摘 要: 在大伙房水庫輸水工程中使用的外加劑主要包括減水劑和速凝劑兩種。作為隧洞斷面巖石支撐和襯砌的重要手段之一的噴射混凝土支護(hù)對TBM隧洞掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)進(jìn)度和安全影響極大。噴射混凝土的性能以及可操作性在一定程度上取決于外加劑的品種、性能。通過對各種外加劑進(jìn)行相容性、保塑性等性能試驗, 選擇出滿足工程需要的外加劑種類, 并且進(jìn)行現(xiàn)場應(yīng)用, 取得很好的效果。
關(guān)鍵詞: 混凝土; 減水劑; 速凝劑; 相容性; 強(qiáng)降率
中圖分類號: TV543+ . 1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼: A 文章編號: 1673 - 4939 (2006) 01 - 0031 - 03
大伙房水庫輸水工程是遼寧省“十五”期間一項重要水利工程。大伙房水庫輸水工程主體為深埋地下的長大隧洞, 地質(zhì)條件一般, 主洞徑8. 2m,長85. 332km, 其中近80km 采用由美國生產(chǎn)的TBM隧洞掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行施工。因此, 作為隧洞斷面巖石支撐和襯砌的重要手段之一的噴射混凝土支護(hù)對TBM隧洞掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)進(jìn)度和安全有著極大的影響。由于噴射混凝土的性能以及可操作性在很大程度上取決于外加劑的品種和性能[ 1 ] , 應(yīng)通過試驗來選擇適合本工程的外加劑品種并進(jìn)行組合, 才能滿足本工程的各種技術(shù)性能要求。目前, 國外關(guān)于噴射混凝土的應(yīng)用與研究已經(jīng)進(jìn)入一個較高的階段, 而我國尤其是東北地區(qū)在此方面的應(yīng)用和研究還處在起步階段, 選擇一種可行的、適應(yīng)東北地區(qū)工程特征的外加劑應(yīng)用于噴射混凝土工程是廣大工程建設(shè)者的嶄新課題。本文在于通過對實際在建工程———大伙房水庫輸水工程噴射混凝土和外加劑的試驗研究和分析, 提出適合本地區(qū)和本工程的外加劑品種和具體應(yīng)用方法。
1 外加劑品種選擇
噴射混凝土常摻入外加劑來改善其和易性、力學(xué)性能和耐久性。根據(jù)大伙房水庫輸水工程噴射混凝土設(shè)計要求和已建工程的成功經(jīng)驗, 減水劑和速凝劑分別選用了以下幾種。
(1) 減水劑
選用沈陽東融GR - JS - 2型、石家莊長安鐵園TY - 5A型、上海麥斯特RH561型等三種高效減水劑進(jìn)行應(yīng)用試驗。
(2) 速凝劑
選用石家莊長安鐵園液態(tài)速凝劑、鞏義8604液態(tài)速凝劑、上海麥斯特SA160 型速凝劑等三種進(jìn)行應(yīng)用試驗。
2 外加劑性能試驗
2. 1 原材料
本試驗采用撫順?biāo)鄰S42. 5級普通水泥和施工現(xiàn)場附近12#料場的河砂及卵石。所用原材料經(jīng)檢測均滿足設(shè)計要求。
2. 2 試驗內(nèi)容
采用對比試驗法對所選用外加劑進(jìn)行各項性能試驗。其內(nèi)容包括測定初、終凝時間, 檢測外加劑堿性; 檢驗兩種外加劑的相容性; 檢測減水劑的保塑性; 檢測外加劑與噴射混凝土強(qiáng)度關(guān)系及其回彈率[ 2 ] ; 進(jìn)行現(xiàn)場噴射試驗。
3 試驗結(jié)果與分析
