第３４卷第３６期 ・３２４・ ２ ０ ０ ８年１ ２月 山 西 建 筑 ｓＨＡ ⅨＩ ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥ ＶｏＩ．３４ Ｎｏ．３６ Ｄｅｃ． ２００８ 文章编号：１００９．６８２５（２００８）３６—０３２４—０２ 隧道衬砌耐久性混凝土配合比设计及施工措施 李 强 摘要：从工程角度分析了混凝土耐久性失效问题及预防措施，探讨了耐久性混凝土的设计要点，提出了隧道衬砌耐久 性混凝土的施工控制措施，以积累耐久性混凝土施工经验，推广耐久性混凝土的使用。 关键词：隧道衬砌，耐久性，混凝土，配合比，施工 中图分类号：ＴＵ７５５ 文献标识码：Ａ 必要时还应采用抗硫酸盐 混凝土耐久性是指混凝土结构在自然环境、使用环境和材料 泥。对于环境有侵蚀性的混凝土工程，内部因素作用下，在设计要求的目标使用期内，不需要花费大量 水泥等特种水泥。一般情况下应选用品质稳定的硅酸盐水泥、普 资金加固处理而保持其安全、使用功能和外观要求的能力。引起 通硅酸盐水泥，其强度等级宜为４２．５。硅酸盐水泥、普通硅酸盐 水泥细度（比表面积）不超过 结构耐久性失效的原因关键在于结构的设计及施工。在公路隧 水泥中的 Ａ含量一般不宜超过８％，道衬砌施工中推广耐久性混凝土的使用已经逐步被广大工程管 ３５０ ／ ，游离氧化钙不超过１．０％。为改善混凝土的抗裂性，水 理者和建设者所认同。 泥的含碱量（按Ｎａ２０当量计）不宜超过水泥质量的０．６％，或在 １ 混凝土结构耐久性失效原因分析及预防措施 １．１ 冻融破坏 混凝土内的总含碱量（包括所有原材料）应不超过３．５ ｋｇ／ｍ３。 ２）细骨料。细骨料选用级配合理，质地均匀坚固，吸水率低， 细度模数宜为２．６～３．２，不宜使 混凝土中的孔隙水或裂隙水受冻后膨胀，反复冻融会使混凝 空隙率小的干净天然中粗河砂，严禁使用海砂。 土崩裂并发展到表层剥落、钢筋外露甚至整体崩坏。混凝土的抗 用机制砂及山砂，冻性能与混凝土内部的孔结构和气泡含量多少密切相关。防止 ３）粗骨料。粗骨料选用级配合理，粒形良好，质地均匀坚固， 也可使用碎卵石，但必须是多个破碎 冻融破坏的有效措施是在混凝土拌合物中掺加引气剂。降低混 线膨胀系数小的干净碎石，凝土的水胶比能够改善混凝土孔结构，孔越少越小，破坏作用就 面的碎卵石，不宜采用砂岩碎石。碎石的生产，不应采用鄂式破 越小，封闭气泡越多，抗冻性越好。 碎机进行生产，而应采用反击式破碎机。 ４）外加剂。减水率指标要求大于２０％。除此之外，对含气 １．２碱一集料反应 混凝土的碱一集料反应，是指混凝土中的碱与集料中活性组 分发生的化学反应，引起混凝土的膨胀、开裂，甚至破坏。混凝土 量、泌水率、坍落度保留值、抗压强度比、相对耐久性指标等均有 严格的要求。特别需要指出的是，以往并不希望外加剂有较大的 碱一集料反应需具备三个条件，即混凝土中有足够高的碱含量， 骨料具有较高的活性以及有足够的水分参与，三者缺一不可。反 应通常有三种类型：碱一硅酸反应、碱一酸盐反应、慢膨胀型碱一 硅酸盐反应。防止碱一骨料反应的措施是在混凝土中掺加惰性 引气性（寒冷地区有抗冻要求的除外），不论是否寒冷地区，均要 求外加剂有较大的引气性，配制抗冻混凝土时，含气量应不小于 ４．５％，配制非抗冻混凝土时，含气量也应不小于３．０％。在工程 应用方面，宜选用多功能复合型外加剂，并明确规定氯化钙不能 作为混凝土的外加剂使用，各种阻锈剂的长期有效性需经检验， 一材料，根据国内外许多研究证明，掺加一定数量的磨细矿渣粉或 粉煤灰等矿物，能够抑制碱一骨料反应。 般不宜使用亚钠类阻锈剂。 ５）矿物掺合料。矿物掺合料必须选用品质稳定，料源固定的 １．３化学腐蚀 当混凝土结构处在有侵蚀性介质作用的环境时，会引起水泥 石发生一系列化学、物理与物化变化，而逐步受到侵蚀，严重的使 水泥石强度降低，以致破坏。防止混凝土化学腐蚀的措施主要有 以下两个方面： 磨细矿渣粉、磨细粉煤灰、硅灰、磨细天然沸石等材料，其掺量应 根据设计对混凝土各龄期强度、工作性、耐久性的要求以及施工 条件、工程特点（如环境气温、混凝土拌合温度、构件尺寸等）具体 确定。 １）掺用活性矿物掺合料，降低水泥用量； ６）水。配制钢筋混凝土不得采用海水作为拌合用水，当混凝 ２）使用高效减水剂和其他必要的化学￣＇ｌ－；０ｎ剂，降低水胶比。 这两方面的措施都是通过提高混凝土密实性，减弱混凝土被 化学腐蚀。 