CN111548094A - 一种抗渗混凝土及其配比方法 - Google Patents

Abstract

本发明申请公开了一种抗渗混凝土及其配比方法。该抗渗混凝土包括水泥，包括PⅡ型硅酸盐水泥，强度不低于42.5级；粗集料，包括5‑25mm连续级配碎石；细集料，包括天然河砂；掺合料，包括粉煤灰和矿粉；外加剂，包括减水率不低于25％、含固量不低于20％的减水剂；所述水泥、所述粗集料、所述细集料、所述掺合料和所述外加剂在水的作用下混合搅拌形成抗渗混凝土。本发明申请解决了常规的抗渗混凝土因自身材料配比导致的缝隙大、造价高、维护周期长而不适用于隧道工程中二次衬砌防水需求的技术问题。

Description

一种抗渗混凝土及其配比方法

技术领域

本发明申请涉及混凝土建筑施工领域，具体而言，涉及一种抗渗混凝土及 其配比方法。

背景技术

二次衬砌抗渗混凝土作为隧道防排水环节中的重要一环，其自身的性 能对隧道施工与防排水具有决定性影响。二次衬砌混凝土具有大体积、大 流动度、高抗渗性能、低强度的特点。目前在二衬抗渗混凝土中普遍使用 的微膨胀型防水剂存在单价高掺量大的问题，经济效益较差。且需要长时 间保湿养生，在隧道拱顶部分操作难度大，对施工进度影响较大。

使用传统防水剂配制抗渗混凝土虽能容易满足设计抗渗等级要求，但 低标号混凝土要满足56d电通量1000C指标存在不小困难。在集中拌合场 站中，同时存放使用减水剂、防水剂等多种类型外加剂对日常存放管理， 同时使用等带来了诸多不便，存在容易混淆使用等隐患。

发明内容

本发明申请的主要目的在于提供一种抗渗混凝土及其配比方法，以解 决常规的抗渗混凝土因自身材料配比导致的缝隙大、造价高、维护周期长 而不适用于隧道工程中二次衬砌防水需求的技术问题。

为了实现上述目的，根据本发明申请的一个方面，提供了一种抗渗混 凝土。

根据本发明申请的抗渗混凝土包括：

水泥，包括PⅡ型硅酸盐水泥，强度不低于42.5级；

粗集料，包括5-25mm连续级配碎石；

细集料，包括天然河砂；

掺合料，包括粉煤灰和矿粉；

外加剂，包括减水率不低于25％、含固量不低于20％的减水剂；

所述水泥、所述粗集料、所述细集料、所述掺合料和所述外加剂在水 的作用下混合搅拌形成抗渗混凝土。

进一步的，所述粉煤灰采用低钙F类I级粉煤灰，所述粉煤灰细度不 大于12％，烧失量不大于3％，需水量不大于100％，所述粉煤灰的三氧化 硫含量不大于3％。

进一步的，所述矿粉为不低于S95级的磨细矿粉渣。

进一步的，所述减水剂为聚羧酸高性能减水剂。

为了实现上述目的，根据本发明申请的另一方面，提供了一种抗渗混 凝土配比方法。

根据本发明申请的抗渗混凝土配比方法包括：配置强度计算、水胶比 计算、单位混凝土用水量确定、单位混凝土凝胶材料用量确定、砂率的确 定、粗集料和细集料的用量的确定以及单位混凝土外加剂的用量的确定；

