[发明专利]隧道衬砌C40超密集型钢混凝土中的混凝土材料及施工方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种混凝土技术，主要涉及一种隧道衬砌C40超密集型钢混凝土中的混凝土材料及施工方法。

背景技术

型钢混凝土是指在混凝土结构中不仅设置钢筋，还额外设置钢轨的承载能力很强的混凝土结构形式，这种结构形式应用相对较少，主要只是在受力条件比较复杂的情况下使用。在隧道及地下工程中，有时局部地段围岩的变形和地应力情况十分复杂，这时隧道的衬砌就需要采用型钢混凝土结构。这种混凝土结构中，钢筋和钢轨的分布一般都非常密集，以充分发挥钢筋和钢轨强度高，特别是抵抗拉、弯、扭能力超强的特点，以满足结构在复杂地质情况下的受力要求。但也正是由于型钢混凝土中钢筋和钢轨的分布非常密集，间距很小，净间距通常只有5～6cm，而且在三维方向上间距都很小，而混凝土的粗骨料最大粒径一般多为3～4cm，这样混凝土浇筑就会比较困难，另外，由于要求结构的承载能力超强，则要求混凝土材料必须是较高的强度等级，这样使得混凝土满足各方面技术要求的难度相应增大。由于这种特殊要求混凝土在配制和施工质量保证方面难度较大，因此隧道衬砌采用型钢混凝土结构形式目前国内尚无先例，也没有形成隧道衬砌超密集型钢混凝土的配制及施工方法的技术方案。

从专业技术角度分析，要成功地配制出适应这种特殊要求的混凝土，并解决混凝土浇筑困难、保证施工质量，关键有三点，第一是选材(指每一种原材料)，包括其种类和规格都要十分合理；第二是科学合理地设计、选定混凝土配合比，使配制出的混凝土不但满足较高的强度要求，更重要的是具有优异的和易性，以保证混凝土易于流动、易于通过密集的钢筋和钢轨最终能达到均匀密实的浇筑效果，且能避免不密实和空洞的产生；第三是采取有效的施工措施，确保混凝土浇筑振捣达到高效率和满意的质量。

发明内容

本发明的目的即是提出一种隧道衬砌C40超密集型钢混凝土中的混凝土材料及施工方法。

本发明的技术方案是在对型钢混凝土的特点、对混凝土材料的要求、各种混凝土材料的特性进行大量分析并经多次试验的基础上提出。

隧道衬砌型钢混凝土结构对混凝土材料的要求

1、强度指标：由于要承受较大的荷载，因此型钢混凝土需要较高的强度等级，本发明选择强度等级为C40。

2、施工性能：要求混凝土流动性大、粘聚性好、和易性优异，不离析、不泌水，以保证在钢筋和钢轨的分布非常密集的不利条件下得到密实性良好的混凝土。

3、耐久性：任何混凝土结构都必须考虑耐久性问题，以期通过混凝土材料耐久性能的提高，以达到延长正常使用寿命、减少维修费用的目的。隧道衬砌用型钢混凝土由于所处环境的特殊性，环境作用影响大，内部结构异常复杂，维修难度大、成本高，因此更需要提高混凝土的耐久性能，包括抗渗性、抗裂性、抗钢筋锈蚀和化学腐蚀等。

C40型钢混凝土中混凝土的原材料选择与配制

从混凝土技术的发展现状来看，配制C40强度等级的混凝土并不难，但要同时达到优异的和易性及耐久性，就必须对混凝土所用原材料进行精细挑选、科学配置，在配合比设计时要进行合理地组合，须兼顾各项性能指标，最后才能配制出综合性能优异、满足型钢混凝土性能要求的混凝土产品。原材料的合理配置和配合比的优化设计都十分关键，原材料的选择是配合比设计的前提。水泥是混凝土中的主要胶凝材料，对混凝土的各项性能起主导作用，其选择十分关键。鉴于普通硅酸盐水泥其各方面综合性能较好，本发明选择普通硅酸盐水泥；在选择水泥等级时发明人充分考虑C40型钢混凝土强度等级较高，加之钢筋密集，施工灌注难度较大，必须采用大流动度混凝土，较大的坍落度必然需要较大的水泥用量，而过高的水泥用量将带来过大的水化热和收缩，使混凝土产生开裂。本发明采用52.5级普通硅酸盐水泥，在达到相同混凝土强度和坍落度的前提下，可以降低单方水泥用量。