動彈模量較基準(zhǔn)混凝土下降明顯。

表4 噴射混凝土抗凍試驗(yàn)結(jié)果

2.2.3 抗?jié)B性能

噴射混凝土抗?jié)B試驗(yàn)結(jié)果見表5。由表5 結(jié)果可以看出，不同堅(jiān)固性骨料的噴射混凝土抗?jié)B性均滿足設(shè)計(jì)抗?jié)B等級W10 的要求。從滲水高度來看，不同堅(jiān)固性骨料制備的噴射混凝土的抗?jié)B性差異較小，噴射成型的大板混凝土的滲水高度與基準(zhǔn)混凝土相差不大，抗?jié)B等級均大于W10。

表5 噴射混凝土抗?jié)B試驗(yàn)結(jié)果

2.2.4 抗氯離子滲透性

噴射混凝土28 d 齡期抗氯離子遷移系數(shù)試驗(yàn)結(jié)果見表6。由表6 可以看出，隨著骨料堅(jiān)固性的下降，采用不同堅(jiān)固性骨料制備的噴射基準(zhǔn)混凝土的氯離子遷移系數(shù)有增大的趨勢，噴射成型的大板混凝土的抗氯離子遷移系數(shù)與基準(zhǔn)混凝土相比明顯增大。

表6 噴射混凝土抗氯離子遷移試驗(yàn)結(jié)果

2.2.5 抗硫酸鹽侵蝕性能

噴射混凝土抗硫酸鹽侵蝕性能試驗(yàn)結(jié)果見表7。由表7 可以看出，隨著骨料堅(jiān)固性的下降，采用不同堅(jiān)固性骨料組合配置的噴射混凝土歷經(jīng)干濕循環(huán)硫酸鹽侵蝕后，混凝土抗硫酸鹽侵蝕性能有不同程度的降低，但差異不顯著，不同堅(jiān)固性骨料制備的噴射基準(zhǔn)混凝土抗硫酸鹽侵蝕等級均可滿足KS90，噴射成型的大板混凝土的抗硫酸鹽侵蝕性與基準(zhǔn)混凝土相比變化不大。

表7 噴射混凝土抗硫酸鹽侵蝕試驗(yàn)結(jié)果

3 結(jié)語

隨著骨料堅(jiān)固性的增大，噴射基準(zhǔn)混凝土的抗壓強(qiáng)度、部分耐久性指標(biāo)均有降低，但噴設(shè)混凝土的密實(shí)度對抗壓強(qiáng)度、耐久性指標(biāo)影響高于堅(jiān)固性影響。本文采用堅(jiān)固性超過5.0%的粗骨料配置出了抗壓強(qiáng)度、耐久性滿足C30W10F100 要求的噴射混凝土，建議在噴射混凝土粗骨料選擇受限的情況下，可適當(dāng)放寬粗骨料堅(jiān)固性要求，通過提高密實(shí)度保證噴射混凝土的質(zhì)量。