其中，所述配置强度的计算，

当混凝土的设计强度小于C60时，计算公式为：

fcu，o≥fcu，k+1.645σ

式中fcu，o——混凝土配制强度，MPa；

fcu，k——混凝土立方体抗压强度标准值，这里取混凝土的设计强度 等级值，MPa；

σ——混凝土强度标准差，MPa。

当混凝土的设计强度不小于C60时，配制强度应按下式确定：

fcu，o≥1.15fcu，k

混凝土强度标准差σ应根据同类混凝土统计资料计算确定，其计算公 式如下：

式中fcu，i——统计周期内同一品种混凝土第i组试件的强度值，MPa；

mfcu——统计周期内同一品种混凝土n组试件的强度平均值，MPa；

n——统计周期内同品种混凝土试件的总组数。

进一步的，所述水胶比计算，当混凝土强度等级小于C60时，计算公 式为：

式中αa、αb——回归系数；

fb——胶凝材料28d胶砂抗压强度，可实测，MPa；

当胶凝材料28d抗压强度无实测值时，其值可按下式确定：

fb＝γf·γs·fce

式中γf、γs——粉煤灰影响系数和粒化高炉矿渣粉影响系数；

fce——水泥28d胶砂抗压强度，可实测，MPa。

进一步的，所述单位混凝土用水量确定中，掺外加剂时的混凝土用水 量计算公式为：

mwa＝mwo(1－β)

式中mwa——掺外加剂混凝土每立方米混凝土的用水量，kg；

mwo——未掺外加剂混凝土每立方米混凝土的用水量，kg；

β——外加剂的减水率，应经混凝土的试验确定，％。

进一步的，所述单位混凝土胶凝材料用量的确定。根据已选定的混凝 土用水量和水胶比(W/B)求出胶凝材料用量：

每立方米混凝土矿物掺合料用量(mfo)的确定：

mfo＝mbo·βf

式中βf——矿物掺合料掺量(％)。

进一步的，包括配比的调整，其中，

单位混凝土用水量和单位混凝土外加剂的用量，在试拌配合比的基础 上，根据确定的水胶比作调整；

单位混凝土胶凝材料用量以单位混凝土用水量乘以确定的胶水比计算 得出；

粗集料和细集料的用量根据单位混凝土用水量和单位混凝土胶凝材料 用量进行调整。

在本发明申请实施例中，采用重新进行混凝土材质设计的方式，通过 减水剂替代防水剂、利用粉煤灰和矿粉代替水泥，达到增加混凝土流动性、 改善混凝土密实性、减小内部孔隙，降低水化热同时降低成本的目的，从 而实现了增加混凝土抗渗性的技术效果，进而解决了常规的抗渗混凝土因 自身材料配比导致的缝隙大、造价高、维护周期长而不适用于隧道工程中 二次衬砌防水需求的技术问题。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明申请方案，下面将对本发 明申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施 例仅仅是本发明申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明 申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获 得的所有其他实施例，都应当属于本发明申请保护的范围。

需要说明的是，本发明申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、 “第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次 序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本 发明申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形， 意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方 法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包 括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤 或单元。

在本发明申请中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、 “后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、 “横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为方位或位置关系。这些术 语主要是为了更好地描述本发明申请及其实施例，并非用于限定所指示的 装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。

并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能 用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依 附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理 解这些术语在本发明申请中的具体含义。

此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”、 “套接”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式 构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒 介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于 本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明申请 中的具体含义。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明申请中的实施例及实施例 中的特征可以相互组合。下面将结合实施例来详细说明本发明申请。

二次衬砌抗渗混凝土作为隧道防排水环节中的重要一环，其自身的性 能对隧道施工与防排水具有决定性影响。目前在二衬抗渗混凝土中普遍使 用的微膨胀型防水剂存在单价高掺量大的问题，经济效益较差。且需要长 时间保湿养生，在隧道拱顶部分操作难度大，对施工进度影响较大。使用 传统防水剂配制抗渗混凝土虽能容易满足设计抗渗等级要求，但低标号混 凝土要满足56d电通量1000C指标存在不小困难。

因此需要提出一种使用高性能聚羧酸减水剂的抗渗混凝土，通过减水 作用减少游离水，改善内部空隙结构达到抗渗要求，并提高其流动性能。 另通过掺加粉煤灰与矿粉改善混凝土流动性，减小水化热，增加混凝土密 实性，提高其耐久性能，从而大幅降低成本。

