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青藏鐵路風(fēng)火山隧道高性能泵送混凝土的試驗(yàn)研究
30
鐵 道 建 筑RailwayEngineering
December,2004
文章編號(hào):100321995(2004)1220030204
青藏鐵路風(fēng)火山隧道高性能泵送混凝土的試驗(yàn)研究
谷煉平,李培安,于治海
(中鐵二十局集團(tuán),陜西咸陽 712000)
摘要:風(fēng)火山隧道的施工和使用都處在負(fù)溫以下,需研究出適于負(fù)溫下施工的高性能混凝土,文章詳細(xì)
介紹低溫早強(qiáng)高性能混凝土試驗(yàn)中材料的選擇、配合比的優(yōu)化、施工參數(shù)選定及施工的質(zhì)量控制。關(guān)鍵詞:低溫早強(qiáng) 高性能混凝土 試配試驗(yàn) 施工質(zhì)量中圖分類號(hào):TU528131;U455191 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B
212 原材料選擇
(1)水泥。選用3215R以上的低堿普通硅酸鹽水
1 工程概況
風(fēng)火山隧道全長(zhǎng)1338m,軌頂標(biāo)高海拔4908139m,處于高原冰雪型氣候區(qū),其特征是干燥、急風(fēng)、暴雪、雷電等變化無常,常年平均氣溫在-6℃以下,年平均地溫為-115℃～-410℃。地質(zhì)巖層復(fù)雜,集飽冰凍土、富冰凍土、裂隙冰、泥砂巖于一體,施工基本是在負(fù)溫下進(jìn)行的,是在低溫下使用,凝土施工的研究。
泥或硅酸鹽水泥,主要技術(shù)指標(biāo)見表2。
(2)細(xì)骨料。>218秀水河河砂,主3。
(3),不得含有冰、雪等3,主要技術(shù)指標(biāo)見表4。(3065處右側(cè)泉水,其指5。
表2 水泥主要技術(shù)指標(biāo)
指 標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)允許值實(shí)
測(cè)值
祁連山大通河
細(xì)度標(biāo)準(zhǔn)稠度Π%≤10315410
26132615
2 211 復(fù)合外加劑的選擇
用水量
安定性
初凝
必須合格合格合格
≥45min
終凝≤10h
抗折
抗壓
≥515≥3215813813
43154218
凝結(jié)時(shí)www.ishadingyu.com間28d強(qiáng)度ΠMPa
試驗(yàn)中選取的復(fù)合外加劑試配試驗(yàn)及其性能檢驗(yàn)見表1。復(fù)合外加劑是由鐵道科學(xué)研究院研制的、適
用于青藏鐵路沿線不同環(huán)境氣候條件下和各種結(jié)構(gòu)部位及類型的系列混凝土外加劑,在規(guī)定負(fù)溫條件下混凝土7d、14d、28d的抗壓強(qiáng)度比同期基準(zhǔn)混凝土分別提高20%～40%、30%～40%、25%～35%。當(dāng)氣溫>-5℃時(shí),摻復(fù)合外加劑為Ⅰ型;當(dāng)氣溫在-5℃～-10℃時(shí),摻復(fù)合外加劑為Ⅱ型;當(dāng)氣溫在-10℃～-15℃時(shí),摻復(fù)合外加劑為Ⅲ型。
表1 復(fù)合外加劑性能
性能外加劑
凝結(jié)時(shí)間差
減水泌水含氣Πmin率率比量
Π%Π%Π%初凝終凝
000
412415414
+20+40+40
1h36min3h30min1h45min3h50min
表3 細(xì)骨料主要技術(shù)指標(biāo)
指 標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值實(shí)測(cè)值315
含泥泥塊堅(jiān)固云母氯化硫化輕物
細(xì)度
量含量性含量物含量物含量質(zhì)含量堿活性模數(shù)
Π%Π%Π%Π%Π%Π%Π%
≤310
018
118
015
01004
≤110
015
≤011活性
骨料
表4 碎石主要技術(shù)指標(biāo)
抗壓強(qiáng)度比
Π%
指 標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值實(shí)測(cè)值
含泥量Π%≤110
016
泥塊含堅(jiān)固性針片狀顆粒量Π%≤0125
壓碎指標(biāo)Π%≤910
510～716
堿活性≤011無
Π%≤810
210
總含量Π%≤1010
911～512
-7d28d
-7d-7d
+28d+56d115123120
