粉煤灰掺量对喷射混凝土耐久性的影响试验

张俊儒， 王 卫， 崔 耀， 欧小强

(西南交通大学交通隧道工程教育部重点实验室， 四川 成都 610031)



粉煤灰掺量对喷射混凝土耐久性的影响试验

张俊儒， 王 卫， 崔 耀， 欧小强

(西南交通大学交通隧道工程教育部重点实验室， 四川 成都 610031)

为了研制环保节能喷射混凝土，在喷射混凝土胶凝材料中掺入尽可能多的工业废料粉煤灰代替普通硅酸盐水泥，开展粉煤灰掺量对喷射混凝土耐久性的影响试验研究。通过研究得到以下结论： 粉煤灰对喷射混凝土的早期抗压强度影响较大，对其后期抗压强度影响相对较小；在喷射混凝土胶凝材料中掺入20%以下的粉煤灰等量代替普通硅酸盐水泥，可保证喷射混凝土基本力学性能，并能够有效提高其耐久性能，降低工程造价；电通量能够综合反映喷射混凝土的密实性，可作为喷射混凝土的一个综合耐久性指标。

粉煤灰； 喷射混凝土； 电通量； 抗渗性； 抗硫酸盐腐蚀性； 耐久性

0 引言

目前，喷射混凝土使用的胶凝材料主要以普通硅酸盐水泥为主，此种现代混凝土所用的主要水硬性胶凝材料是一种工业产品，水泥工业不仅耗能大，而且排放大量的CO2，生产1 t硅酸盐水泥熟料要向大气排放近1 t CO2。为了追求一种可持续工业发展的整体论途径，实现节能减排，必须开始工业生态学实践。所谓工业生态学实践是指将一种工业的废弃物回收，替代另一种工业用的原生态原材料，从而减小两者对环境的危害[1]。短期内大量减排水泥生产中CO2的最佳战略是： 通过使水泥中的矿物掺和料比例最大化以尽量减小最终产品的熟料因子； 在各种技术、经济上可行的矿物掺和料中，燃煤电厂产生的粉煤灰具备大量减少混凝土胶凝材料组分产生中CO2排放的最大潜力。

现行的公路、铁路隧道和地铁等规范对喷射混凝土都有明确的规定，JTG/T D70—2010《公路隧道设计细则》[2]中的规定为“公路隧道喷射混凝土的设计强度等级不应低于C20；重要隧道及竖井、斜井工程，喷射混凝土设计强度等级不宜低于C25”； TB 10003—2005《铁路隧道设计规范》[3]中的规定为“隧道工程用的喷射混凝土强度等级应满足耐久性要求，并不应低于C20”； GB 50157—2013《地铁设计规范》[4]中的规定为“隧道工程用的喷射混凝土强度等级应符合耐久性要求，一般环境条件下的混凝土设计强度等级不得低于C25”； GB 50086—2001《锚杆喷射混凝土支护技术规范》[5]中的规定为“喷射混凝土的设计强度等级不应低于C15；对于竖井及重要隧洞和斜井工程，喷射混凝土的设计强度等级不应低于C20”。可以看出，现行的规范只针对喷射混凝土的强度给出了具体的指标，基于此，本文的总体研究思路就是在保证喷射混凝土基本力学性能以及更好耐久性的基础上，将喷射混凝土胶凝材料中掺入尽可能多的粉煤灰代替水泥，从而减少单位喷射混凝土水泥用量，实现节能减排。

有关粉煤灰掺量对普通模筑混凝土性能影响的研究较多，但因其与喷射混凝土的配合比和施工工艺有较大差异，其研究成果对喷射混凝土无直接可利用价值； 而关于粉煤灰掺量对喷射混凝土性能影响的研究，目前也有一些成果。罗勇等[6]研究了粉煤灰掺量对喷射混凝土力学性能的影响，指出喷射混凝土的28 d抗压强度、劈裂抗拉强度、抗折强度与粉煤灰掺量呈现负相关，粉煤灰掺量越高，抗压、抗拉和抗折强度损失越大； 申文萍[7]研究了单掺粉煤灰对喷射混凝土力学性能的影响，得到随着粉煤灰掺量的增加，混凝土抗压、劈裂抗拉和抗折强度均降低，当粉煤灰掺量在15%以内时，强度下降率较低； 丁莎等[8-9]通过试验研究了喷射粉煤灰混凝土的微观结构和力学性能，指出养护龄期对喷射粉煤灰混凝土微观结构和力学性能影响大，且微观结构与力学性能之间存在密切联系，粉煤灰的最佳掺量为20%左右，超过此掺量喷射混凝土的抗压强度降低；梁丹等[10]研究了喷射混凝土中粉煤