本发明申请的技术方案提供了一种抗渗混凝土及其配比方法，该抗渗 混凝土为一种无防水剂的抗渗混凝土，通过使用高性能减水剂替代防水剂， 增加混凝土流动性的同时改善混凝土密实性，减少内部孔隙，改善内部孔 隙结构，使配置的抗渗混凝土满足设计要求；同时，复掺粉煤灰和矿粉等 量替代水泥，改善二次衬砌混凝土流动性，降低水化热，同时降低成本。

本发明申请提供的抗渗混凝土包括，水泥、粗集料、细集料、掺合料 和外加剂，所述水泥、所述粗集料、所述细集料、所述掺合料和所述外加 剂在水的作用下混合搅拌形成抗渗混凝土；其中所述水泥为PⅡ型硅酸盐 水泥，强度不低于42.5级；所述粗集料为5-25mm连续级配碎石；所述细 集料为天然河沙；所述掺合料包括粉煤灰和矿粉，所述粉煤灰采用低钙F 类I级粉煤灰，所述粉煤灰细度不大于12％，烧失量不大于3％，需水量不 大于100％，所述粉煤灰的三氧化硫含量不大于3％，所述矿粉为不低于S95 级的磨细矿粉渣；所述外加剂为减水率不低于25％、含固量不低于20％的 减水剂，优选的，所述减水剂为聚羧酸高性能减水剂。

具体的本发明申请提供的抗渗混凝土及其配比方法，选定A施工场地 进行信息的采集对比为例：

因本发明申请为高性能抗渗混凝土配合比设计，采用P.II型水泥，水 泥强度等级不低于42.5级，其各项指标应符合JTG/TF50-2011《公路桥涵 施工技术规范》表6.15.4中规定外，还应符合GB175-2007《通用硅酸盐水 泥》中要求。若推广至其他项目，则可根据实际情况综合考虑，但应遵循 以下原则：

①高性能抗渗混凝土所用水泥强度等级不低于42.5MPa，以保证混凝 土强度，特殊要求除外。

②宜选用标准稠度用水量较低的水泥，此时P.II水泥较P.O水泥有较 大优势。标准稠度用水量较低可保证抗渗混凝土能在较小的水胶比下具有 良好的工作性能，且较小的水胶比有利于提高其抗渗耐久性，降低水化热 有利于二次衬砌这种大结构混凝土施工，避免温缩裂缝。

1、水泥：PⅡ型硅酸盐水泥，强度等级不低于42.5级。水泥性能检测 数据如下所示：

水泥性能检验表

2、粗集料：5-25mm连续级配碎石。

粗集料宜选用质地均匀坚硬、粒型良好、级配合理且不得发生碱集料 反应的活性集料。采用(5-10)mm、(10-16)mm、(16-25)mm三级配 的方式组合形成连续级配，不得采用间断级配。碎石性能检测数据如下所 示：

碎石性能检验表

3、细集料：天然河砂。

细集料以应选用级配良好，质地均匀坚固、吸水率低、空隙率小、细 度模数在2.6-3.0之间的洁净天然河砂为宜。河沙性能数据如下表所示：

河砂性能检验表

检测项目	标准要求
		含泥量(％)	≤2.0
泥块含量(％)	≤0.5
		细度模数	2.6-3.0

4、掺合料

粉煤灰：采用低钙F类I级粉煤灰，且要求粉煤灰细度不大于12％， 烧失量不大于3％，需水量比不大于100％，三氧化硫含量不大于3％。粉煤 灰性能数据及矿粉的性能数据如下表所示：

粉煤灰性能检验表

矿粉：高性能混凝土所用优质磨细矿渣粉，其等级不低于 GB18046-2008《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》中的S95级。