132129129
復(fù)合外加劑1918復(fù)合外加劑2010復(fù)合外加劑1815
+502613Π-5℃102+432315Π-10110+432019Π-15126
表5 水質(zhì)主要技術(shù)指標(biāo)
不溶物
指 標(biāo)
(mgΠΠL)標(biāo)準(zhǔn)值
注:-7d+28d系指在負(fù)溫下養(yǎng)護(hù)7d后轉(zhuǎn)入標(biāo)準(zhǔn)條件下再養(yǎng)護(hù)28
d;-5℃時(shí)的抗壓強(qiáng)度比是指在規(guī)定負(fù)溫條件下7d的抗壓強(qiáng)度與同期
基準(zhǔn)混凝土抗壓強(qiáng)度的比。
可溶物
(mgΠΠL)
Cl
(mgΠΠL)
-
SO4
(mgΠΠL)
2-
pH值5～9
2004年第12期青藏鐵路風(fēng)火山隧道高性能泵送混凝土的試驗(yàn)研究 31
213 配合比的優(yōu)化
低溫早強(qiáng)高性能混凝土的影響因素較為復(fù)雜,選
4
擇L9(3)正交表頭進(jìn)行正交試驗(yàn),所擬因素水平見表6,試驗(yàn)結(jié)果及分析見表7。
4
表6 L9(3)因素水平
分析正交試驗(yàn)的結(jié)果可得出:①水膠比是影響混
凝土強(qiáng)度的主要因素,當(dāng)WΠC膠≥0138時(shí),強(qiáng)度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求;②砂率對(duì)混凝土和易性有顯著影響,取值在41%～43%為最佳;③復(fù)合外加劑摻量對(duì)混凝土的坍落度和含氣量影響顯著,當(dāng)摻量
經(jīng)過正交優(yōu)化設(shè)計(jì)試配后,初步確定了風(fēng)火山隧道采用的混凝土配合比,見表8。
表8 混凝土配合比
強(qiáng)度等級(jí)
C30
水平
123
ABC
水膠比
013501380141
砂率Π%
404244
復(fù)合外加劑Ⅲ型摻量Π%
81012
水泥用量3
(kgΠΠm)
378～400
水膠比
砂率
Π%
復(fù)合外加劑摻量Π%
10～11
0135～013740～43
4
表7 L9(3)正交試驗(yàn)與結(jié)果分析表
214 配合比試驗(yàn)方法及養(yǎng)護(hù)條件
R7
R28
因素
編號(hào)
A
B
C
D
坍落度Πmm
90185200155185205
水膠比砂率Π%摻量Π%空列
Q2010Q2011Q2012Q2013Q2014Q2015Q2016Q2017Q2018
01350135013501380138013801410141014115815518729410411413013461141104011510
40424440424440424413818517747412411411011421241154316211
810121012881013318218552319411413014431142184113118
1233123116016018020412412410012
Π%
319410410410319416410413
ΠMPa
381539153718281628142919
ΠMPa
45194710451340344414401339104111
根據(jù)《青藏鐵路高原多年凍土區(qū)隧道工程施工技
術(shù)細(xì)則》《、術(shù)條件》以及設(shè)計(jì)、,;試件成(設(shè)定溫度為
,養(yǎng)護(hù)7d后再轉(zhuǎn)入標(biāo)養(yǎng)條件下養(yǎng),28
d,以作強(qiáng)度對(duì)比之用;另外還需制作混凝土抗凍融、抗?jié)B及護(hù)筋性等試件。215 混凝土拌合物性能試驗(yàn)通過對(duì)優(yōu)化后配合比的試拌和拌合物性能的檢測(cè),其結(jié)果見表9。
表9 混凝土拌合物性能
強(qiáng)度
等級(jí)
C30
坍落度極差分析
K1K2K3RK1K2K3RK1
影響規(guī)律:
11復(fù)合外加劑摻量影響最大,取1210%,坍落度最大;
21砂率有一定影響,取中間值最佳;
31空列最小,試驗(yàn)結(jié)果合理。影響規(guī)律:
11摻量影響較大,不宜超過中值;
21水膠比有一定影響,不宜>0138;
31砂率有影響,取42最佳;41空列R稍大,試驗(yàn)合理性欠佳。
水泥用量外加劑坍落度含氣量泌水率
和易性3
(kgΠmmΠ%Π%Πm)摻量Π%Π
387
10
175
413
良好
含
氣量極差分析
216 混凝土力學(xué)性能及強(qiáng)度發(fā)展規(guī)律