灰的掺量对凝结时间、抗压强度和抗硫酸盐腐蚀能力的影响，得到了粉煤灰最高掺量为30%、调整水泥与速凝剂的比例可加快凝结时间、加入早强剂可提高喷射混凝土强度以及粉煤灰可以提高喷射混凝土抗硫酸盐腐蚀能力等结论；丁鹏等[11]研究了硅灰粉煤灰对喷射混凝土物理力学性能的影响，得到硅灰可以提高喷射混凝土的早期强度，但会降低坍落度，而粉煤灰虽会降低早期强度，但经一段时间激活后可以提高后期强度。已有的研究成果主要集中于研究粉煤灰掺量对喷射混凝土力学性能的影响，粉煤灰合理掺量在15%～30%，研究成果差异较大； 而关于粉煤灰掺量对喷射混凝土耐久性能的影响研究较少。基于以上背景，本文以目前工程中常用的C25喷射混凝土为对象，在研究粉煤灰掺量对喷射混凝土抗压强度的基础上，重点展开粉煤灰掺量对喷射混凝土耐久性的影响试验研究，包括电通量、抗硫酸盐腐蚀、抗渗性能和吸水率等指标，以期在确保C25喷射混凝土力学性能以及耐久性的基础上，采用尽可能多的粉煤灰等量代替水泥，实现废物利用和节能减排，顺应低碳经济发展的需要，进一步降低喷射混凝土施工成本。

1 试验材料及试验仪器

1.1 试验材料

1.1.1 水泥

试验选用龙岩雁石华润P·O 42.5水泥，比表面积366 m2/kg，颗粒形状不规则且表面粗糙，粒径范围1.21～120.29 μm。水泥各项物理性能见表1，水泥的化学组分见表2。

表1 水泥物理力学性能

表2 水泥和粉煤灰粉体的化学组分

1.1.2 粉煤灰

试验选用辽宁华能电厂生产的Ⅱ级粉煤灰，比表面积为750 m2/kg，颗粒形状为表面光滑球状玻璃体，粒径范围0.86～74.12 μm。粉煤灰的化学组分见表2，粉煤灰各项物理性能见表3。

1.1.3 粗骨料

试验在漳(州)永(安)高速公路官田隧道现场实施，粗细骨料均为地材，粗骨料参数见表4。

表3 粉煤灰物理性能

表4 粗骨料参数

1.1.4 细骨料

细骨料参数见表5。

表5 细骨料参数

1.1.5 外加剂

速凝剂选用漳州市金文实业有限公司生产的硅酸钠促凝剂，20 ℃密度1.376 g/cm3，模数3.32；减水剂选用巴斯夫厦门宏发先科新型建材有限公司生产的缓凝型高效减水剂，减水率16%。

1.2 试验仪器

水泥、粉煤灰的粉体颗粒粒度分布及形状的确定，采用BT-2001干湿法两用激光粒度分析仪和BT-1600图像颗粒分析系统。BT-2001干湿法两用激光粒度分析仪测量范围0.1～1 000 μm，BT-1600图像颗粒分析系统测量范围1～3 000 μm。

水泥及粉煤灰

组分测定采用CZF-6型水泥组分测定仪，水泥组分测定仪温度控制范围0～60 ℃，定时范围0～100 min。

抗压强度试验采用WE-600B数显式万能试验机，有效测量范围10%～100%；电通量试验采用NEL-PEU型混凝土电通量测定仪，工作电压为220 V AC & 60 V DC，测试时间为6 h；抗渗试验采用HP-4.0型混凝土渗透仪，最大试验力4 MPa，工作方式为自动加压；抗硫酸盐腐蚀试验采用NELD-VS830混凝土硫酸盐干湿循环试验机，硫酸盐侵蚀温度为20～25 ℃，加热烘干温度为(80±5) ℃，冷却温度为25～30 ℃。