矿粉性能检验表

检测项目	标准要求
		密度(㎏/m<sup>3</sup>)	≥2800
比表面积(㎡/㎏)	≥400
		氯离子(％)	≤0.02
烧失量(％)	≤3.0
		二氧化硫(％)	≤4.0
含水量(㎏/m3)	≤1.0
		流动度比(㎏/m3)	≥90
活性指数7d(％)	≥75
		活性指数28d(％)	≥95

5、外加剂

减水剂：聚羧酸高性能减水剂，减水率不低于25％，含固量不低于20％。

6、水

混凝土拌合用水其Ph值,氯离子含量，硫酸根离子含量必须满足要求。

本发明申请的技术方案在采用同种类型的碎石、河砂、粉煤灰、矿粉、 水泥的基础上，采用小掺量高性能聚羧酸减水剂替代传统防水剂，所提出 的无防水剂高性能抗渗混凝土单价为307.79元，本发明申请的开展研究前 采用的防水剂高性能抗渗混凝土单价为318.38元，每方混凝土单价相比可 直接降低10.59元。并减少了防水剂的采购、运输及管理间接成本。为项 目集中拌合解决了“一站双料”使用过程中存在，储料难、倒料频繁、交 差拌合麻烦的难题，杜绝混凝土集中拌合时会出现的用错外加剂的潜在隐 患，提升工程管理质量。

本发明申请的抗渗混凝土的配比方法，在具体的实施过程中，包括

1、混凝土配合比设计步骤包括配合比计算、试配和调整、施工配合比 的确定等。

(1)初步配合比计算

1)计算配制强度(fcu，o)。根据《普通混凝土配合比设计规程》(JGJ55 —2011)规定，混凝土配制强度应按下列规定确定：

①当混凝土的设计强度小于C60时，配制强度应按下式确定：

fcu，o≥fcu，k+1.645σ

式中fcu，o——混凝土配制强度，MPa；

fcu，k——混凝土立方体抗压强度标准值，这里取混凝土的设计强度 等级值，MPa；

σ——混凝土强度标准差，MPa。

②当混凝土的设计强度不小于C60时，配制强度应按下式确定：

fcu，o≥1.15fcu，k

混凝土强度标准差σ应根据同类混凝土统计资料计算确定，其计算公 式如下：

式中fcu，i——统计周期内同一品种混凝土第i组试件的强度值，MPa；

mfcu——统计周期内同一品种混凝土n组试件的强度平均值，MPa；

n——统计周期内同品种混凝土试件的总组数。

当具有近1个月～3个月的同一品种、同一强度等级混凝土的强度资 料，且试件组数不小于30时，其混凝土强度标准差σ应按上式进行计算。

对于强度等级不大于C30的混凝土，当混凝土强度标准差计算值不小 于3.0MPa时，应按混凝土强度标准差计算公式计算结果取值；当混凝土强 度标准差计算值小于3.0MPa时，应取3.0MPa。

对于强度等级大于C30且小于C60的混凝土，当混凝土强度标准差计 算值不小于4.0MPa时，应按混凝土强度标准差计算公式计算结果取值；当 混凝土强度标准差计算值小于4.0MPa时，应取4.0MPa。