R28
極
差分析
K2K3R
4118影響規(guī)律:
11水膠比影響大;431921砂率影響不大;
31強(qiáng)度隨復(fù)合外加劑摻量的增大而明顯降低;4115
41空列R稍大,試驗(yàn)合理性欠佳。214
共制作試件48組,按不同齡期進(jìn)行強(qiáng)度試驗(yàn),其
結(jié)果見表10。通過分析可以發(fā)現(xiàn),在負(fù)溫條件下混凝土并沒有停止水化,水化仍以一定速度進(jìn)行;混凝土強(qiáng)度發(fā)展規(guī)律表現(xiàn)為強(qiáng)度隨齡期增長(zhǎng)明顯;從標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)強(qiáng)度上,混凝土早強(qiáng)、增強(qiáng)效果好,有利于混凝土早期抗凍。
表10 混凝土強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果
強(qiáng)度等級(jí)
C30
混凝土抗壓強(qiáng)度ΠMPa
-3d515
(12)
-7d-14d-28d-56d1015(23)
1818(41)
2318(52)
2819(63)
7d3411(74)
28d4518(100)
-7d+28d3618(80)
注:①水泥為甘肅永登祁連山牌3215R級(jí)普通硅酸鹽水泥。②使用青藏公路里程3022處碎石場(chǎng)石子最大粒徑為40mm。③試驗(yàn)機(jī)械拌制成型。④文章中涉及外加劑的摻量均為內(nèi)摻法。
注:-7d+28d系指在負(fù)溫下養(yǎng)護(hù)7d后轉(zhuǎn)入標(biāo)準(zhǔn)條件下再養(yǎng)護(hù)28
d;負(fù)溫控制在-13℃～-17℃;括號(hào)內(nèi)為達(dá)到28d強(qiáng)度百分比。
32鐵 道 建 筑December,2004
217 混凝土的長(zhǎng)期耐久性能(4)混凝土施工設(shè)備。進(jìn)出口各使用:1臺(tái)DXLZ21112AX型蒸汽鍋爐,布置暖氣片,對(duì)原材料進(jìn)行預(yù)加
經(jīng)過對(duì)成型的試件進(jìn)行長(zhǎng)期耐久性的試驗(yàn),見表11�；炷恋母黜�(xiàng)耐久性指標(biāo)均符合青藏鐵路耐久性
指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)要求。
表11 混凝土長(zhǎng)期耐久性能試驗(yàn)結(jié)果
序號(hào)
指標(biāo)名稱
抗凍相對(duì)動(dòng)彈性模量PΠ%
1
熱;2臺(tái)JS500型強(qiáng)制式混凝土攪拌機(jī)和2套PLB1200
3
型自動(dòng)計(jì)量配料機(jī)進(jìn)行混凝土拌制;2臺(tái)TST26型6m軌行式混凝土攪拌運(yùn)輸車水平運(yùn)輸;2臺(tái)HBT60116175ZAG型混凝土輸送泵壓至模板臺(tái)車內(nèi);1
標(biāo)準(zhǔn)值
P≥60
大通河水泥實(shí)測(cè)值
6216
祁連山水泥實(shí)測(cè)值
6510314113
臺(tái)9m長(zhǎng)軌行式襯砌臺(tái)車進(jìn)行初期襯砌施工,2臺(tái)6m
長(zhǎng)軌行式襯砌臺(tái)車進(jìn)行二次襯砌施工。
(5)原材料的保溫及加熱。原材料根據(jù)氣溫不同進(jìn)行調(diào)整。當(dāng)氣溫低于-5℃時(shí),使用蒸汽加熱水的預(yù)熱方法,當(dāng)水溫超過60℃時(shí),就先將骨料與水拌合,均勻后再加入水泥、外加劑等。當(dāng)氣溫低于-10℃時(shí),采用水與骨料同時(shí)加熱的方法。
(6)混凝土的攪拌�；炷恋陌柚平y(tǒng)一在拌合站集中進(jìn)行,拌合站設(shè)置于暖棚內(nèi),采用2臺(tái)JS500型強(qiáng)制式混凝土攪拌機(jī)和2套PLB1200型自動(dòng)計(jì)量配料機(jī)進(jìn)行混凝土拌制,拌制的時(shí)間控制在210～215;,按,5%～6%。
2臺(tái)TST26。當(dāng)氣候,在容器外套保溫罩,混凝土運(yùn)輸至澆筑處的溫度與熱工計(jì)算的要求不相符時(shí),及時(shí)采取措施進(jìn)行調(diào)整,盡量減少混凝土的運(yùn)輸和現(xiàn)場(chǎng)停留時(shí)間。根據(jù)含氣量的損失試驗(yàn),控制時(shí)間為30min。
