论文部分内容阅读
关键词：高海拔、喷射混凝土、配合比设计
一、前言
新建铁路川藏线（拉萨至林芝段），全线海拔在2800～3700米之间，高寒缺氧，交通不便，自然条件恶劣。地质异常复杂，是我国地壳运动最强烈的地区之一，线路穿越高烈度地震带和地质断裂带，硬岩岩爆、软岩变形、高低温、高地应力、冰碛层涌水流坍、风积沙、泥石流、坍塌滑坡、危岩落石等不良地质十分普遍。全线隧道约207公里，约占线路长度的52%。在这特殊的地理环境下，不仅需要大量的喷射混凝土，且对喷射混凝土质量要求特别高。
二、工艺原理
喷射混凝土有“干拌”和“湿拌”两种施工法，为了减少喷射混凝土的回弹量，降低粉尘污染，现在施工都选取了对工人健康有利、生产率高且易于控制水胶比的“湿喷法”。
三、原材料的控制要点
1、喷射混凝土用水泥，根据高海拔地区环境，与厂家协商后，适当增大水泥中硅酸三钙掺配比例，水化快、放热量大、早期强度高，水泥强度等级为P.O42.5普通硅酸盐水泥。
2、喷射混凝土用细骨料细度模数应大于2.5，河砂中0.075mm的颗粒含量不大于20%，含泥量不大于3.0%，泥块含量不大于0.5%，如果河砂过粗，会增加喷射混凝土回弹量，河砂过细，会使混凝土干缩增大。其它指标均应满足规范要求。
3、喷射混凝土应选用级配良好、硬质洁净、强度较高的粗骨料，最大粒径不宜大于10mm.不得采用含有活性二氧化硅的石材做粗骨料，以免发生碱骨料反应。其它指标均应满足规范要求。
4、喷射混凝土用减水剂各项指标性能在满足要求的情况下，尽可能的选取减水率高、以提高混凝土拌和物品质、提高混凝土早期强度、减少喷射混凝土用水量，降低拌和物的冻结冰点的减水剂。
5、喷射混凝土用速凝剂，应与水泥有很好的相容性，初凝时间≤5min，终凝时间≤10min，1天强度和28天强度比均应满足规范要求。
四、喷射混凝土配合比设计
1、速凝剂的选取
喷射混凝土配合比设计，不同于普通混凝土的配合比，喷射混凝土干缩比普通混凝土大，在施工过程中，与围岩粘结强度比喷大板粘结强度低很多，通过试验，测得各种速凝剂在5%同等掺量、同环境的情况下，凝结时间和掺速凝剂混凝土强度损失系数如下：
考虑到经济成本、施工进度、技术标准要求，高海拔地区速凝剂与水泥的反应情况，宜选取碱性速凝剂。
2、确定水胶比、水泥用量、砂率、减水剂及速凝剂掺量
根据相关标准技术要求和高海拔特殊地理环境因素，C25混凝土每立方水泥用量为450kg/m3，水胶比0.36，砂率50%，减水剂掺水泥用量的1.0%，速凝剂掺水泥用量的5.0%，用水量每160kg/m3。
五、喷射混凝土生产、施工管理要求
在高海拔地区作业，混凝土生产管理主要是要经历一个漫长的冬期施工，从上年的11月初到第二年的4月中旬，都要按冬期施工管理，每天温差在20℃左右，冬期施工长，早晚温差大，给混凝土生产带来诸多影响。
（一）原材料保管要求
1、为了确保混凝土出机温度满足要求，进入冬期施工时，进场粗骨料、细骨料，应按待检仓与合格仓分开存储，存放在料场棚内，棚内配备足够的加温设施-暖风机，每昼夜0点、7点、12点、16点分四次进行棚内温度测试，且棚内最低温度≥5℃。
2、外加剂罐采用棉被进行包裹，并放置在有加热设备的暖棚里，且暖棚内温度≥10℃。外加剂输送管道采取相应的保温措施，防止上料时散热降温过快。
