胡潤(rùn)生，何文敏

1.中鐵十一局集團(tuán)第四工程有限公司中心試驗(yàn)室，湖北武漢，430074；2.城市軌道交通新材料陜西省高校工程研究中心，陜西渭南，714000

0 引言

為保護(hù)勞動(dòng)者健康及提高噴射混凝土質(zhì)量，濕噴混凝土替代干噴混凝土占據(jù)主體地位，液體低堿與無(wú)堿速凝劑替代粉體速凝劑成為主流，同時(shí)隨著天然砂供應(yīng)緊缺，機(jī)制砂逐漸大范圍使用，復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境下通常需要多種外加劑復(fù)合，濕噴混凝土質(zhì)量波動(dòng)大、成本高的問(wèn)題成為施工企業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)[1]。因此，本文以新建玉溪至磨憨鐵路YMZQ-9標(biāo)段復(fù)雜地質(zhì)條件下濕噴混凝土為例，開(kāi)展了新型速凝劑與防腐劑復(fù)合在機(jī)制砂濕噴混凝土中質(zhì)量研究及成本分析，以期為同類項(xiàng)目提供借鑒[2]。

1 工程概況

新建玉溪至磨憨鐵路YMZQ-9標(biāo)段位于云南省普洱市墨江哈尼族自治縣境內(nèi)，正線長(zhǎng)度20.482km，有新華隧道（13384m）、石頭寨隧道2 座，占正線長(zhǎng)度99.48%。隧道進(jìn)口端僅有小路到達(dá)，隧道出口端無(wú)鄉(xiāng)村道路相通，交通極為不便。具“三高”（高地?zé)帷⒏叩貞?yīng)力、高地震烈度）、“四活躍”（活躍的新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)、活躍的地?zé)崴h(huán)境、活躍的外動(dòng)力地質(zhì)條件、活躍的岸坡淺表改造過(guò)程）的特征[3]。

2 工程材料與試驗(yàn)方案

2.1 工程材料

水泥就近選用P.O 42.5；沿線水系發(fā)育，地表水資源豐富，采用河中取水和打井取水；沿線分布有碳酸鹽巖代表性巖石的石灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r和白云巖，可加工混凝土用粗骨料及機(jī)制砂，粗骨料粒徑為5～10mm，連續(xù)級(jí)配，砂為機(jī)制砂，其粒徑為0～4.75mm；選定了一種中性、無(wú)毒、環(huán)保的材料為其助凝組分（簡(jiǎn)稱A組分），在此基礎(chǔ)上，將幾種有機(jī)酸注入其中（簡(jiǎn)稱B組分），制備無(wú)堿速凝劑；混凝土抗侵蝕防腐劑 SA-100A；聚羧酸高性能減水劑，固含量為23.3%，減水率為28.5%。

2.2 測(cè)試性能與方法

依據(jù)《混凝土抗硫酸鹽類侵蝕防腐劑》（JC/T1011-2006）測(cè)試防腐劑的理化性能；依據(jù)《噴射混凝土用速凝劑》（GB/T 35159-2017）測(cè)試速凝劑性能；依據(jù)《水泥與減水劑相容性試驗(yàn)方法》（JC/T1083— 2008）測(cè)定多種外加劑相容性；依據(jù)《噴射混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》（JGJT372-2016）測(cè)試噴射混凝土的回彈率及抗壓強(qiáng)度。速凝劑、防腐劑主要性能檢測(cè)指標(biāo)如表1、表2、表3、表4所示。

表1 AB 速凝劑勻質(zhì)性指標(biāo)

表2 防腐劑勻質(zhì)性指標(biāo)

表3 AB 速凝劑物理性能檢測(cè)結(jié)果

表4 防腐劑物理性能檢測(cè)結(jié)果

3 結(jié)果與分析

3.1 相容性分析

就近選擇西麟、天恒、永發(fā)3種品牌水泥，測(cè)試防腐劑、AB速凝劑與水泥的相容性，試驗(yàn)結(jié)果如表5所示。結(jié)果表明，當(dāng)防腐劑與普通速凝劑復(fù)合，普通速凝劑摻量為6%時(shí)，水泥漿初凝時(shí)間均小于5mins、終凝時(shí)間均小于12mins，基本滿足要求；當(dāng)防腐劑與AB速凝劑復(fù)合時(shí)，AB速凝劑摻量為2%時(shí)，初凝時(shí)間與終凝時(shí)間均明顯縮短，這說(shuō)明防腐劑及AB速凝劑復(fù)配與水泥的相容性更好[4]。