(8)混凝土的澆筑。混凝土的澆筑采用2臺(tái)HBT60116175ZAG型混凝土輸送泵壓至模板臺(tái)車內(nèi),利
性能
300次
強(qiáng)度損失率fcΠ%質(zhì)量損失率ωnΠ%
fc≤25
ωn≤5
S≥S12Q≤1000
2345678
抗?jié)B性能S
抗?jié)B透Cl-性能Q/C抗裂性能(裂縫寬度)δΠmm
-耐SO24腐蝕性能K
14mmΠ112MPa5390118011140133
27mmΠ112MPa8980103111170125
δ≤012
K≥018G≤0150
(kgΠ耐磨性能GΠm2)
護(hù)筋性能
抗堿—骨料反應(yīng)性能εtΠ%
無銹蝕ε0110t≤
無銹蝕
0104
無銹蝕
0104
注:混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30,均評(píng)定為合格。
3 (1)凝土配合比為:水泥∶石∶水∶外加劑=1∶1199∶2175∶0139∶0111。復(fù)合外加劑摻量?jī)?nèi)摻法為10%,外摻法為11%,塌落度為16～18cm。負(fù)溫控制在-13℃～-16℃內(nèi)養(yǎng)護(hù)時(shí),R-3=516MPa,R-7=1015MPa,
R-7+28=4112MPa;負(fù)溫控制在-7℃～-10℃內(nèi)養(yǎng)護(hù)
時(shí),R-3=614MPa,R-7=1116MPa,R-7+28=4312MPa;負(fù)溫控制在0℃～-5℃內(nèi)養(yǎng)護(hù)時(shí),R-3=715MPa,R-7=1214MPa,R-7+28=4318MPa。
(2)動(dòng)力設(shè)備。根據(jù)施工及生活用電總功率及發(fā)
用插入式振動(dòng)器振搗密實(shí),最后利用臺(tái)車上安裝的附
著式振動(dòng)器振搗1min,一次成型。澆筑現(xiàn)場(chǎng)入模溫度控制在5℃～8℃。
(9)洞內(nèi)通風(fēng)、供氧、保溫。風(fēng)火山隧道地處高原,空氣稀薄,含氧量低,影響施工工作效率,洞內(nèi)施工要求環(huán)境溫度-5℃～5℃,為保證洞內(nèi)施工人員每分鐘
3
應(yīng)有4m新鮮空氣,且空氣中氧含量≮19%,二氧化
3
碳≯015%,氮氧化合物濃度
3
20mΠh,氧氣純度達(dá)96%)連續(xù)供氧,洞內(nèi)的供氧方式采用管道彌散式結(jié)合移動(dòng)氧吧車。在隧道進(jìn)出口各掛一道棉帳門簾(預(yù)留通行口),以控制洞內(nèi)外熱量、氧量的交換。
(10)初襯混凝土的兩階段養(yǎng)護(hù)。在未拆模板之前主要采用洞內(nèi)控溫、保溫養(yǎng)護(hù);脫模后噴涂一次養(yǎng)護(hù)液,采用洞內(nèi)控溫、保溫進(jìn)行保溫養(yǎng)護(hù),并及時(shí)監(jiān)測(cè)溫度變化以調(diào)節(jié)洞內(nèi)溫度,確�；炷恋臏囟仍谙陆档�
電機(jī)組的24h工作情況,進(jìn)出口各配備2臺(tái)揚(yáng)州英泰功率為250kW的250GF型移動(dòng)式發(fā)電機(jī)組,1臺(tái)揚(yáng)州華東功率為264kW的HDV325型移動(dòng)式發(fā)電機(jī)組。根據(jù)用風(fēng)量,進(jìn)出口各配備3臺(tái)750HH型(空壓機(jī)公
3
稱容積流量2112mΠmin,發(fā)動(dòng)機(jī)功率224kW)美國(guó)壽
力移動(dòng)式空壓機(jī),適用于高海拔、缺氧地區(qū)的隧道施工。
(3)通風(fēng)設(shè)備。暖季進(jìn)出口各使用1臺(tái)8821型軸
流通風(fēng)機(jī)向隧道內(nèi)通風(fēng)(風(fēng)量1000mΠmin);寒季使用我單位研制的STDK2100型空氣加熱隧道通風(fēng)機(jī)(風(fēng)量
3
3880mΠmin)。
2004年第12期
鐵 道 建 筑RailwayEngineering
33
文章編號(hào):100321995(2004)1220033203
兩種模式下的線路平面施工復(fù)測(cè)
李善軍
(中鐵二局第四工程公司,成都 610300)
摘要:設(shè)計(jì)單位向施工單位交樁時(shí),或者交接中線樁,或者交接導(dǎo)線點(diǎn)。文章針對(duì)兩種交接模式,分別介