当没有近期的同一品种、同一强度等级混凝土强度资料时，其强度标 准差σ可按如下的混凝土强度标准σ值差来进行取值。

混凝土强度标准差σ值

2)计算水胶比(W/B)。混凝土强度等级小于C60时，混凝土水胶比 应按下式计算：

式中αa、αb——回归系数，回归系数可采用如下回归系数αa和αb 选用表中的数据；

fb——胶凝材料28d胶砂抗压强度，可实测，MPa。

回归系数α_a和α_b选用表

当胶凝材料28d抗压强度(fb)无实测值时，其值可按下式确定：

fb＝γf·γs·fce

式中γf、γs——粉煤灰影响系数和粒化高炉矿渣粉影响系数，可选 用粉煤灰影响系数γf和粒化高炉矿渣粉影响系数γs中的数据；

fce——水泥28d胶砂抗压强度，可实测，MPa。

粉煤灰影响系数γ_f和粒化高炉矿渣粉影响系数γ_s

注：1.采用Ⅰ级、Ⅱ级粉煤灰宜取上限值；

2.采用S75级粒化高炉矿渣粉宜取下限值，采用S95级粒化高炉矿渣 粉宜取上限值，采用S105级粒化高炉矿渣粉宜取上限值加0.05；

3.当超出表中的掺量时，粉煤灰和粒化高炉矿渣粉影响系数应经试验 测定。

在确定fce值时，fce值可根据3d强度或快测强度推定28d强度关系式 得出。当无水泥28d抗压强度实测值时，其值可按下式确定：

fce＝γc·fce，g

式中γc——水泥强度等级值的富余系数(可按实际统计资料确定)； 当缺乏实际统计资料时，可选用如下水泥强度等级值的富余系数(γc)表 中的数据；

fce，g——水泥强度等级值，MPa。

水泥强度等级值的富余系数(γ_c)

3)每立方米混凝土用水量的确定。

①干硬性和塑性混凝土用水量的确定。

水胶比在0.40～0.80范围内时，根据粗集料的品种、粒径及施工要求 的混凝土拌合物稠度，其用水量可按如下干硬性混凝土的用水量(单位： kg/m3)以及塑性魂混凝土的用水量(单位：kg/m3)中的数据进行选取。

干硬性混凝土的用水量(单位：kg/m³)

塑性魂混凝土的用水量(单位：kg/m³)

②流动性和大流动性混凝土的用水量宜按下列步骤计算：

以表塑性魂混凝土的用水量(单位：kg/m3)数据中坍落度90mm的用 水量为基础，按坍落度每增大20mm用水量增加5kg，计算出未掺外加剂 时的混凝土用水量。当坍落度增大到180mm以上时，随坍落度的相应增加 的用水量可减少。

4)每立方米混凝土胶凝材料用量(mbo)的确定。根据已选定的混凝 土用水量mwo和水胶比(W/B)可求出胶凝材料用量：

每立方米混凝土矿物掺合料用量(mfo)的确定：

mfo＝mbo·βf

式中βf——矿物掺合料掺量(％)，矿物掺合料在混凝土中的掺量应 通过试验确定。采用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥时，钢筋混凝土和预应 力混凝土中矿物掺合料最大掺量宜分别符合下表的规定。对基础大体积混 凝土，粉煤灰、粒化高炉矿渣粉和复合掺合料的最大掺量可增加5％。采 用掺量大于30％的C类粉煤灰的混凝土应以实际使用的水泥和粉煤灰掺量 进行安定性检验。

钢筋混凝土中矿物掺合料最大掺量

预应力混凝土中矿物掺合料最大掺量

每立方米混凝土水泥用量(mco)的确定：

mco＝mbo－mfo

为保证混凝土的耐久性，由以上计算得出的胶凝材料用量还要满足有 关规定的最小胶凝材料用量的要求，如算得的胶凝材料用量少于规定的最 小胶凝材料用量，则应取规定的最小胶凝材料用量值。

