气密性混凝土在瓦斯隧道中的应用

刘彦杰

(贵州桥梁建设集团有限公司)



气密性混凝土在瓦斯隧道中的应用

刘彦杰

(贵州桥梁建设集团有限公司)

摘要：通过试验研究对气密性混凝土的透气量进行了实际测定，结果表明气密性混凝土在瓦斯隧道衬砌中的应用能够明显起到抗气隔离作用。

关键词：气密性混凝土；瓦斯隧道；抗气性

1混凝土气密性研究

1.1　混凝土气密性原理

孔是混凝土的重要组成部分，对混凝土的性能有着重要的影响，混凝土的气密性跟其孔隙率存在着直接的关系。但是关于孔结构与混凝土渗透性关系的研究较少，从部分研究成果来看，混凝土的气密性跟空隙率相关，但不是简单的函数关系，关系到混凝土气密性的主要原因还是取决于内功空隙的连通状况。正是基于此可以通过宏观方法对混凝土的孔结构进行调整来改善混凝土的气密性。在混凝土总添加减水剂能在一定程度上改善水泥胶浆的结构，使用添加硅灰的水泥能够明显提高混凝土的气密性。

对混凝土气密性的检测可以通过室内试验进行测定，测定装置包括空压机、储气罐、抗渗仪和测定仪，测定的原理利用了达西渗流定律的相关内容。将测定试件置于密封模具内，对混凝土施加0.3MPa和0.6MPa的空气压力，保持压力稳定8h，记录测定值。

1.2　气密性混凝土配置技术研究

(1)水胶比对混凝土机密性影响

在评价混凝土气密性中水胶比是一个重要指标，为了降低混凝土的孔隙率首先要考虑采用低水胶比的混凝土来降低混凝土的毛细孔道。另外水胶比还可以影响混凝土的施工和易性，进而影响混凝土的气密性，过大的水胶比会造成混凝土坍落度下降，水胶比过小会影响混凝土的施工和易性。随着水胶比的增大，混凝土的透气系数会明显增大，特别是当水胶比达到0.45之后尤为明显，所以当水胶比较小时外掺剂的作用较为明显。

(2)外掺料对混凝土机密性的影响

在外掺料中粉煤灰会使得混凝土的气体渗透系数增大，这主要是因为粉煤灰与骨料接触，在水泥混凝土发生水化热作用之前，粉煤灰会降低骨料之间的粘结性能。虽然粉煤灰会增大孔的体积，但粉煤灰的早起强度低是造成混凝土气密性降低的主要原因。但粉煤灰改善混凝土气密性的主要原理是通过二次水化热作用，从而减少混凝土的泌水现场，可以均匀分布于混凝土的内部，改善混凝土孔的结构组成。

硅灰在提高水泥混凝土的气密性和抗渗透性方面效果明显，在水胶比不变的情况下，掺入硅灰能够提高混凝土骨料界面位置处的密实度，降低了混合料内部的空隙，使得混凝土的气密性得到明显的改善。

(3)砂率对混凝土气密性的影响

砂率对混凝土的流动性有直接的影响，增大砂率能够提高混凝土在泵送过程中的和易性。但砂率的增大会直接影响到混凝土的干缩特性。随着混凝土中砂率的增大，会使得水泥混凝土的气密性呈现增高的特性，其中当混凝土总砂率达到一定值之后会使得混凝土的气密性明显升高。一般气密性混凝土的砂率选择在38%~42%左右。

(4)外掺剂对水泥混凝土气密性的影响

减水剂是水泥混凝土中常用的一种外掺剂，减水剂能够在保证混凝土密实度的前提条件下减低混凝土的水胶比。从而降低了混凝土的气体渗透性。混凝土表面活性剂也可以增加混凝土骨料和胶结料之间的粘结特性，从而降低混凝土的透气性。

(5)透气压力对混凝土透气系数的影响

通过相关室内试验可以发现，当测试混凝土气密性压力值由0.3MPa增加到0.6MPa时，混凝土的透气系数会降低，这说明在相同作用时间是，渗透压力大的测得的混凝土的透气系数反而小，所以在研究瓦斯隧道气密性混凝土的过程中要结合施工现场的瓦斯浓度、压力等状况选择合适的测试压力。

2气密性混凝土施工技术研究

2.1　拌合时间对气密性混凝土性能的影响

混凝的搅拌过程充分是保证混凝土气密性的关键环节。通过实际施工过程中对拌合时间的研究可以发现当混凝土拌合时间达到3min左右时获得的混凝土气密性效果最为理想。如果拌合的时间过长导致混凝土内水分蒸发，会降低混凝土的气密性。

2.2　静置时间对气密性混凝土性能的影响

在瓦斯隧道施工过程中一般是采用泵送混凝土施工，这就要考虑到气密性混凝土的静止时间对其性能的影响。气密性混凝土在运输过程中会产生一定的离析现象，水泥混凝土也会开始尝试部分水化热现象，这些混凝土质量问题都会对其气密性造成一定的影响。总体上看混凝土的静置时间越长，混凝土的气密性会呈现总体下降的趋势。一般气密性混凝土的静置时间保存在45min之内能够有效的保证混凝土的气密性，所以在气密性混凝土的施工过程中要尽量在45min之内完成混凝土的浇筑。

2.3　振捣时间对气密性混凝土性能的影响

在混凝土施工过程中主要是通过振捣作业是保证混凝土密实性的重要手段。目前对混凝土的振捣方法主要是针对普通混凝土，而普通的振捣作业对气密性混凝土并不一定能够适应。从实际情况来看气密性混凝土在振捣时间10s之后其透气性任然较大，当振捣时间达到20~30s左右时混凝土的气密性会会明显提高。同时也可以预测对气密性混凝土的振捣时间越长其气密性也就越好。但是长时间的振捣会导致组集料下沉，造成离析现象。所以在实际施工过程中要结合实际情况综合确定气密性混凝土的拌合时间。

2.4　混凝土强度对气密性混凝土性能的影响

总体上看混凝土的强度更混凝土的气密性之间存在着良好的线性关系。这主要是因为混凝土强度的大小要直接受到内部孔隙率的影响。伴随着水泥水化热作用的发生，混凝土内部的孔隙率得以填充，使得混凝土的强度提高，从而降低了混凝土的渗透特性。气从混凝土的强度来看，当混凝土养护达到28d之后强度曲线跟混凝土的透气性系数之间呈现了自然对数曲线。但是在掺加外掺料或者是外掺剂的情况下，气密性混凝土的强度会提高，但是其透气性系数变化可能会呈现不同的变化趋势，针对外掺型的气密性水泥混凝土强度跟气密性之间的关系需要针对具体情况进行具体分析。

参考文献：

[1]陈友治,李方贤,付天全,徐兵波,水中和含泥硅质-石灰加气混凝土试验研究[J].武汉理工大学学报,2005,(3).

[2]中铁十二局,西南交大.高瓦斯隧道防腐蚀气密性混凝土配制及施工技术研究报告,分项报告二,2007.

收稿日期：2014-12-25

中图分类号：U442

文献标识码：C

文章编号：1008-3383(2015)08-0128-01