3、拌和用水首先采用雨棚遮盖，再用棉被将水箱四周包裹，同时采用电热管给水加热，保证在30min内水温能够达到50℃左右，同时对拌合水输送管道采取相应的保温措施，防止上料时散热降温过快。
（二）混凝土热工计算
混凝土开盘前，检测拌和楼环境温度，测定各种原材料入机温度，测定拌和用水入机温度，计算混凝土出机温度，通过调整水温的方式，保证混凝土出机温度≥10℃后，方可生产混凝土。同时在混凝土出机口测定出机混凝土温度是否与计算相符，测定当时站外大气环境温度，综合运输距离、运输时间，计算混凝土在出站运输过程中的热量损失，以确保混凝土入模温度在5℃～30℃范围内。
（三）混凝土生产及运输管理
1、混凝土搅拌机设置在不低于10℃的暖棚内，每昼夜0点、7点、12点、16点分四次进行棚内温度测试。
2、混凝土开盘前应用热水冲洗搅拌机和鼓筒，冲洗时间不得少于5min，搅拌站拌制混凝土时，应严格按配合比通知单进行生产，搅拌时间提高至常温搅拌时间的1.5倍（180秒）。
3、拌和站试验人员加大对出机混凝土坍落度和混凝土出机温度的检测频率，每生产50m3混凝土或每工作班至少检测两次。
4、拌和混凝土热水用量，储存量至少要能满足一个班混凝土使用要求。混凝土生产过程中，随时测试水温，通过热工计算，在满足拌和要求的情况下，水温最高温度不得超过80℃。
5、对混凝土运输车采用特质帆布进行包裹，防止混凝土运输过程中散热过快。混凝土在运输过程中应以2r/min～4rmin转速转动，送至施工地点时，应高速旋转20s～30s后，方可進行浇筑。
（四）混凝土施工管理
1、通过试验，在原材料相同、环境相同、同等掺量的情况下，速凝剂的温度不同，凝结时间也有相应的变化。如下表：
通过对速凝剂温度与水泥相容后初凝时间和终凝时间的对比，要求施工队在喷射混凝土施工前，提前把速凝剂移送至离施工点最近的位置，测试速凝剂温度，尽量将速凝剂加热到40℃，确保喷射混凝土施工现场顺利进行，以达到减少混凝土回弹量的目的。
2、运到施工现场的喷射混凝土，首先进行混凝土入模温度及施工环境温度测试，确保混凝土入机温度在5～30℃范围内，与岩土介质表面温差不大于15℃。同时在现场对混凝土坍落度指标进行检测，保证混凝土工作性能满足施工要求。
2 喷射混凝土施工时应分段、分层，自下而上、先墙后拱的方法进行。喷头与岩土面应尽量垂直，夹角不得小于70度，喷头与岩土面距离控制在0.6m～1.5m之间，喷射时应呈直径20cm～30cm的螺旋形，一圆压半圆的方法缓慢均匀移动。一次性喷射厚度应在40mm～60mm，后一层喷射应在前一层混凝土终凝后1小时内进行，若超过1小时，应先用风水清洗喷射表面。
3 整个喷射混凝土作业环境温度，应不低于5℃，喷射过程中应检查混凝土回弹率，边墙应不大于15%，拱部应不大于25%。喷射作业完成后，及时进行厚度检测，不满足要求的地方及时补喷。
六、总结
在高海拔地区进行喷射混凝土生产，由于气候原因，高原缺氧，减水剂和速凝剂要与水泥有很好的相容性，因胶凝材料与水化反应较慢，在确保速凝剂的凝结时间的情况下，喷射混凝土用水泥硅酸三钙含量要尽可能的提高，以提高混凝土早期热量反应，确保混凝土强度及施工技术要求。
参考文献
[1] TB10424-2010《铁路混凝土工程施工质量验收标准》
[2] TB/T3275-2011 《铁路混凝土》