2 试验配合比

试验选取常用的C25喷射混凝为基准，在现场经试喷后确定C25喷射混凝土的主要参数如下： 水泥434.7 kg/m3，细骨料930 kg/m3，粗骨料859 kg/m3，水182 kg/m3，减水剂4.35 kg/m3，速凝剂21.73 kg/m3。在确保总胶凝材料质量不变的条件下，以粉煤灰分别等量代替水泥10%、20%、30%和40%，形成如表6中的5个配合比展开试验。

表6 每立方米C25喷射混凝土胶凝材料用量

3 试验项目及试验结果分析

喷射混凝土的密实性是影响其耐久性的重要指标，其优劣直接影响喷射混凝土的吸水性、抗氯离子渗透性以及抗渗性等。因此，在研究粉煤灰掺量对喷射混凝土抗压强度影响的基础上，重点展开粉煤灰掺量对喷射混凝土吸水率、电通量、抗渗性和抗硫酸盐腐蚀性能等指标的试验研究，喷射混凝土设备采用Sika-PM500湿喷机械手。

3.1 喷射混凝土抗压强度

喷射混凝土作为初期支护或永久性支护结构与围岩直接接触，因此其初期强度和长期强度同样重要。关于喷射混凝土的初期强度(1、3 d的抗压强度)，作者曾基于复掺胶凝材料的喷射混凝土进行了较为详细的试验研究，研究中在确保总胶凝材料质量不变的条件下，以粉煤灰或矿粉分别等量代替水泥的质量，共计进行了7组复掺喷射混凝土的早期强度试验，试验结果如表7所示。研究成果概括如下： 一方面，粉煤灰或矿粉的掺入对喷射混凝土的早期强度可造成一定的影响，降幅显著，而且随着掺量的增加早期抗压强度逐渐减小； 另一方面，当粉煤灰掺量为水泥质量的20%时，1 d的抗压强度为8.0 MPa。

表7 复掺喷射混凝土早期抗压强度试验结果

Table 7 Test results of early compressive strength of shotcrete with different contents of materials

配比类型粉煤灰占比/%矿粉占比/%抗压强度/MPa1d3dJZ0016.725.3F202008.016.4F303007.411.3S200209.314.4S20F1010207.016.8S20F2020207.312.2S20F3030206.67.2

对于喷射混凝土1 d的抗压强度指标要求，各国规范也不尽相同，日本道路协会和道路公团的要求是5 MPa； 欧洲EFNARC对在喷射混凝土厚层施工和有涌水的场合，1 d的抗压强度要求是5 MPa； 挪威标准对喷射混凝土用作永久支护时1 d的抗压强度要求是2 MPa；我国TZ 214—2005《客运专线铁路隧道工程施工技术指南》[12]对喷射混凝土1 d的抗压强度要求是5 MPa，而我国TB 10753—2010《高速铁路隧道工程施工质量验收标准》对喷射混凝土1 d的抗压强度要求是10 MPa。因此，总体来看，喷射混凝土1 d的抗压强度达到8 MPa以上可满足大部分规范中的要求。

基于以上研究，本文重点对喷射混凝土7、14、28、56 d的抗压强度进行了试验，试件为100 mm×100 mm×100 mm的立方体，试验结果如表8及图1所示。由图1可以看出：

表8 C25粉煤灰喷射混凝土抗压强度试验结果

图1 喷射混凝土各配合比抗压强度随龄期变化曲线

Fig. 1 Curves showing relationships between compressive strengths of shotcrete with different proportions and curing days

1)在喷射混凝土5组试验中，28 d抗压强度均达到了C25强度标准。与基准配合比相比，粉煤灰掺量在10%～20%，单轴抗压强度影响不大；但粉煤灰掺量在30%～40%，28 d单轴抗压强度降幅为7.9%～14.4%，56 d单轴抗压强度降幅为8.5%～10.0%。