3. 1 凝結(jié)時間與相容性
根據(jù)外加劑基本特性和單獨(dú)試驗結(jié)果, 經(jīng)過分析采用多種組合進(jìn)行了試驗[ 1 - 3 ] 。試驗結(jié)果見表1:
試驗結(jié)果表明,凝結(jié)時間與相容性符合設(shè)計要求的組合有GR - JS - 2型減水劑與8604液態(tài)速凝劑、鐵園TY - 5A型減水劑與鐵園液態(tài)速凝劑、RH561型減水劑與SA160型速凝劑三種。因此在檢測噴射混凝土強(qiáng)度和現(xiàn)場噴射試驗時,采用以上三種組合。
3. 2 保塑性與堿性
噴射混凝土施工要求具有較高的流動性, 即塌落度高[ 3 ] , 而此種情況下噴射混凝土能否保持良好的保塑性至關(guān)重要。測試結(jié)果表明, RH561型減水劑的保塑性最好, 而TY - 5A型減水劑與GR - JS -2型減水劑的保塑性較差。堿性試驗結(jié)果顯示,SA160型速凝劑呈弱酸性, 而8604液態(tài)速凝劑呈強(qiáng)堿性, 鐵園液態(tài)速凝劑呈弱堿性, 若把后兩種速凝劑應(yīng)用于本工程將容易引起堿- 骨料反應(yīng)。因此,選用外加劑時應(yīng)引起高度重視。
3. 3 噴射混凝土力學(xué)強(qiáng)度
噴射混凝土的1d、7d、28d抗壓強(qiáng)度及28d強(qiáng)降率[ 4 ]如表2所示。測試結(jié)果表明, 三種外加劑組合配制的噴射混凝土的強(qiáng)度相差較大, 尤其是強(qiáng)降率。其中, RH561型減水劑與SA160型速凝劑組合配制的噴射混凝土的各齡期強(qiáng)度最高且強(qiáng)降率最低,與GR - JS - 2型減水劑與8604 液態(tài)速凝劑組合強(qiáng)降率相差近50%。
3. 4 現(xiàn)場噴射混凝土
經(jīng)現(xiàn)場噴射試驗, GR - JS - 2 型減水劑與8604液態(tài)速凝劑和鐵園TY - 5A 型減水劑、鐵園液態(tài)速凝劑兩種組合配制的噴射混凝土回彈率較高(平均22% ) , 塌落度在14mm以下; RH561 型減水劑與SA160型速凝劑組合配制的噴射混凝土回彈率較低(平均14% ) , 且所測塌落度值在15 ～17mm內(nèi), 完全滿足設(shè)計和施工要求。另外, 在幾次洞內(nèi)模擬噴射作業(yè)過程中, 發(fā)現(xiàn)鞏義8604速凝劑產(chǎn)生刺激性氣霧, 對洞內(nèi)施工影響很大。
4 工程應(yīng)用與推廣
本工程經(jīng)過大量室內(nèi)外試驗和專家分析研究,決定在主洞噴射混凝土施工中采用由上海麥斯特外加劑廠生產(chǎn)的RH561型減水劑和SA160型速凝劑組合而成的外加劑。從目前工程應(yīng)用情況來看, 噴射混凝土在控制堿- 骨料反應(yīng)以及保塑性、回彈率等方面均取得很好效果, 完全滿足設(shè)計和施工要求且降低了工程成本。
由于TBM全斷面隧洞掘進(jìn)機(jī)在遼寧乃至東北尚屬首次使用, 與其相配套的噴射混凝土試驗研究顯得格外重要。上述外加劑試驗研究成果與應(yīng)用不僅為大伙房水庫輸水工程施工提供強(qiáng)有力的支持,而且在今后遼寧東部山區(qū)小水電的開發(fā)建設(shè)方面有著重要的推廣和應(yīng)用價值。
參考文獻(xiàn):
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[ 4 ] 霍洪媛, 等. 建筑材料[M ]. 北京: 中央廣播電視大學(xué)出版社, 2001.
