膨胀剂在南昌红谷隧道中的应用

李社伟，李军平，赵军辉，李长成

（1.中铁隧道集团二处有限公司南昌市红谷隧道工程施工项目经理部中心试验室，江西 南昌 330209；2.北京市成城交大建材有限公司，北京 101105；3.中国建筑材料科学研究总院，北京 100024）

膨胀剂在南昌红谷隧道中的应用

李社伟1，李军平2，赵军辉2，李长成3

（1.中铁隧道集团二处有限公司南昌市红谷隧道工程施工项目经理部中心试验室，江西 南昌 330209；2.北京市成城交大建材有限公司，北京 101105；3.中国建筑材料科学研究总院，北京 100024）

红谷隧道采用沉管法施工，沉管段为钢筋混凝土结构，沉管段后浇带混凝土为补偿收缩混凝土。选用 CC-12 高性能膨胀剂配制限制膨胀率 ≥0.025% 的补偿收缩混凝土，加强膨胀剂进站抽查检测，延长搅拌时间，分层浇筑、加强振捣养护，确保后浇带混凝土密实，沉管段连接处建立有效膨胀，提高隧道整体防水效果。

膨胀剂；补偿收缩混凝土；沉管法；后浇带

1　工程概况

红谷隧道位于南昌市跨江大桥南昌大桥、八一大桥之间，连接南昌市红谷滩新区与东岸老城区，隧道全长约2650m，工程按城市主干路、双向六车道标准设计，设计行车速度为 50km/h。红谷隧道采用沉管法进行施工，沉管段为钢筋混凝土结构，全长 1305m，共 12 节管段，其中的 9 节每节长度约为 115m，剩余的 3 节每节长度约为 90m。管节结构横断面采用两孔一廊道型式，尺寸为 30.0m（外宽）×8.3m（外高），顶板厚 1.10m、侧墙厚 1.0m、底板厚 1.20m。两侧车道单孔尺寸为 12.4m（净宽）×6.0m（净高），中间廊道尺寸为 2.0m（净宽）×5.7m（净高）。

采用独立大型分离式干坞，分 2 批次预制，每批预制 6节。沉管管段后浇带混凝土采用膨胀混凝土，混凝土强度等级为 C45。

2　技术方案

沉管隧道工程项目投资巨大，地质条件复杂，同时工程对防水、抗渗及其在不同侵蚀条件下的工程寿命也都有着极为苛刻的要求[1-2]。后浇带作为隧道沉管管段之间的连接，是一个关键环节，其质量好坏直接影响着隧道的工程质量和服役寿命。

隧道的底板、侧墙和顶板厚度高达 1.0～1.2m，属于大体积混凝土，水化放热集中，温度应力较大，开裂风险较高。因此，为保证后浇带混凝土的抗裂性能，水中 7d 限制膨胀率设计取值≥0.025%。

膨胀剂是制备补偿收缩混凝土的重要材料，为保证工程质量，工程部抽选了国内 4 家膨胀剂厂家，其膨胀剂的性能检测结果见表 1。

由表 1 可知，北京 CC 与四川 VF 膨胀剂的各项性能指标均满足国家规范要求，而山西 WJ 及河南 KP 膨胀剂的限制膨胀率比标准要求低。北京成城交大与四川路加四通膨胀剂样品氧化镁含量及总碱量均远小于国家规范要求[3]，北京成城交大膨胀剂样品的 Cl-含量最小，仅为 0.02%。综合考虑各项性能，本工程后浇带混凝土膨胀材料选用北京 CC 膨胀剂。

3　补偿收缩混凝土制备

3.1原材料要求

原材料质量直接决定着混凝土质量的优劣，本工程原材料性能要求如下：

（1）水泥，采用强度等级不低于 42.5 级的普通硅酸盐水泥，水泥质量应符合现行国家标准 GB175－2007《通用硅酸盐水泥》的规定，不得使用矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥和粉煤灰硅酸盐水泥。

（2）矿物掺合料：①粉煤灰，采用细度（45μm 方孔筛筛余）不大于 12%、烧失量不大于 5%、需水量比不大于 100% 的 II 级粉煤灰；②矿渣，采用符合现行国家标准GB/T 18046－2008《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》有关规定的 S95 级矿渣粉。

（3）骨料：①细骨料，选用级配合理、质地均匀坚固、吸水率低、空隙率小的洁净天然中粗河砂，细度模数为 2.6～3.0；②粗骨料，选用级配合理、粒形良好、质地均匀坚固、线膨胀系数小的洁净碎石，碎石最大粒径不宜大于20mm。