2)粉煤灰掺量在10%～40%，喷射混凝土早期抗压强度均有降低。与基准配合比相比，掺量在10%～20%，7 d单轴抗压强度降幅5.4%～10.8%，14 d单轴抗压强度降幅1.4%～3.4%； 掺量在30%～40%，7 d单轴抗压强度降幅27.0%～30.1%，14 d单轴抗压强度降幅20.0%～23.1%。相比较而言，当粉煤灰掺量超过30%后，早期单轴抗压强度降幅显著。

3)从喷射混凝土强度随混凝土龄期的生长来看，粉煤灰喷射混凝土的后期强度涨幅明显大一些。当粉煤灰掺量小于20%时，粉煤灰对喷射混凝土的单轴抗压强度影响较小，单从强度的影响角度考虑，粉煤灰掺量为20%是可行的。

3.2 喷射混凝土吸水率和电通量

喷射混凝土饱和面干吸水率能间接表征混凝土的密实程度，反映硬化混凝土内部的连通毛细孔隙率。混凝土密实度越差，孔隙率越大，则饱和面干吸水率越高；反之，密实度越高，孔隙率越小，其吸水率也就越低[13]。本试验粉煤灰喷射混凝土试件采用100 mm×100 mm×100 mm的立方体，标准养生至28 d时开展试验，试验方法按GB/T 50082—2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》[14]执行。

电通量是评价混凝土密实性的又一重要指标，用来确定混凝土抗氯离子渗透性能或高密实性混凝土的密实度，是由美国学者Whiting于1981年首先提出的，后来被美国ASTM C1202(American Society for Testing and Materials)标准所采用，该方法试验周期短、操作简便、测量误差仅为0.3%，是目前国内外广泛采用的评价混凝土密实性的方法[15]。本试验粉煤灰喷射混凝土试件采用直径100 mm、高度50 mm的圆柱体(标准试件直径95 mm、高度50 mm，试验结果进行修正)，标准养生至28 d时开展试验，试验方法按GB/T 50082—2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》[14]执行，参照文献[15]对Cl-渗透能力进行评价，试验结果如表9所示。

表9 C25粉煤灰喷射混凝土吸水率和电通量试验结果

Table 9 Test results of water absorption and electric flux of C25 fly ash shotcrete

编号配比类型吸水率/%电通量/CCl-渗透能力评价N1JZ4.33768.5中等偏高N2F103.92854.3中等N3F203.52430.2中等偏低N4F303.41863.5低N5F403.11353.7偏低

与基准喷射混凝土相比，掺入10%～40%的粉煤灰，粉煤灰喷射混凝土的吸水率降低9.3%～27.9%，电通量降低24.2%～64.1%，电通量降低程度明显高于吸水率。以普通硅酸盐水泥配制的喷射混凝土，胶砂之间的空隙由单一的水泥颗粒填充，混凝土内部孔隙较多、密实性差，抗氯离子渗透性差； 在混凝土中掺入粉煤灰后，由于粉煤灰的颗粒大部分较水泥颗粒细，彼此粒径各不相同，胶凝材料自身形成较为良好的颗粒级配，从而提高喷射混凝土的整体密实性； 另外一方面，当粉煤灰掺量在20%～40%时，喷射混凝土吸水率差别较小，而电通量有较为明显的差别。因此，对于高密实性的喷射混凝土，吸水率表征其密实性略显粗略，而电通量表征其密实性则更为精确。

3.3 喷射混凝土抗渗性能

喷射混凝土的抗渗性能表征喷射混凝土的渗透性强弱，是评价喷射混凝土密实性的又一重要指标。普通混凝土以抗渗等级评价其抗渗能力，但该方法不能直观反映混凝土的渗透性能，在工程设计中也不便于使用，很难将水压试验结果与之联系。而渗水高度则与混凝土的渗透系数、渗水时间和承受水压力参数有直接的数学关系，更能直观地反映混凝土的抗渗能力，因此，本试验采用渗水高度评价粉煤灰喷射混凝土的抗渗性能，用Dm表示。