紹利用J2型全站儀進(jìn)行施工復(fù)測(cè)的內(nèi)外業(yè)工作方法。關(guān)鍵詞:線路施工 施工測(cè)量 中線法 導(dǎo)線法中圖分類號(hào):U212124 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B 施工單位中標(biāo)一項(xiàng)線路工程后,首先要做的一項(xiàng)重要工作就是對(duì)所轄管段進(jìn)行線路平面施工復(fù)測(cè)。復(fù)測(cè)目的是對(duì)設(shè)計(jì)單位所交樁點(diǎn)和線路資料進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)核對(duì),以保證施工放樣出來的中線符合設(shè)計(jì)要求。
以前設(shè)計(jì)單位交樁時(shí),常將線路的交點(diǎn)、副交點(diǎn)、直線轉(zhuǎn)點(diǎn)、曲線五大樁和線路資料交給施工單位,施工單位復(fù)測(cè)時(shí)通常沿著設(shè)計(jì)單位所走線路對(duì)水平角和距離進(jìn)行復(fù)核。線上,一旦開工肯定要被破壞,要依據(jù),需要不停地恢復(fù),置六個(gè)護(hù)樁,,細(xì)部放線時(shí)還要置鏡在恢復(fù)的中樁上進(jìn)行。這種傳統(tǒng)復(fù)測(cè)
方法不僅要浪費(fèi)很多物力和時(shí)間、效率不高,而且細(xì)部放線的誤差也較大。
現(xiàn)在由于全站儀在施工單位的普及使用,使得利。,,施工時(shí)利用主,由于每次,所以測(cè)設(shè)精度不受影響。
中線樁的,簡(jiǎn)稱中線法交樁復(fù)測(cè);近年來不少設(shè)計(jì)單位習(xí)慣將控制線路的導(dǎo)線點(diǎn)和線路資料交給施工單位,對(duì)這種交樁方式的復(fù)測(cè)更簡(jiǎn)單,簡(jiǎn)稱導(dǎo)線法交樁復(fù)測(cè)。下面詳細(xì)闡述這兩種復(fù)測(cè)方法。
0℃以前能獲得抗凍所需的臨界強(qiáng)度。
4 高性能泵送混凝土的施工質(zhì)量控制
檢查拌制混凝土所用原材料的品種、規(guī)格和用量、每一工班至少2次;檢查混凝土在拌合站和澆筑地點(diǎn)的含氣量、泌水率、坍落度,每工作班至少2次;在每一工作班內(nèi),當(dāng)配合比受外界影響有變動(dòng)時(shí),及時(shí)調(diào)整混凝土的施工配合比。在澆筑地點(diǎn)制作3組混凝土試件進(jìn)行強(qiáng)度試驗(yàn),其中1組試件在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下養(yǎng)護(hù),1組放置在與結(jié)構(gòu)物同條件下養(yǎng)護(hù)(最好放在易于受凍的部位);1組放置在與結(jié)構(gòu)物同條件下養(yǎng)護(hù)7d后轉(zhuǎn)入標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下養(yǎng)護(hù)。檢驗(yàn)抗?jié)B、抗凍等所用試件,應(yīng)在與結(jié)構(gòu)物同條件下養(yǎng)護(hù)28d后,再按標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件養(yǎng)護(hù)28d后進(jìn)行耐久性指標(biāo)試驗(yàn)。通過對(duì)強(qiáng)度試件及耐久性試件按《青藏鐵路高原多年凍土區(qū)混凝土耐久性技術(shù)條件》進(jìn)行檢測(cè)均滿足要求,見表12。
強(qiáng)度等級(jí)
表12 混凝土強(qiáng)度及長(zhǎng)期耐久性能試驗(yàn)結(jié)果
強(qiáng)度實(shí)測(cè)值ΠMPa
融300次抗?jié)B
銹蝕強(qiáng)度損失質(zhì)量損失相對(duì)動(dòng)彈標(biāo)號(hào)作用率fcΠ%率WnΠ%性模量P(S≥12)
(Δfc≤25)(ΔWn≤5)(P≥60)無
211～514
115～314
慢凍法凍融300次
快凍法凍
C303614～5118≥75>12
5 結(jié)語
經(jīng)過大量試驗(yàn)和研究,低溫早強(qiáng)高性能泵送混凝
土在風(fēng)火山隧道工程中各項(xiàng)力學(xué)性能均能達(dá)到要求,保證了風(fēng)火山隧道的質(zhì)量。
修回日期:2004-09-20
(責(zé)任審編 王 紅)
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