（4）减水剂，采用聚羧酸系高性能减水剂，其减水率应不小于 25%。

表1　膨胀剂性能检测结果

3.2混凝土配合比

综合考虑补偿收缩混凝土强度、限制膨胀率、抗渗性、泵送施工要求的坍落度、大体积混凝土分层浇筑裂缝控制、水下环境耐久性要求与浮运施工的容重等控制要求，本工程确定的混凝土配合比见表 2，混凝土抗压强度、限制膨胀率测试结果见表 3。

表2　混凝土编号及配合比 kg/m3

表3　硬化混凝土性能

由表 3 测试结果可以看出，北京 CC 高性能混凝土膨胀剂制备的 C45 补偿收缩混凝土，完全满足沉管后浇带混凝土性能要求。

4　沉管后浇带混凝土施工

后浇带混凝土为大体积混凝土，如何控制混凝土温升是进一步提高后浇带混凝土结构抗裂防渗效果的有效手段。骨料是拌制混凝土的最大宗材料，每方混凝土中骨料约占总重量的 75% 以上。因此，降低骨料温度是控制混凝土入模温度的好方法。本工程所用粗细骨料均存放在骨料大棚中，避免阳光直射，图 2 是后浇带施工时混凝土测得的入模温度。

此外，安排人员对混凝土坍落度进行定期检测。底板、顶板混凝土厚度在 110～120mm，分二层浇筑完成。侧墙高度为 8.40m，分四层浇筑，减少模板侧压力，防止发生胀模。施工时控制新旧混凝土浇筑时间差，不得出现施工冷缝。加强振捣，因单层浇筑厚度较厚，振捣时间适当延长，以表面混凝土不再明显下沉为准。图 3～4 为混凝土现场浇筑。

图2　混凝土出机温度测定

图3　后浇带混凝土外观

图4　沉管施工场景

为保证后浇带混凝土符合设计要求，现场加强膨胀剂和混凝土的限制膨胀检测工作。其中，膨胀剂进厂后安排人员定期抽查，采用 GB 23439－2009《混凝土膨胀剂》给出的啤酒瓶法对进厂膨胀剂进行快速定性判定，见图 7。

图7　啤酒瓶法快速检测膨胀剂

图8　混凝土膨胀性能现场检测

混凝土的限制膨胀率采用中国建筑材料科学研究总院开发的水泥基材料变形现场测量方法[4]，见图 8。前 14d，保持混凝土表面的毛巾始终处于湿润状态，14d 之后移除混凝土表面的毛巾，使试件处于湿度为 (60±5)% 的干燥状态，整个过程保持在 20℃ 的环境中。

5　结语

红谷隧道目前已完成北坞四个管节施工，南坞完成三个管节施工，后浇带混凝土浇筑外观质量良好，混凝土裂缝得到较好控制。CC-12 高性能膨胀剂配制的补偿收缩混凝土质量稳定，施工性能优越，抗裂性能、耐久性能良好。

[1] 钟辉虹，李树光，刘学山，等．沉管隧道研究综述[J]．市政技术，2007, 25(6)：490-494.

[2] 易宁，欧阳东，宁博．港珠澳大桥沉管隧道早期应力参数化分析与裂缝控制[J]．混凝土，2012,2：130-133+137.

[3] GB/T 23439-2009，混凝土膨胀剂[S]．北京：中国标准出版社，2009.

[4] 赵顺增．图解说明现场检测补偿收缩混凝土限制膨胀率的方法和仪器[J]．膨胀剂与膨胀混凝土，2012,3：28-30.

［通讯地址］江西省南昌市南昌县东新乡大洲村中铁隧道集团南昌市红谷隧道工程中心试验室（523518）

Application of expansive agent in Nanchang Red Velley

Li Shewei1, Li Junping2,Zhao Junhui2,Li Changcheng3
(1. China Railway Tunnel Group Co., Ltd. Nanchang two Red Valley Tunnel Construction Project Management Department Central Laboratory, Nanchang 330209; 2.Beijing Chengcheng JiaoDa building materials; 3.China Building Materials Acadmy, Beijing 100024)

Immersed tube method is adopted for construction of Red valley tunnel. Immersed tube is reinforced concrete structure, and post-pouring joint uses shrinkage compensating concrete. CC-12 expansive agent is selected to make shrinkage compensating concrete with restrained expansion rate ≥0.025%. Casual inspection on expansive agent at fixed period, prolonging mixing time, placement layer by layer, and strengthening vibration and curing, thus the concrete density is secured. Efficient expansion is established in immersed tube junction, so that the waterproof effect is improved.

expansive agent; shrinkage compensating concrete; immersed tube method; post-pouring joint

李社伟（1972－），男，工程师。