表5 防腐劑、AB 速凝劑與水泥相溶性試驗(yàn)

3.2 濕噴混凝土配合比

以C25強(qiáng)度要求設(shè)計(jì)濕噴混凝土配合比，坍落度控制在160±20mm，反復(fù)調(diào)整各材料用量確定的基準(zhǔn)配合比，砂率取50%，防腐劑摻量6%、AB速凝劑摻量2%、減水劑摻量0.9%，水膠比為0.45，配合比如表6所示。

表6 C25 噴射混凝土配合比設(shè)計(jì)

3.3 現(xiàn)場(chǎng)性能檢測(cè)

在新華隧道2號(hào)橫洞共計(jì)15m長(zhǎng)的隧道開(kāi)展試驗(yàn)，1個(gè)試驗(yàn)段長(zhǎng)度3m，分5個(gè)試驗(yàn)段開(kāi)展，采用CHP30F濕噴機(jī)，一次噴射厚度為50～60mm，統(tǒng)計(jì)各摻量下整個(gè)斷面的回彈率平均值，并制作噴射大板檢測(cè)28d抗壓強(qiáng)度。試驗(yàn)結(jié)果如表7、表8所示，可見(jiàn)速凝劑實(shí)際摻量為2.6%左右時(shí)，濕噴混凝土的回彈率平均值為13.8%，抗壓強(qiáng)度滿足C25設(shè)計(jì)要求[5]。

表7 C25 濕噴射混凝土回彈率檢測(cè)結(jié)果

表8 28d 抗壓強(qiáng)度檢測(cè)結(jié)果

3.4 成本分析

（1）使用防腐劑、常規(guī)速凝劑每立方米噴射混凝土外加劑費(fèi)用

①防腐劑：0.40t（水泥）/m3×6%（摻量）×1650元/t（單價(jià)）=39.6元/m3

②速凝劑：0.40t（水泥）/m3×6%（摻量）×1980元/t（單價(jià)）=47.52元/m3

③減水劑：0.40t（水泥）/m3×0.9%（摻量）×3300元/t（單價(jià)）=11.88元/m3

（2）使用防腐劑、AB速凝劑每立方米噴射混凝土外加劑費(fèi)用

①防腐劑：0.40t（水泥）/m3×6%（摻量）×1650元/t（單價(jià)）=39.6元/m3

②AB速凝劑：0.40t（水泥）/m3×2.6%（摻量）×2350元/t（單價(jià)）=24.59元/m3

③減水劑：0.40t（水泥）/m3×0.9%（摻量）×3300元/t（單價(jià)）=11.88元/m3

與使用普通速凝劑相比較發(fā)現(xiàn)，使用AB速凝劑，每立方米噴射混凝土節(jié)約外加劑費(fèi)用99.0元/m3-76.07元/m3=22.93元/m3。

4 結(jié)語(yǔ)

將助凝組分A組分與幾種有機(jī)酸B組分復(fù)合，制備無(wú)堿速凝劑，噴射混凝土使用防腐劑和AB速凝劑后可以發(fā)現(xiàn)：①防腐劑與AB速凝劑復(fù)合時(shí)，初凝和終凝時(shí)間縮短，防腐劑及AB速凝劑復(fù)配與水泥的相容性更好；②當(dāng)速凝劑的摻量減少4%的時(shí)候，濕噴混凝土的回彈率平均值及抗壓強(qiáng)度更能滿足設(shè)計(jì)的要求；③使用AB速凝劑，每立方米噴射混凝土節(jié)約外加劑費(fèi)用節(jié)約22.93元/m3。因此在機(jī)制砂濕噴混凝土制作過(guò)程中，合適的摻量在工程建設(shè)中具有更大的優(yōu)勢(shì)。