早强剂及速凝剂对仰拱填充快速施工的区别

早强剂及速凝剂对仰拱填充快速施工的区别

贾,赞

中铁五局集团华南工程有限责任公司  523000

摘要:在黄土隧道施工过程中仰拱填充混凝土施工是一个很重要的施工结构、仰拱按要求施工的前提下，仰拱填充施工的快慢、直接影响到施工施工工序的安排，进度的快慢、还影响着隧道安全的问题，仰拱填充混凝土成为仰拱施工里面最重要的一环，，通过缩短仰拱填充混凝土的凝结时间，提高仰拱填充混凝土的早期强度，加快施工进度，以隧道内交通畅通，从而节约时间、节约成本、提高经济效益。本文论述了在混凝土中掺入早强剂和速凝剂对仰拱填充混凝土施工产生的不同影响及不同的效果。

关键词:早强剂;速凝剂;强度;黄土隧道；

一、工程概况：

（1）概况

广通隧道位于甘肃省临夏回族自治州广河县，进口位于临夏回族自治州广河县水泉乡克那村，路线自南向北，出口位于广河县祁家集镇孙家村南部高阶地。隧道临洮端进口有县乡道路可直达隧道洞口，隧道广河端洞口无道路，需新修便道车辆才能到达洞口。隧道为左右行分离式的双洞特长隧道。右线里程桩号为K28+658-K31+864，长3206m，左线里程桩号为ZK28+788-ZK31+990，长3202m，隧道最大埋深约234m。

（2）隧道地质情况

通过地质勘察，隧址区地层主要包括全新统崩坡积黄土状土，上更新统风积黄土、冲积粉质黄土，中下更新统冲湖积黄土。洞口为湿陷性黄土，土质疏松，土体干强度低，浅黄褐色，稍湿，用手轻松可捏碎成粉末。本项目主要施工为黄土隧道工程。并土体含水较大、给施工过程中造成了很大的困难，且施工进度慢，造成一定的经济损失，所以仰拱按质按量的施工是尤为紧要的。

二、仰拱

仰拱是为改善上部支护结构受力条件而设置在隧道底部的反向拱形结构，是隧道结构的主要组成部分之一，它一方面要将隧道上部的地层压力通过隧道边墙结构或将路面上的荷载有效地传递到地下，而且还有效的抵抗隧道下部地层传来的反力。仰拱与二次衬砌构成隧道整体，增加结构稳定性。仰拱衬砌混凝土终凝后及时进行浇筑填充混凝土。填充混凝土达到设计强度50%后方可允许人通行，达到设计强度100%后方可允许车辆通行。所以一般仰拱填充在夏季时，施工完成后要2天的时间才能人行，通车。冬季时在温度较低时需要3天时间才能达到要求。通过在仰拱填充混凝土中掺入一定的速凝剂缩短凝结时间，加入早强剂提高早期强度，提前达到行人通车的要求。

三、早强剂和速凝剂的定义及用途：

早强剂：混凝土早强剂是指能提高混凝土早期强度，并且对其后期强度无显著影响的外加剂。早强剂的主要作用在于加速水泥水化速度，促进混凝土早期强度的发展。在混凝土过程中，掺加早强剂可以显著提高混凝土早期强度，而且不会影响其后期强度，并可以大大缩短养护时间。因此，早强剂多被用于冬季施工、混凝土构件生产等方面。在冬季施工时，有早强要求的混凝土中一般需要添加早强剂，以缩短脱模和养护时间，加快施工进度，从而有效提高施工效率，节约混凝土施工成本。

速凝剂：混凝土速凝剂是指能够使混凝土迅速凝结硬化，而不过分影响混凝土长期强度的外加剂。速凝剂的凝结时间很短，无法在初凝前很短的时间内保证混凝土搅拌良好并浇筑完成，不适用于一般的支模法浇筑混凝土工艺。
   从定义方面来讲，早强剂和速凝剂是两种完全不同的混凝土外加剂。早强剂的侧重点在于混凝土早期强度的提高，同时，要尽量少影响混凝土的凝结时间，而速凝剂则更加注重于对水泥浆体凝结时间的调节。早强剂和速凝剂标准都对混凝土或砂浆的抗压强度做出了规定，尤其是对早期强度进行了严格限定。

