高温热害隧洞衬砌混凝土早期抗裂性能试验研究.pdf

粉煤灰综合利用F L YA S HC O M P R E H E N S I V EU T I L I Z A T I O N2 0 1 6N O 6高温热害隧洞衬砌混凝土早期抗裂性能试验研究S t u d yo nt h eE a r l yC r a c kR e s i s t a n c eo fH i g hP e r f o r m a n c eC o n c r e t eU n d e rt h eC o n d i t i o no fm g hT e m p e r a t u r eC u r i n g李燕波(新疆水利水电勘测设计研究院，新疆乌鲁木齐8 3 0 0 0 0)摘要：通过建立正交试验并使用刀口法研究温度、水胶比和粉煤灰掺量对高温热害隧洞衬砌混凝土早期抗裂性的影响，结果表明：温度、水胶比和粉煤灰掺量三个因素中，温度是影响混凝土早期抗裂性的主要因素，粉煤灰掺量次之，水胶比对试验指标无明显影响。混凝土早期抗裂性能随温度的增加而降低；当温度高于6 0 9 2 时，粉煤灰对提高混凝土的早期抗裂性有明显贡献，试验确定的最优粉煤灰掺量为2 5；由最优尺度回归模型建立的方程为单位面积总开裂面积=O 8 7 9 x 温度一0 1 7 8 x 粉煤灰掺量。关键词：混凝土；早期抗裂性；高温；粉煤灰掺量；最优尺度模型中图分类号：T u 5 2 8 3 4文献标识码：A文章编号：1 0 0 5 8 2 4 9(2 0 1 6)0 6-0 0 5 5-0 4高地热地质灾害可以追溯到上世纪初期。瑞士的辛普伦铁路隧道在建设过程中实测热害温度达5 5 4，随后世界各国在修建隧洞时也都遇到过不同程度的地热灾害2J。以往工程中出现的地热灾害，其地温值一般在3 0 6 0 之间，但目前在建的新疆齐热哈塔尔水电站引水隧洞工程，其岩壁温度最高处约为9 0，在全世界范围内尚属首例。高温热害隧洞衬砌混凝土在浇筑、养护过程中容易劣化，原因是混凝土衬砌与高温围岩接触，受到持续性高温的影响，结构存在较大的温度应力，致使混凝土极易产生裂缝。随着工程的运行，这些裂缝就成为混凝土结构的一种缺陷，会加速混凝土的碳化和侵蚀，大大降低结构的抗渗性。由此可见，对高温条件下混凝土早期抗裂性的研究具有十分重要的意义。目前国内外学者对于高温热害隧洞中衬砌混凝土的研究较少，研究成果主要集中在混凝土基本力学性能的研究H。5J。混凝土早期抗裂性方面的研究主要集中于复掺矿物掺合料、掺加膨胀剂、掺加有机合成纤维等，但以上研究均未将温度作为衡量混凝土早期抗裂性的指标棚J。鉴于此，本文通过设计正交试验，采用刀口法对高温热害水工隧洞衬砌混凝土的早期抗裂性进行了研究，为实际工程提供借鉴。1 试验原材料与试验方法1 1 试验原材料(1)水泥：试验使用的水泥为P 0 4 2 4 R 级水泥，其化学组成及各项技术指标分别见表1 及表2。表1 水泥的化学组成S i 0 2A 1 2 0 3 F e 2 0 3C a OK 2 0N a 2 0R 2 0S 0 3M 9 0M n OL o s s2 0 4 34 5 74 8 l6 0 2 90 5 6O 2 30 5 82 3 81 1 602 3 7表2 水泥的技术指标(2)粉煤灰：I 级粉煤灰，细度1 0，烧失量4 5，需水量比9 3，S O，含量2 3 5，含水量0 8。其各收稿日期：2 0 1 6-0 7-0 9项指标均符合粉煤灰混凝土应用技术规范)G B J l 4 6-1 9 9 0G B J1 4 6 1 9 9 0 的要求。5 5 2 0 1 6N o 6粉煤灰综合利用F L Y A S HC O N q U m N S I V EU T I Z A T I o N(3)粗骨料：河卵石，连续级配，粒径范围5 m m 2 0 r a m，其各项物理性质指标见表3。表3 粗骨料的物理性质指标(4)筛分试验表明该粗骨料级配良好，所有检测项目均符合水工混凝土砂石骨料试验规程D I _ T 5 1 5 1 2 0 0 1 的要求。(5)细骨料：天然砂，细度模数为2 9，属于区中砂。其各项物理性质指标见表4。表4 细骨料的物理性质指标删项目署嚣赢警徽黑臀泥甍量检测结果2 6 6 01 84 70 37 32 30质量指标，2 5 0 02 081 0 1 2 3 00筛分试验表明该细骨料级配良好，所有检测项目均符合水工混凝土砂石骨料试验规程D L T 5 1 5 1 2 0 0 1 的要求。(6)外加剂：新疆玉鑫蕊科技开发有限责任公司生产的F D N 一2 高效减水剂。(7)拌合用水：自来水，其各项指标均符合混凝土用水标准)J G J 6 3-2 0 0 6 的要求。1 2 试验装置及试验方法试验按照普通混凝土长期性能和耐久性能试验