土处于氯盐腐蚀性环境时，拌合用水中的氯离子含量宜不大于 ２００ ｍｇ／Ｌ。 ２．２耐久性混凝土配合比设计参数 １）胶凝材料掺量及水胶比。目前工程中主要采用磨细矿渣 粉和磨细粉煤灰作为外掺料，与普通硅酸盐水泥一起作为胶凝材 １．４钢筋的锈蚀 钢筋锈蚀主要由两方面因素引起：１）混凝土的碳化；２）氯盐 的渗入。因此防止钢筋锈蚀的预防途径是，应提高混凝土抗渗性 和增加钢筋的保护层厚度。 料，其掺量宜控制在４０％以内，混凝土的水胶比不宜大于０．４２， 并应随矿物掺合料掺量的增加而减小。 ２）砂率。砂率是影响混凝土工作性、表观密度、强度和变形 ２耐久性混凝土的设计要点 ２．１ 耐久性混凝土的材料选择 性能的主要因素之一。采用合理砂率不仅可以增加混凝土的强 度，还可以提高混凝土的流动性。因此，在配制耐久性混凝土时 １）水泥。从提高混凝土耐久性的角度来看，不宜使用早强水 混凝土的砂率应为２８％～３４％，当采用泵送工艺时，可以提高至 收稿日期：２００８．０８．１３ 作者简介：李强（１９７５．），男，工程师，山西省交通建设工程监理总公司，山西太原０３００１２ 第３４卷第３６期 ２ ０ ０ ８年ｌ ２月 山 西 建 筑 ＳＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨＩＴＥ（ ｒＵＲＥ ＶＯｊ．３４ Ｎｏ ３６ Ｄｅｃ ２００８ ・３２５・ 文章编号：１００９—６８２５（２００８）３６—０３２５—０３ 波纹钢板桥涵稳定性数值分析研究 张卫伟 摘要：针对湖北省洪湖市的波纹钢板桥涵工程，考虑波纹钢板桥涵与土共同作用，对其进行了弹性稳定数值研究。研 究结果表明：该结构具有较高的稳定系数，满足设计要求，对同类型结构设计具有一定的参考价值。 关键词：波纹钢板桥涵，弹性稳定，数值分析 中图分类号：Ｕ４４２．５ 文献标识码：Ａ ． １１ｎ１，曲率半径为２ ４５０ ｍｎｌ＿，板尺寸为１ ４００ ｒｆｌｌＴｌ× 波纹钢板桥涵是一种应用越来越广泛的桥涵结构，文献［１］ 距为２００ ｌ对此进行了报道。洪沙线丰收渠桥涵工程位于洪湖市洪沙公路 ２ ０００ ｎ１ｍ。 中段。该工程主体由一半径３．３０ ｍ、斜跨９．３３４ ｍ、与公路纵轴 １ 波纹钢板桥涵弹性稳定性数值分析 成４５。角的小桥组成。该结构作为道路工程中的桥涵来使用，地 稳定分析是波纹钢板桥涵静力研究的一个重要内容，也是设 面距离桥涵顶面８００ ｒｒｌｎｌ，路面宽度２３ ｎｌ，桥涵长约为５０ ｍ，实际 计、推广和应用这种新型结构形式的重要依据。结构系统的稳定 工程见图１。该工程所用波纹钢板厚度为６ ｍｍ，波高为５３ ｍｍ，波 性问题包括两大类ｆ２ｊ：弹性稳定性问题和极值稳定性问题。前者 …，…】…，……】Ｈ堰】 ｌ】…】 洲… ３４％～４４％。 混凝土运输车运送混凝土时，运输过程中应以２ ｒ／ｒａｉｎ－－４ ｒ／ｍｉｎ的 ３）含气量。 转速搅动。５）混凝土浇筑：混凝土自由倾落高度不应大于２ｍ，若 含气量是混凝土冻融破坏的主要影响因素，混凝土中适当的 采用泵送施工时，混凝土开始泵送时应保持慢速运转，以观察泵 引气，不仅能改善抗冻性，同时还可显著减轻混凝土的泌水性，使 压及各部分情况，混凝土应保持连续泵送，必要时可降低泵送速 拌合物中的悬浮状态更加稳定，从而提高混凝土的均匀性、稳定 度以维持连续性，如停泵超过１５ ｍｉｎ，应间隔４ Ｈｌｉｎ～５ ｒａｉｎ开泵 性。耐久性混凝土中，一般含气量不小于２％。 ４）电通量。 一次，正转和反转两个冲程，同时开动料斗搅拌器，防止斗中混凝 土离析，如停泵超过４５ ｒａｉｎ，宜将管中混凝土清除，并清洗泵机。 该结果越小，表示氯离子在混凝土中的渗透能力越弱，即表明 泵送混凝土的坍落度宜为１６０ ｍｍ－－２００ ｍｍ。６）混凝土的入模温 ？昆凝土的密实度越高，耐久性越好。混凝土的电通量主要取决于 度应控制在２５℃以下，施工过程中要估计混凝土温度与拉应力 水胶比，通过大量试验得到规律，一般水胶比小于０．５时基本可满 的变化，提出混凝土温度控制值，并在施工养护过程中实际测定 足电通量小于２ ０００的要求，水胶ｔｔｄ，于０．４５时基本可满足电通 关键截面的中部点温度和离表面约５ ＣＩＴＩ深处的表层温度。７）混 量小于１ ５００的要求。 凝土的泵送：混凝土应采用高频振捣器振实，且垂直点振，不得平 ５）其他指标。 拉，当拌合物的坍落度低于１６０ ｒｆｌｒｎ时，应加密振点。