标准的抗渗试件尺寸为上口直径175 mm、下口直径185 mm、高度150 mm的圆台体，而通过喷射大板钻取后的试件为圆柱体，必须对钻芯取样获取的试件进行处理。如图2—5所示，从喷射混凝土大板中钻取150 mm高的圆柱体试件，并拌制高密实性的套模浆体，将圆柱体放入抗渗试模的正中间，然后将试模与圆柱体试件之间的空隙用套模浆体灌注密实，最后经养护后形成粉煤灰喷射混凝土抗渗试件。标准养生至28 d时开展试验，试验方法按GB/T 50082—2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》[14]执行，水压控制在(1.2±0.05)MPa，试验结果见图6。

图2 圆柱体试件

图3 拌制套模材料

图4 套模作业

图5 套模完成后的抗渗试件

图6 喷射混凝土渗水高度随粉煤灰掺量变化曲线

Fig. 6 Curve showing relationship between water seepage heights and fly ash contents

由图6可以看出，在喷射混凝土中掺入粉煤灰后，其渗水高度有明显降幅；特别是粉煤灰在混凝土基体中从无到有10%的掺量，渗水高度降幅达27.2%，继续增加粉煤灰掺量，渗水高度降幅趋缓。在混凝土中掺入粉煤灰后，同样由于胶凝材料自身形成较为良好的颗粒级配，有效地降低了喷射混凝土硬化胶凝浆体的孔隙率和大孔含量，改善了孔隙特征，从而提高了其抗渗性能。

3.4 喷射混凝土抗硫酸盐腐蚀

混凝土化学侵蚀最广泛和最普通的形式是硫酸盐的侵蚀，是影响混凝土耐久性的重要因素，也是影响因素最复杂、危害性最大的一种环境腐蚀。为研究复掺喷射混凝土的抗硫酸盐腐蚀性，在干湿交替环境中进行了遭受硫酸盐侵蚀的抗硫酸盐侵蚀试验，试验采用尺寸为100 mm×100 mm×100 mm的立方体混凝土试件，每组采用3块混凝土试件。为对比分析5组配合比的试验效果，试验过程中均进行30次干湿循环试验后退出，比较各个配合比喷射混凝土的抗压强度耐蚀系数，试验步骤按GB/T 50082—2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》[14]执行，试验结果如表10所示。

表10 C25粉煤灰喷射混凝土抗硫酸盐腐蚀试验结果

Table 10 Test results of anti-sulfate corrosion performance of C25 fly ash shotcrete

编号类型干湿循环次数抗压强度耐蚀系数/%备注N1JZ3080.3退出试验N2F103080.8退出试验N3F203083.6退出试验N4F303087.5退出试验N5F403090.9退出试验

由表10可以看出，在喷射混凝土中掺入粉煤灰后，其抗硫酸盐腐蚀能力均有所提高； 当粉煤灰掺量在10%～40%时，喷射混凝土抗压强度耐蚀系数提高0.6%～13.2%，粉煤灰掺量越高其抗压强度耐蚀系数越高。这是由于一方面喷射混凝土掺入粉煤灰从宏观上提高了水泥石的密实性，另一方面在混凝土基体中减少了Ca(OH)2的含量，提高了喷射混凝土的抗硫酸盐腐蚀性能。

