無砂混凝土在隧道防排水中質量控制

馬建 丁立民 陳定浩 雷攀

【摘要】：無砂混凝土是一種支撐、透水、反慮作用為一體的工程材料，由粗骨料做支撐，膠凝材料與水拌和而成的多孔混凝土，不含細骨料，由膠凝材料漿體包裹骨料粘結形成多孔蜂窩結構，根據其性能特點多應用于工民建施工的各種構造物中。目前高速鐵路多應用于隧道防排水、路基反慮層支擋結構中。

【關鍵詞】：無砂混凝土、隧道排水、控制

無砂混凝土中因其具有大孔隙特點，所以導熱性低，透水性能好。在水利工程中，主要用來制造排水體的排水溝及排水管。無砂混凝土與普通混凝土的主要不同之處，就是沒有細骨料，只用粗骨料，利用膠凝材料漿體用以覆蓋粗骨料的表面，并起到膠結作用，而不是填充骨料之間的空隙，因此膠凝材料用量要比普通混凝土少，一般結合混凝土標號選取100～400kg/m3。粗骨料宜選用級配良好的中等粒徑（10～20mm）碎石，不宜使卵石。因混凝土具有良好的透水、隔熱效果，被廣泛應用于各類工民建、水利施工及高速鐵路隧道施工過程中，并起著較為重要的防排水功能，所以控制好無砂混凝土質量對于高速鐵路的防排水施工質量尤為重要。

1.工程概況

項目地處吉林省東部林區屬于溫帶大陸性季風氣候，四季分明，雨熱同季。由南向北氣溫逐步升高，降水逐步減少、自然地理分界線明顯，年平均氣溫，南部2.2℃～3.6℃;無霜期南部為95—110天，年平均降水量為669.7毫米，雨水較為充沛，項目隧道全長3.102km，所處地為高寒林區，隧道內防排水采用“防、排、截、堵”結合，綜合治理原則，穿過斷裂破碎帶，圍巖等級較差，預計地下水較大，采用以排為主。對于可能影響生態環境的，根據實際情況采用“以堵為主，限量排放”原則，達到堵水有效，防水可靠，經濟合理的目的，隧道通長設置中心排水溝，防排水系統暢通，隧道整體達到《地下工程防水技術規范》GB50108-2008一級排水標準（見下圖防水標準等級表1-1），襯砌表面無濕漬。

2.無砂混凝土性能要求

配制無砂大孔混凝土，一般采用較高標號的普通水泥。無砂混凝土擁有15%-25%的孔隙，能夠使透水速度達到31-52L/m·h，強度可達到100～300kPa，密度1600～1950kg/m3。制作無砂大孔混凝土，應嚴格控制配合比用水量，如果用水過多，就會產生水泥漿沿粗骨料向下流淌，造成混凝土不均勻，薄弱處逐容易折裂。無砂混凝土基本上不用振實，只能短時間振搗。否則，水泥漿就會脫離骨料而流失。所以，無砂混凝土沒有和易性這一提法，只要水灰比合適，所有顆粒能形成平滑的包層即可。

無砂混凝土的抗壓強度，主要與密度有關，取決于單方膠凝材料用量。水灰比并不像普通混凝土那樣起控制作用，但由于水灰比控制了密度，因此也有一定的最佳水灰比范圍。水灰比高于最佳值，水泥漿易于流淌;水灰比過低，水泥漿過稠，則不容易達到一定的密實度。

最佳水灰比的控制范圍很難預測，受骨料品種、吸水率的影響較大，還與膠凝材料用量有關。所以應通過試驗確定，一般介于0.30～0.45之間。無砂混凝土的收縮，比普通混凝土低，一般可不予考慮;熱膨脹系數為普通混凝土的0.6～0.8;吸水率較高，按重量計可達50%。無砂混凝土一般不用作鋼筋混凝土。這種混凝土強度雖然不高，但由于密度小若用輕骨料，密度可降至640kg/m3），因此用于透水混凝土或起到隔熱、保溫的效果。

3.無砂混凝土室內配制

1）配合比設計要求

設計年限：100年

強度等級：C15

最大膠凝材料界限值： 360kg/m3

平均滲透系數：大于2000m/d

使用部位：深埋中心水溝、預制塊、排水工程

2）配合比試驗用材料要求：

水泥：選取P.O42.5（普通硅酸鹽低堿水泥）各項檢測指標符合TB/T3275-2011及TB10424-2010標準要求;

粗骨料：根據配置要求選取10～20mm級配良好的單粒徑碎石，各項檢測指標符合TB/T3275-2011及TB10424-2010標準要求;

拌和用水：選取拌和站地下水，各項檢測指標符合JGJ 63-2006及TB10424-2010標準要求。

3）不同水膠比下的試驗結果

基于以上試驗效果，選擇0.33水膠比配合比，拌和站精計量系統集中生產，施工過程中嚴格控制材料質量，施混凝土各項檢測指標滿足現場生產需求。

4.無砂混凝土室使用位置

結語

隧道防水與排水質量控制是隧道施工的控制重點，無論是防水或者排水的過程控制都是尤其重要的，無砂混凝土在中心排水管中的應用能夠有效排水，控制好無砂混凝土質量對于隧道整個排水體系的暢通起著至關重要的作用，從而實現隧道排水體系的正常運轉，進而保證隧道結構的穩定性和使用壽命。

參考文獻：

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