四、早强剂和速凝剂对混凝土性能的影响

速凝剂一般可以缩短混凝土的凝结时间，但当水泥中铝酸三钙含量较低或铝酸三钙含量低于石膏时，硫酸盐会延迟水泥的凝结时间。一般不会增加混凝土的含气量，早期强度的空气含量塑化剂是由空气增塑剂的内容，如添加糖和钙塑化剂，空气含量没有增加，但如果是结合木钙塑化剂，空气含量显著增加。早强剂可增加其早强，与晨强剂改变程度、晨强剂用量、环境温度、养护条件、水泥品种等有关。对混凝土长期强度的影响并不一致。早强剂在合理的掺量范围内效果较好，但当掺量较大时，会对后期混凝土的强度和耐久性产生不利影响。

五、掺入早强剂、速凝剂及素混凝土室内试验效果

本标段内仰拱填充所使用的混凝土等级为C15, 混凝土配合比主要参数为：水胶比0.68，胶凝材料用量为275kg/m3，细骨料930kg/m3，粗骨料用量kg/m3，用水量188kg/m3，砂率48% ，粉煤灰掺量20%，减水剂掺量为0.4%，其具体的混凝土配合比见表1。

表一

加入早强剂和速凝剂后混凝土凝结时间见表二

                                                   表二

加入早强剂与速凝剂混凝土不同龄期立方体抗压强度见表三

表三

根据上述表二、表三的试验数据表明，掺入早强剂的仰拱填充的混凝土，凝结时间比填充混凝土略有提前，提高填充混凝土的早期强度，在配合比一致的情况下，早期强度可提高2.5倍，1天强度达到设计强度的50%，3天强度达到设计强度的80%，7天强度可达到设计强度，但是，对填充混凝土的后期28天强度没有显著增长。掺入速凝剂的填充混凝土，凝结时间较短。速凝剂掺入混凝土后，能使混凝土短时间凝结1h就可产生强度，1d强度提高2~3倍，但后期强度会有所下降，28d强度约为不掺时的80%~90%。

六、掺入早强剂、速凝剂的仰拱填充混凝土的现场施工效果

在施工配合比不变的情况下，塌落度达到设计的要求，运距一样的情况下进行施工。

在仰拱填充混凝土中掺入早强剂和速凝剂，早强剂可以在生产混凝土中加入，速凝剂由于凝结时间短，需在浇筑混凝土时加入，否则会凝结在罐车中。

在现场施工过程中，掺入早强剂的混凝土凝结时间和未掺的混凝土凝结时间差不多，工人施工起来可以按部就班进行施工，掺入早强剂的填充混凝土，表面平整，蜂窝麻面较少。

速凝剂掺入的施工方式必须在混凝土倒入浇筑面后，一边喷洒速凝剂，一边同时快速振捣混凝土，否则工人来不及振捣或振捣不足，混凝土就已经凝固，给填充混凝土施工带来不小的麻烦，同时混凝土表面不平整，蜂窝麻面较多，达不到设计规范的要求。

在仰拱填充混凝土拆模后，分别对加入速凝剂和早强剂的填充混凝土进行一天和两天取芯并进行强度检测，结果表明，掺入速凝剂的填充混凝土表面密实程度较低，蜂窝多，芯样出现断层和不连续；掺入早强剂的填充混凝土芯样连续、完整且密实。分别对掺入早强剂和掺入速凝剂的填充混凝土芯样进行强度检测（见表四）

混凝土芯样结果验证   表四

从表四的试验数据可以看出，掺入速凝剂的填充混凝土芯样1天强度达到设计强度的68%，掺入早强剂的填充混凝土1天强度达设计强度的52%，2天的芯样掺入早强剂的填充混凝土达到设计强度的74.%，2天的芯样掺入速凝剂的填充混凝土达到设计强度的69.3%，由此可以看出掺入早强剂比掺入速凝剂的填充混凝土2天强度高，1天强度低。

七、结论

综上所述，仰拱填充的混凝土中掺入早强剂和掺入速凝剂，1天达到行人要求，7天达到通车的要求。但是掺入速凝剂的填充混凝土会因速凝剂使混凝土不易施工，工人振捣不及时或振捣不足，导致混凝土成型拆模后，混凝土存在大量不密实现象，从而使成本增加；掺入早强剂的填充混凝土，不会因早强剂的掺入使混凝土施工难度加大，振捣充足，成型拆模后，混凝土表面密实。二者相比，掺入早强剂的仰拱填充的混凝土比掺入速凝剂的混凝土更能快速的施工。

参考文献：

姜骞, 刘加平, 杨斌,等. 早强外加剂和养护温度对混凝土早期性能的影响[J]. 新型建筑材料, 2020, 047(002):9-13.

GB/T 50080-2016  普通混凝土拌合物性能试验方法标准

GB 50119-2013   混凝土外加剂应用技术规范

GB 50204-2015   混凝土结构工程质量验收规范

GB 50164-2011   混凝土质量控制标准