3.5 粉煤灰掺量对喷射混凝土耐久性影响分析

根据粉煤灰喷射混凝土的力学性能及吸水率、电通量、抗渗性、抗硫酸盐腐蚀性等耐久性能试验结果，得到C25粉煤灰喷射混凝土的综合性能矩阵表，如表11所示。

表11 C25粉煤灰喷射混凝土综合性能矩阵表

Table 11 Matrix table of comprehensive properties of C25 fly ash shotcrete

类型抗压强度吸水率电通量抗渗性抗硫酸盐腐蚀JZ良良差良良F10良良良良良F20良优良优良F30差优优优优F40差优优优优

对于C25粉煤灰喷射混凝土，其性能指标主要包含2部分： 力学性能和耐久性能。一般来说，混凝土抗压强度是一个综合性的力学性能指标，抗压强度的大小可表征其力学性能的好坏，从试验结果来看，当粉煤灰掺量为20%时，对喷射混凝土的力学性能指标影响较小，完全可以满足C25喷射混凝土的力学要求。耐久性能包括吸水率、电通量、抗渗性和抗硫酸盐腐蚀性等(因依托工程处于福建地区，未考虑抗冻性指标)，从试验结果看，这4个指标都与喷射混凝土的密实性相关，密实性好，吸水率低、电通量小、渗水高度小、抗压强度耐蚀系数高，4个指标之间存在明显的正相关关系，但吸水率表征的是宏观的喷射混凝土密实性，而电通量表征Cl-的渗透能力，试验精确度更高，基于4个指标的正相关性以及电通量试验的精确度，建议今后将电通量作为喷射混凝土的一个综合耐久性指标。

另一方面，在粉煤灰掺量超过20%后，喷射混凝土的耐久性有明显提高，但其力学强度降幅较为明显。基于以上分析，在不降低喷射混凝土力学性能且可有效提高其耐久性能的基础上，掺入20%左右的粉煤灰等量代替普通硅酸盐水泥，可降低工程成本约5%，有效减少碳排放量，符合当今“低碳经济”的发展需要。

4 结论与讨论

1)当粉煤灰掺量为20%以下时，对喷射混凝土的力学性能指标影响较小，可以满足C25喷射混凝土的力学要求。

2)掺入粉煤灰对喷射混凝土的吸水率、电通量、抗渗性和抗硫酸盐腐蚀性等指标有明显提高。在保证喷射混凝土力学性能的基础上，建议掺入20%的粉煤灰等量代替普通硅酸盐水泥，可降低工程成本5%左右。

3)喷射混凝土耐久性指标与其密实性相关，密实性好，吸水率低、电通量小、渗水高度小、抗压强度耐蚀系数高。基于4个指标的正相关性以及电通量试验的精确度，建议将电通量作为喷射混凝土的一个综合耐久性指标。

4)对于作为支护结构的喷射混凝土1 d的抗压强度要求，各国规范、我国的不同规范之间的标准都不尽相同，从2 MPa到10 MPa都有，差别较大，关于这一问题还有待在进一步的研究中完善。

[1] Mehta P K,Monteiro P J M. Concrete microstructure properties and materials[M]. New York: The McGraw-Hill Companies,Inc,2006.

[2] 公路隧道设计细则： JTG/T D70—2010[S].北京: 人民交通出版社，2010.(Guidelines for design of highway tunnel: JTG/T D70—2010[S].Beijing: China Communications Press,2010.(in Chinese))

[3] 铁路隧道设计规范: TB 10003—2005[S].北京: 中国铁道出版社，2005.(Code for design of railway tunnel: TB 10003—2005[S].Beijing: China Railway Publishing House,2005.(in Chinese))

[4] 地铁设计规范： GB 50157—2013[S].北京: 中国建筑工业出版社，2013.(Code for design of Metro: GB 50157—2013[S].Beijing: China Architecture & Building Press,2013.(in Chinese))

[5] 锚杆喷射混凝土支护技术规范: GB 50086—2001[S].北京: 冶金工业出版社，2001.(Specifications for bolt-shortcrete support: GB 50086—2001[S].Beijing: Metallurgical Industry Press,2001.(in Chinese))

[6] 罗勇，陈敦法，路为，等. 粉煤灰掺量对喷射混凝土力学性能的影响[J]. 土工基础，2014,28(6): 120-122.(LUO Yong，CHEN Dunfa，LU Wei，et al. Influences of fly ash content on the mechanical properties of shotcrete[J]. Soil Engineering and Foundation，2014,28(6): 120-122.(in Chinese))

[7] 申文萍. 粉煤灰对喷射补偿收缩混凝土力学性能影响的试验研究[D]. 淮南: 安徽理工大学，2012.(SHEN Wenping. Influence research of fly ash on mechanical properties shrinkage-compensating shotcrete[D]. Huainan: Anhui University of Science & Technology,2012.(in Chinese))

[8] 丁莎，牛荻涛，王家滨，等. 粉煤灰对喷射混凝土强度和渗透性的影响[J]. 混凝土，2014(12): 11-13.(DING Sha，NIU Ditao，WANG Jiabin，et al. Influence of fly ash on strength and permeability of shotcrete[J]. Concrete,2014(12): 11-13.(in Chinese))