８）混凝土的 针对耐久性混凝土的其他指标，在设计及试配时应按照相关 拆模：隧道二次衬砌施工，在初期支护变形稳定前施工的，拆模时 标准及规范执行，耐久性混凝土设计时必须进行抗裂性对比试验， 间的混凝土强度应达到设计的１００％，在初期变形稳定后施工的， 以此来作为评价混凝土性能优劣的一个重要因素。混凝土的抗压 拆模时的混凝土强度应达到２．５ ＭＰａ以上，并应保证其表面及棱 强度龄期由原来要求的２８ ｄ改为５６ ｄ，也是耐久性混凝土与普通 角不受损伤。９）混凝土养护：耐久性混凝土洒水养护时间不得少 混凝土的一个重要区别。 于１４ ｄ，整个养护期间不得中断，当采用养护剂养护时，养护剂应 符合《水泥混凝土养护剂》中相关规定。养护期间混凝土的内部 ３隧道衬砌耐久性混凝土的施工控制措施 １）混凝土拌制前，应测定砂、石含水率，并根据测试结果、环境 最高温度不宜高于７５℃，并应采取措施使混凝土内部与表面的 混凝土养护降温速率最大不宜超过３℃／ｄ。 条件、工作性能等及时调整施工配合比。２）混凝土的搅拌应采用 温度差小于２５℃， 卧轴式、行星式或逆流式搅拌机，其搅拌时间不应小于３ ｍｉｎ，原材 参考文献：北京：中国铁道出版社，１９９９． 料称量采用自动计量装置，定期校验。３）混凝土拌制过程中，应对 ［１］昊中伟．高性能混凝土［Ｍ］． 于金波．施工中混凝土裂缝成因与控制［Ｊ］．山西建筑，２００７， 坍落度、水胶比及含气量进行测定，测定值应符合要求。要求混凝 ［２］土的早期强度，在不掺缓凝剂的情况下，１２ ｈ标养试件强度不大于 ８ ＭＰａ，或２４ ｈ标养试件强度不大于８ ＭＰａ。４）混凝土运输：采用 ３３（３１）：１４９—１５０． ［３］沈旦申．粉煤灰混凝土［Ｍ］．北京：中国铁道出版社，１９８９． Ｍｉｘｉｎｇ ｒａｔｅ ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｍｅａｓｕｒｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｄｕｒａｂｌｅ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｏｆ ｔｕｎｎｅｌ ｌｉｎｉｎｇ ＬＩ Ｑｉａｎｇ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｔ ａｎａｌｙｓｅｓ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓ ｌｏｓｉｎｇ ｏｆ ｄｕｒａｂｌｅ ｏｆ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ａｎｄ ｐｒｅｖｅｎｔｉｖｅ ｍｏ￣ｓｕｒｅｓ ｆｒｏｍ ｐｒｏｊｅｃｔ ａｎｇｌｅ，ｄｉｓｃｕｓｓｅｓ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｋｅｙｓ ｏｆ ｄｕｒａｂｌｅ ｃｏｎｃｒｅｔｅ，ｐｕｔｓ ｆｏｒｗａｒｄ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｃｏｎｔｒｏｌ Ｆｌｌｅ￣：ｑ．ｓｕｒｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｄｕｒａｂｌｅ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｏｆ ｔｕｎｎｅｌ ｌｉｎｉｎｇ，ＳＯ ａｓ ｔｏ ａｃｃｕｍｕｌａｔｅ ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅ ｏｆ ｄｕｒａｂｌｅ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ａｎｄ ｐｒｏｍｏｔｅ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｄｕｒａｂｌｅ ｃｏｎｃｒｅｔｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｔｕｎｎｅｌ １ｉｎｉｎｇ，ｄｕｒａｂｌｅ，ｃｏｎｃｒｅｔｅ，ｍｉｍｎｇ ｒａｔｅ，ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ 收稿日期：２００８—０７．３０ 作者简介：张卫伟（１９７５一），男，工程师，湖北省麻城市建设局，湖北麻城４３８３００
