某工程隧洞衬砌混凝土早期抗裂性能试验研究

2021-02-26宫治军

东北水利水电 2021年2期

宫治军

（辽宁省水利事务服务中心，辽宁沈阳110003）

1 工程概况

某输供水工程位于辽宁省沈阳市和铁岭市境内，主体工程为输水隧洞，隧洞全长14 km，纵坡坡比0.099‰。隧洞为有压隧洞，采用钻爆法开挖，开挖断面为圆拱斜墙型，成洞断面为圆形，直径3.9 m。该工程共布置5条施工支洞，支洞断面为圆拱直墙型，成洞断面尺寸均为5.0 m×5.0 m（高×宽）。

2 试验目的

受工程建设单位委托，对隧洞衬砌混凝土早期抗裂性能进行试验研究，为分析隧洞衬砌混凝土出现早期裂缝原因提供数据支持，更好地指导混凝土施工。

3 试验方案

3.1 原材料

1）水泥。采用抚顺大伙房水泥有限责任公司P·O42.5 级普通硅酸盐水泥（低碱）。

2）粉煤灰。采用辽宁中电工程有限公司F 类Ⅰ级灰，掺量为25%。

3）骨料。细骨料采用四寨子砂场天然中砂；粗骨料采用铁岭市众兴矿业集团鹏程石料有限公司碎石，二级配5～20 mm、20～40 mm。

4）外加剂。采用沈阳晟豪化工有限公司SH-1 缓凝型聚羧酸高性能减水剂及SHYQ 型引气剂，河北同邦建材有限公司TB-CSA 抗裂防水剂。

5）拌合用水。采用试验室自来水。

3.2 试验内容

3.2.1 施工配合比验证试验

以施工单位提供的施工配合比为基准（见表1）进行验证试验，分别测定混凝土拌合物的坍落度、扩展度、含气量；测定28 d、56 d 抗压强度、抗渗性能和抗冻性能；测定混凝土抗裂情况。

表1 C5635W12F150 基准配合比

3.2.2 早期抗裂性能和胶材总量的关系试验

在现场施工配合比基础上，保持水胶比不变，保持施工工作度不变，保持粉煤灰掺量不变，选取不同的胶材总量（390 kg/m3、400 kg/m3、410 kg/m3、420 kg/m3），分别测定28 d、56 d 抗压强度、抗渗性能和抗冻性能；测定混凝土拌合物坍落度、棍度、粘聚性、含砂情况、析水情况、坍落度1 h 经时变化，含气量；测定混凝土早期抗裂情况，综合分析判断早期抗裂性能与胶材总量的关系，见表2。

3.2.3 早期抗裂性能和水胶比的关系试验

在现场施工配合比的基础上，保证胶凝材料总量不变，适当增加和降低外加剂掺量，保证工作度不变，在原水胶比的基础上分别降低0.02、0.04和增加0.02、0.04，分别测定28 d、56 d 抗压强度、抗渗性能和抗冻性能；测定混凝土拌合物坍落度、棍度、粘聚性、含砂情况、析水情况、坍落度1 h 经时变化，含气量；测定混凝土早期抗裂情况，综合分析判断早期抗裂性能与水胶比的关系，见表3。

表2 早期抗裂性能和胶材总量的关系试验组合

表3 混凝土抗裂性能和水胶比的关系试验组合

3.3 试验方法

依据《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》[1]，按照表1、2 和3 方案组合进行试验。

3.4 试验结果处理

1）每条裂缝的平均开裂面积应按下式计算：

2）单位面积上的开裂数目应按下列计算：

3）单位面积上的总开裂面积应按下式计算：

式中：Wi——第i条裂缝的最大宽度，mm，精确到0.01 mm；Li——第i条裂缝的长度，mm，精确到1mm；N——总裂缝数目，条；A——平板的面积处，mm2/条，精确到小数点后两位；a——每条裂缝的平均开裂面积，mm2/条，精确到1 mm2/条；b——单位面积的裂缝数目，条/m2，精确到0.1条/m2；c——单位面积上的总开裂面积，mm2/m2，精确到1 mm2/m2。

4）每组应分别以2个或多个试件的平均开裂面积（单位面积上的裂缝数目或单位面积上的总开裂面积）的算术平均值，作为该组试件平均开裂面积（单位面积上的裂缝数目或单位面积上的总开裂面积）的测定值。