[9] 丁莎，牛荻涛，王家滨. 喷射粉煤灰混凝土微观结构和力学性能试验研究[J]. 硅酸盐通报，2015,34(5): 1187-1192.(DING Sha，NIU Ditao，WANG Jiabin. Experimental study of micro-structure and mechanical properties of shotcrete with fly ash[J]. Bulletin of the Chinese Ceramic Society,2015,34(5): 1187-1192.(in Chinese))

[10] 梁丹，朱霞萍，虞丹，等. 粉煤灰在喷射混凝土中的应用[J]. 四川建筑科学研究，2012,38(2): 212-214.(LIANG Dan，ZHU Xiaping，YU Dan，et al. The application of fly ash in shotcrete[J]. Sichuan Building Science，2012,38(2): 212-214.(in Chinese))

[11] 丁鹏，杨健辉，李燕飞，等. 硅灰粉煤灰对喷射混凝土物理力学性能影响的试验研究[J]. 粉煤灰综合利用，2013(2): 3-7.(DING Peng，YANG Jianhui，LI Yanfei,et al. Experimental study of physicial and mechanical properties of shotcrete mixed silica fume and fly ash[J]. Fly Ash Comprehensive Utilization，2013(2): 3-7.(in Chinese))

[12] 张俊儒. 隧道单层衬砌作用机理及设计方法研究[D]. 成都： 西南交通大学，2007.(ZHANG Junru. Study of action mechanism and design methodology of tunnel single shell lining[D]. Chengdu: Southwest Jiaotong University,2007.(in Chinese))

[13] 张俊儒，杨位中，欧小强，等. 基于复合胶凝材的喷射混凝土抗渗性能研究[J]. 混凝土，2015(5): 1-4.(ZHANG Junru，YANG Weizhong，OU Xiaoqiang，et al. Research on the impermeability of shortcrete with composite cementitious materials[J]. Concrete，2015(5): 1-4.(in Chinese))

[14] 普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准: GB/T 50082—2009[S].北京: 中国建筑工业出版社，2009.(Standard for test methods of long-term performance and durability of ordinary concrete: GB/T 50082—2009[S].Beijing: China Architecture & Building Press,2009.(in Chinese))

[15] 钱刚，姚志雄. RCM法和ASTM C1202法的相关性研究[J]. 福建建材，2009( 5): 51-53,72.(QIAN Gang，YAO Zhixiong. Experimental study on comparison between the RCM and ASTM C1202 testing method for chloride ion permeability in concrete[J]. Fujian Building Materials，2009( 5): 51-53,72.(in Chinese))

Test of Influence of Fly Ash Content on Durability of Shotcrete

ZHANG Junru, WANG Wei, CUI Yao, OU Xiaoqiang

(KeyLaboratoryofTransportationTunnelEngineeringofMinistryofEducation,SouthwestJiaotongUniversity,Chengdu610031,Sichuan,China)

The Portland cement is replaced by fly ash as much as possible in cementing material of shotcrete so as to develop a kind of environmental protection and energy saving shotcrete. The influence of fly ash content on durability of shotcrete is studied. Some conclusions are drawn as follows: 1) The fly ash has a significant influence on early compressive strength of shotcrete, but has little influence on its late compressive strength. 2) The content of fly ash of less than 20% in cementing material can guarantee the basic mechanical properties of shotcrete, improve the durability of shotcrete and reduce the construction cost. 3) The electric flux which can reflect the compactness of the shotcretre comprehensively can be a assessment index of durability of shotcrete.

fly ash; shotcrete; electric flux; impermeability; anti-sulfate corrosion performance; durability

2016-02-03;

2016-04-01

国家自然科学基金资助项目(51378435，51108388)

张俊儒(1978—)，男，山西神池人，1999年毕业于西南交通大学，桥梁与隧道工程专业，博士，副教授，主要从事隧道建筑材料及其支护理论的研究工作。E-mail: jrzh@home.swjtu.edu.cn。

10.3973/j.issn.1672-741X.2016.11.006

U 454

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1672-741X(2016)11-1325-07