[发明专利]用于高寒多年冻土区隧道的低温早强混凝土配制方法

说明书

技术领域

本发明技术涉及隧道混凝土施工领域，特别是涉及一种用于高原高寒隧道多年冻土段、隧道洞门以及外露结构混凝土施工混凝土配制方法。

背景技术

鄂拉山隧道全长4715米，隧址区属于冰缘及构造侵蚀中高山，地形起伏较大,海拔介于4300-4600m，属于多年冻土区，洞身上部覆盖多年冻土层，冻土区上限1.4-1.8m；下限35-36m，上部冰水堆积物多年冻土层为含亚粘土的碎石土以多冰、富冰、饱冰冻土为主；鄂拉山隧道年平均气温-4.2℃，极端最高气温26.6℃，极端最低气温-48.1℃。

在这样恶劣的条件下进行多年冻土区混凝土施工技术难题亟待解决。鄂拉山隧道多年冻土段设计为低温早强混凝土，要求在混凝土施工过程中既要保证浇筑时所带入的热量最小使水化热温升不致对冻土层结构产生破坏，又要保证混凝土能够在低温条件下正常硬化并在温度降至负温之前达到抗冻临界强度。

如果按照普通混凝土配合比设计及施工显现不能满足混凝土低温早强要求，采取低温早强混凝土技术是事关鄂拉山隧道冻土段施工安全、质量、工期和效益的重要措施。

发明内容

本发明技术要解决的技术问题是：提供一种用于高寒多年冻土区隧道的低温早强混凝土配制方法，使混凝土在低温条件、规定时间内达到支撑围岩的能力，实现经济效能与质量可控的目的。

本发明所采用的技术方案为：

包括低温早强混凝土的配方材料选择，配合比设计，搅拌、运输、浇筑、拆模与养护，质量检验与控制；其中配合比设计为：

(1)水灰比：0.43-0.48；

(2)水泥用量：360-400kg/m3；

(3)砂率：38-42%；

(4)用水量：165-180；

(5)坍落度：160-200mm；

(6)复合早强减水剂掺量：占水泥掺量3%；

(7) -15℃，防冻剂掺量：占水泥掺量3%。

配合比设计时做常规试验和低温试验；常规试验为：在试拌混凝土时选择将砂、碎石、水泥都控制在5-10℃，通过热工计算用调节水温的方式将混凝土配制温度控制在8-13℃左右，制作3、7、28天标准养护和同条件养护抗压强度试块，对抗压强度做增长对比分析，同时制作抗渗试块做抗渗性能试验；低温试验为：试拌制作相应的试块进行负温试验，成型后的试块先在20℃的室内静置2-4小时待其初凝，然后放入低温箱中养护之7天后取出，转入标养室继续养护28天、56天；低温箱温度根据现场环境温度以及现场施工措施取-15℃。

搅拌、运输、浇筑、拆模与养护包括以下内容：

1）拌合站设置：配备两台HD900型强制式搅拌机集中拌合混凝土，并配备2台ZL50型装载机上料，6台8m3混凝土运输车进行运输，拌合站生产能力能够达到60m3/h；

2）原材料保温：搅拌设备、外加剂置于密闭彩钢房内，砂、石料分类、分仓堆放于钢结构保温大棚内；采用两台烧煤锅炉分别供热，其中一台5吨的锅炉专门为混凝土拌合用水加热，拌合水加热温度控制在30-60℃；一台10吨的锅炉采取管道传热、暖气片散热的方式为砂、石料、外加剂、机械设备保温加热，温度维持在5-10℃；

3）混凝土拌制：每次混凝土拌合前，从细骨料料仓上、中、下抽样进行含水率检测取平均值，并对施工配合比相关数据进行确认；水泥、外加剂和经过加热后的水、骨料应分别计量，其计量误差控制在：水泥、水、外加剂为 1%，骨料为 2%；当水温高于60℃时应调整投料顺序，使水先与骨料预拌然后再投入水泥、外加剂正式搅拌；混凝土搅拌时间不应低于120S；考虑到混凝土在运输过程中有热量损失，将混凝土出机温度控制在10-15℃；  

4）混凝土运输与浇筑：采取混凝土运输车运输，在混凝土运输车搅拌筒外加设一层保温棉制作的保温罩；混凝土运输过程中应保持2-4r/min的低速转动，运至浇筑现场后应立即浇筑，停留时间不能超过2小时。浇筑混凝土时应测量混凝土的入模温度，确保温度维持在5-10℃，两边对称分层浇筑，每层厚度宜为30cm-50cm，并用插入式振捣器捣固密实；