[3] TZ204-2008《铁路隧道工程施工技术指南》
一、前言
新建铁路川藏线（拉萨至林芝段），全线海拔在2800～3700米之间，高寒缺氧，交通不便，自然条件恶劣。地质异常复杂，是我国地壳运动最强烈的地区之一，线路穿越高烈度地震带和地质断裂带，硬岩岩爆、软岩变形、高低温、高地应力、冰碛层涌水流坍、风积沙、泥石流、坍塌滑坡、危岩落石等不良地质十分普遍。全线隧道约207公里，约占线路长度的52%。在这特殊的地理环境下，不仅需要大量的喷射混凝土，且对喷射混凝土质量要求特别高。
二、工艺原理
喷射混凝土有“干拌”和“湿拌”两种施工法，为了减少喷射混凝土的回弹量，降低粉尘污染，现在施工都选取了对工人健康有利、生产率高且易于控制水胶比的“湿喷法”。
三、原材料的控制要点
1、喷射混凝土用水泥，根据高海拔地区环境，与厂家协商后，适当增大水泥中硅酸三钙掺配比例，水化快、放热量大、早期强度高，水泥强度等级为P.O42.5普通硅酸盐水泥。
2、喷射混凝土用细骨料细度模数应大于2.5，河砂中0.075mm的颗粒含量不大于20%，含泥量不大于3.0%，泥块含量不大于0.5%，如果河砂过粗，会增加喷射混凝土回弹量，河砂过细，会使混凝土干缩增大。其它指标均应满足规范要求。
3、喷射混凝土应选用级配良好、硬质洁净、强度较高的粗骨料，最大粒径不宜大于10mm.不得采用含有活性二氧化硅的石材做粗骨料，以免发生碱骨料反应。其它指标均应满足规范要求。
4、喷射混凝土用减水剂各项指标性能在满足要求的情况下，尽可能的选取减水率高、以提高混凝土拌和物品质、提高混凝土早期强度、减少喷射混凝土用水量，降低拌和物的冻结冰点的减水剂。
5、喷射混凝土用速凝剂，应与水泥有很好的相容性，初凝时间≤5min，终凝时间≤10min，1天强度和28天强度比均应满足规范要求。
四、喷射混凝土配合比设计
1、速凝剂的选取
喷射混凝土配合比设计，不同于普通混凝土的配合比，喷射混凝土干缩比普通混凝土大，在施工过程中，与围岩粘结强度比喷大板粘结强度低很多，通过试验，测得各种速凝剂在5%同等掺量、同环境的情况下，凝结时间和掺速凝剂混凝土强度损失系数如下：
考虑到经济成本、施工进度、技术标准要求，高海拔地区速凝剂与水泥的反应情况，宜选取碱性速凝剂。
2、确定水胶比、水泥用量、砂率、减水剂及速凝剂掺量
根据相关标准技术要求和高海拔特殊地理环境因素，C25混凝土每立方水泥用量为450kg/m3，水胶比0.36，砂率50%，减水剂掺水泥用量的1.0%，速凝剂掺水泥用量的5.0%，用水量每160kg/m3。
五、喷射混凝土生产、施工管理要求
在高海拔地区作业，混凝土生产管理主要是要经历一个漫长的冬期施工，从上年的11月初到第二年的4月中旬，都要按冬期施工管理，每天温差在20℃左右，冬期施工长，早晚温差大，给混凝土生产带来诸多影响。
（一）原材料保管要求
1、为了确保混凝土出机温度满足要求，进入冬期施工时，进场粗骨料、细骨料，应按待检仓与合格仓分开存储，存放在料场棚内，棚内配备足够的加温设施-暖风机，每昼夜0点、7点、12点、16点分四次进行棚内温度测试，且棚内最低温度≥5℃。
2、外加剂罐采用棉被进行包裹，并放置在有加热设备的暖棚里，且暖棚内温度≥10℃。外加剂输送管道采取相应的保温措施，防止上料时散热降温过快。
