[發明專利]一種利用棄渣制備的自密實混凝土及其應用

有效

• 申請號: 201811560610.1
• 申請日: 2018-12-20
• 公開（公告）號: CN109456006B
• 公開（公告）日: 2021-10-08
• 發明（設計）人: 曾曉輝;謝友均;龍廣成;馬昆林;馬聰;朱華勝;劉海川;凌晨博
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: C04B28/04
• 分類號: C04B28/04
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所(普通合伙) 43114
• 代理人: 魏娟

一種隧道二襯用棄渣自密實混凝土，該自密實混凝土由水泥、粉煤灰、礦粉、棄渣石粉、棄渣石屑、棄渣石子、減水劑、緩凝劑、流變助劑、消泡劑、水混合攪拌而成。各成分所占重量份為：水泥：100份，粉煤灰：20～40份，礦粉：10～20份，棄渣石粉5～10份，棄渣石屑200～300份，棄渣石子：250～350，膨脹劑：10～25份，減水劑：1.0～3.5份，緩凝劑：0.1～1份，流變助劑：0.01～0.05份，消泡劑：0.001份，水：60～80份。該自密實混凝土利用隧道開挖產生的棄渣制備石粉、石屑及粗骨料，配制自密實混凝土，并用于隧道二襯、底板、仰拱等澆注，可有效利用資源、節約成本、保護環境，并可降低施工難度、提高施工速度。

技術領域

本發明涉及一種利用棄渣制備的自密實混凝土及其應用，屬于建筑材料技術 領域。

背景技術

隧道工程施工會產生大量的棄渣，工程上通常做法都是在工點周邊根據地形 設置棄渣場。棄渣場的設置極大程度上破壞了原有地形地貌，會造成很多的危害 隱患：其一，棄渣場會占用大量的土地，嚴重影響土地的性狀與實用功能，同時 對原有植被生態環境造成破壞，使得土壤砂礫化，甚至導致土地沙漠化；其二、 棄渣場通常位于坑凹地帶，如果沒有采用有效的防護工程極有可能誘發一些小型 地質災害，如滑坡、瀉流和水土流失等；其三，一旦發生棄渣下泄，將會對下游 地區產生嚴重危害；其四，含有放射性元素、重金屬元素的棄渣將會對區域內人 與其他物種生活造成嚴重危害。

現階段隧道棄渣環保資源化綜合利用在公路和鐵路工程中開始有應用，強度 較高、粒徑適合的硬質巖用作混凝土骨料，其余材料通過試驗確定是否能夠用于 邊坡防護、路基填充。其中不適用的土料、軟巖材料可以通過水泥或石灰改良使 其滿足路基填充等。包括寶天高速、川渝鐵路在內的一些公路、鐵路工程項目在 隧道棄渣資源化再利用上做出了嘗試。但總體來講，隧道棄渣的利用率不高，沒 法實現深層次利用，尤其是其中的石屑，混雜有石粉、細砂等，基本做廢料處置， 并沒有得到有效利用。

而在目前的隧道施工中，一般在開挖完后，即采用噴射混凝土進行初支，并 采用注漿或錨桿加固，隨后進行防水層施工，隨之支好臺車模板，并進行二襯的 混凝土澆注。在二襯混凝土澆注過程中，由于鋼筋較密，混凝土結構巨大，為保 證二襯混凝土澆注飽滿，混凝土流動性往往較大，且需進行人工振搗或平板振搗， 以使混凝土流過鋼筋，充分充填，整個施工環節多，工藝復雜，工人勞動強度大。

在隧道二襯的施工中，由于施工工藝操作不當，混凝土質量差等原因，易導 致襯砌開裂，蜂窩麻面較多，拱頂產生大量浮泡層，給隧道日后運營帶來極大的 安全隱患。在某高速鐵路的明挖隧道二襯施工中，二襯混凝土在模板臺車移走約 24小時后，均在每板二襯中間下部位置出現對稱的兩道2m長的肉眼可見裂縫， 且襯砌麻面嚴重，隧道拱頂出現厚度高達50cm的氣泡層。

經現場調研，該二襯混凝土設計的坍落度為200mm，為大流態混凝土，但同 時施工又要求振搗，在如此大的流動性下，振搗極易過振從而導致氣泡層的出現； 另外取樣發現現場地材較差，石子級配不連續，砂子0.3mm以下顆粒物太少，粉 煤灰質量特別差，碳顆粒物含量較高，拌制的混凝土較易離析、泌水、浮漿，且 坍落度損失大，工人在現場常私自加水以施工。這些因素最終導致了二襯開裂與 氣泡層的出現，后面的修補與重新澆注造價高昂，忽視混凝土的施工與質量控制 代價十分高昂。

隧道二襯采用自密實混凝土，將會有如下優點：

①、提高了施工速度，由于自密實混凝土在施工過程中流動性好，無需振搗， 因此施工時只需將混凝土泵送入模板內，混凝土即均勻充滿模板，充填密實，因 此施工效率大幅度提高。

②、降低了工人勞動強度，采用自密實混凝土后，混凝土被泵送入模板內， 無需振搗，無需擔心混凝土能否透過鋼筋，因此工人勞動強度大為降低。