[发明专利]一种利用弃渣制备的自密实混凝土及其应用

说明书

一种隧道二衬用弃渣自密实混凝土，该自密实混凝土由水泥、粉煤灰、矿粉、弃渣石粉、弃渣石屑、弃渣石子、减水剂、缓凝剂、流变助剂、消泡剂、水混合搅拌而成。各成分所占重量份为：水泥：100份，粉煤灰：20～40份，矿粉：10～20份，弃渣石粉5～10份，弃渣石屑200～300份，弃渣石子：250～350，膨胀剂：10～25份，减水剂：1.0～3.5份，缓凝剂：0.1～1份，流变助剂：0.01～0.05份，消泡剂：0.001份，水：60～80份。该自密实混凝土利用隧道开挖产生的弃渣制备石粉、石屑及粗骨料，配制自密实混凝土，并用于隧道二衬、底板、仰拱等浇注，可有效利用资源、节约成本、保护环境，并可降低施工难度、提高施工速度。

技术领域

本发明涉及一种利用弃渣制备的自密实混凝土及其应用，属于建筑材料技术 领域。

背景技术

隧道工程施工会产生大量的弃渣，工程上通常做法都是在工点周边根据地形 设置弃渣场。弃渣场的设置极大程度上破坏了原有地形地貌，会造成很多的危害 隐患：其一，弃渣场会占用大量的土地，严重影响土地的性状与实用功能，同时 对原有植被生态环境造成破坏，使得土壤砂砾化，甚至导致土地沙漠化；其二、 弃渣场通常位于坑凹地带，如果没有采用有效的防护工程极有可能诱发一些小型 地质灾害，如滑坡、泻流和水土流失等；其三，一旦发生弃渣下泄，将会对下游 地区产生严重危害；其四，含有放射性元素、重金属元素的弃渣将会对区域内人 与其他物种生活造成严重危害。

现阶段隧道弃渣环保资源化综合利用在公路和铁路工程中开始有应用，强度 较高、粒径适合的硬质岩用作混凝土骨料，其余材料通过试验确定是否能够用于 边坡防护、路基填充。其中不适用的土料、软岩材料可以通过水泥或石灰改良使 其满足路基填充等。包括宝天高速、川渝铁路在内的一些公路、铁路工程项目在 隧道弃渣资源化再利用上做出了尝试。但总体来讲，隧道弃渣的利用率不高，没 法实现深层次利用，尤其是其中的石屑，混杂有石粉、细砂等，基本做废料处置， 并没有得到有效利用。

而在目前的隧道施工中，一般在开挖完后，即采用喷射混凝土进行初支，并 采用注浆或锚杆加固，随后进行防水层施工，随之支好台车模板，并进行二衬的 混凝土浇注。在二衬混凝土浇注过程中，由于钢筋较密，混凝土结构巨大，为保 证二衬混凝土浇注饱满，混凝土流动性往往较大，且需进行人工振捣或平板振捣， 以使混凝土流过钢筋，充分充填，整个施工环节多，工艺复杂，工人劳动强度大。

在隧道二衬的施工中，由于施工工艺操作不当，混凝土质量差等原因，易导 致衬砌开裂，蜂窝麻面较多，拱顶产生大量浮泡层，给隧道日后运营带来极大的 安全隐患。在某高速铁路的明挖隧道二衬施工中，二衬混凝土在模板台车移走约 24小时后，均在每板二衬中间下部位置出现对称的两道2m长的肉眼可见裂缝， 且衬砌麻面严重，隧道拱顶出现厚度高达50cm的气泡层。

经现场调研，该二衬混凝土设计的坍落度为200mm，为大流态混凝土，但同 时施工又要求振捣，在如此大的流动性下，振捣极易过振从而导致气泡层的出现； 另外取样发现现场地材较差，石子级配不连续，砂子0.3mm以下颗粒物太少，粉 煤灰质量特别差，碳颗粒物含量较高，拌制的混凝土较易离析、泌水、浮浆，且 坍落度损失大，工人在现场常私自加水以施工。这些因素最终导致了二衬开裂与 气泡层的出现，后面的修补与重新浇注造价高昂，忽视混凝土的施工与质量控制 代价十分高昂。

隧道二衬采用自密实混凝土，将会有如下优点：

①、提高了施工速度，由于自密实混凝土在施工过程中流动性好，无需振捣， 因此施工时只需将混凝土泵送入模板内，混凝土即均匀充满模板，充填密实，因 此施工效率大幅度提高。

②、降低了工人劳动强度，采用自密实混凝土后，混凝土被泵送入模板内， 无需振捣，无需担心混凝土能否透过钢筋，因此工人劳动强度大为降低。