3、拌和用水首先采用雨棚遮盖，再用棉被将水箱四周包裹，同时采用电热管给水加热，保证在30min内水温能够达到50℃左右，同时对拌合水输送管道采取相应的保温措施，防止上料时散热降温过快。
（二）混凝土热工计算
混凝土开盘前，检测拌和楼环境温度，测定各种原材料入机温度，测定拌和用水入机温度，计算混凝土出机温度，通过调整水温的方式，保证混凝土出机温度≥10℃后，方可生产混凝土。同时在混凝土出机口测定出机混凝土温度是否与计算相符，测定当时站外大气环境温度，综合运输距离、运输时间，计算混凝土在出站运输过程中的热量损失，以确保混凝土入模温度在5℃～30℃范围内。
（三）混凝土生产及运输管理
1、混凝土搅拌机设置在不低于10℃的暖棚内，每昼夜0点、7点、12点、16点分四次进行棚内温度测试。
2、混凝土开盘前应用热水冲洗搅拌机和鼓筒，冲洗时间不得少于5min，搅拌站拌制混凝土时，应严格按配合比通知单进行生产，搅拌时间提高至常温搅拌时间的1.5倍（180秒）。
3、拌和站试验人员加大对出机混凝土坍落度和混凝土出机温度的检测频率，每生产50m3混凝土或每工作班至少检测两次。
4、拌和混凝土热水用量，储存量至少要能满足一个班混凝土使用要求。混凝土生产过程中，随时测试水温，通过热工计算，在满足拌和要求的情况下，水温最高温度不得超过80℃。
5、对混凝土运输车采用特质帆布进行包裹，防止混凝土运输过程中散热过快。混凝土在运输过程中应以2r/min～4rmin转速转动，送至施工地点时，应高速旋转20s～30s后，方可進行浇筑。
（四）混凝土施工管理
1、通过试验，在原材料相同、环境相同、同等掺量的情况下，速凝剂的温度不同，凝结时间也有相应的变化。如下表：
通过对速凝剂温度与水泥相容后初凝时间和终凝时间的对比，要求施工队在喷射混凝土施工前，提前把速凝剂移送至离施工点最近的位置，测试速凝剂温度，尽量将速凝剂加热到40℃，确保喷射混凝土施工现场顺利进行，以达到减少混凝土回弹量的目的。
2、运到施工现场的喷射混凝土，首先进行混凝土入模温度及施工环境温度测试，确保混凝土入机温度在5～30℃范围内，与岩土介质表面温差不大于15℃。同时在现场对混凝土坍落度指标进行检测，保证混凝土工作性能满足施工要求。
2 喷射混凝土施工时应分段、分层，自下而上、先墙后拱的方法进行。喷头与岩土面应尽量垂直，夹角不得小于70度，喷头与岩土面距离控制在0.6m～1.5m之间，喷射时应呈直径20cm～30cm的螺旋形，一圆压半圆的方法缓慢均匀移动。一次性喷射厚度应在40mm～60mm，后一层喷射应在前一层混凝土终凝后1小时内进行，若超过1小时，应先用风水清洗喷射表面。
3 整个喷射混凝土作业环境温度，应不低于5℃，喷射过程中应检查混凝土回弹率，边墙应不大于15%，拱部应不大于25%。喷射作业完成后，及时进行厚度检测，不满足要求的地方及时补喷。
六、总结
在高海拔地区进行喷射混凝土生产，由于气候原因，高原缺氧，减水剂和速凝剂要与水泥有很好的相容性，因胶凝材料与水化反应较慢，在确保速凝剂的凝结时间的情况下，喷射混凝土用水泥硅酸三钙含量要尽可能的提高，以提高混凝土早期热量反应，确保混凝土强度及施工技术要求。
参考文献
[1] TB10424-2010《铁路混凝土工程施工质量验收标准》
[2] TB/T3275-2011 《铁路混凝土》
[3] TZ204-2008《铁路隧道工程施工技术指南》