5)砂率的确定。砂率可以根据以砂填充石子空隙，并稍有富余，以拨 开石子的原则来确定。根据此原则可列出砂率计算公式如下：

V′_so＝V′_goP′

式中βs——砂率，％；

mso，mgo——每立方米混凝土中砂及石子用量，kg；

V'so，V'go——每立方米混凝土中砂及石子松散体积，其中V'so＝ V'goP'，m3；

ρ'so，ρ'go——砂和石子堆积密度，kg/m3；

P′——石子空隙率，％；

β——砂浆剩余系数(一般取1.1～1.4)。

6)粗集料和细集料用量的确定。

①当采用质量法时，应按下列公式计算：

式中mco——每立方米混凝土的水泥用量，kg；

mfo——每立方米混凝土的矿物掺合料用量，kg；

mgo——每立方米混凝土的粗集料用量，kg；

mso——每立方米混凝土的细集料用量，kg；

mwo——每立方米混凝土的用水量，kg；

mcp——每立方米混凝土拌合物的假定质量(其值可取2350～2450kg)， kg；

βs——砂率，％。

②当采用体积法时，应按下列公式计算：

式中ρc——水泥密度(可取2900～3100kg/m3)，kg/m3；

ρf——矿物掺合料密度，kg/m3；

ρ′g——粗集料的表观密度，kg/m3；

ρ′s——细集料的表观密度，kg/m3；

ρw——水的密度(可取1000kg/m3)，kg/m3；

α——混凝土的含气量百分数(在不使用引气型外加剂时，α可取1)。

粗集料和细集料的表观密度ρg与ρs应按现行行业标准《普通混凝土 用砂、石质量及检验方法标准》(JGJ52—2006)规定的方法测定。

7)每立方米混凝土外加剂用量(mao)的确定。每立方米混凝土外加 剂用量(mao)应按下列计算：

mao＝mbo·βa

式中mao——计算配合比每立方米混凝土中外加剂用量，kg/m3；

mbo——计算配合比每立方米混凝土中胶凝材料用量，kg/m3；

βa——外加剂掺量，％，应经混凝土试验确定。

(2)配合比的试配、调整与确定

1)配合比的试配、调整。以上求出的各材料用量，是借助于一些经验 公式和数据计算出来的，或是利用经验资料查得的，因而不一定符合实际 情况，必须通过试拌调整，直到混凝土拌合物的和易性符合要求为止，然 后提出供检验混凝土强度用的基准配合比。

2)配合比的确定。由试验得出的各胶水比值时的混凝土强度，用作图 法或计算求出与fcu，o相对应的胶水比值，并按下列原则确定每立方米混 凝土的材料用量：

3)混凝土表观密度的校正。其步骤如下：

①计算出混凝土的计算表观密度值(ρc，c)：

ρc，c＝mc+mf+mg+ms+mw

②将混凝土的实测表观密度值(ρc，t)除以ρc，c得出校正系数δ， 即

③当ρc，t与ρc，c之差的绝对值不超过ρc，c的2％时，由以上定 出的配合比，即为确定的设计配合比；若二者之差超过2％时，则要将已 定出的混凝土配合比中每项材料用量均乘以校正系数δ，即为最终定出的 设计配合比。

(3)施工配合比

设计配合比，是以干燥材料为基准的，而工地存放的砂、石材料都含 有一定的水分。所以现场材料的实际称量应按工地砂、石的含水情况进行 修正，修正后的配合比，叫做施工配合比。

现假定工地测出的砂的含水率为a％、石子的含水率为b％，则将上述 设计配合比换算为施工配合比，其材料的称量应为：

水泥：m′_c＝m_c(kg)

砂：m′_s＝m_s(1+a％)(kg)

石子：m′_g＝m_g(1+b％)(kg)

水：m′_w＝m_w－m_s×a％－m_g×b％(kg)

矿物掺合料：m′_f＝m_f(kg)

2、施工相关要求

2.1性能指标：28d抗压强度、抗渗等级、抗氯离子渗透电通量等指标 满足设计要求。

2.2和易性：坍落度、扩展度、2h内新拌混凝土坍落度损失等指标满 足设计要求。

3、施工质量检查

3.1水泥胶砂抗压、抗折强度试验

依据GB/T17671-1999《水泥胶砂强度检验方法(ISO法)》，成型 40mmx40mmx160mm胶砂试件，按标准养护至规定龄期，进行胶砂抗折抗 压强度试验。

3.2水泥混凝土坍落度试验

依据JTGE30-2005《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》，对新拌 混凝土进行坍落度试验。将坍落度筒放置事先准备好的平板上，并分三次 将拌合料转入坍落度筒中，沿螺线形均匀插捣25次，顶层插捣完成后，清 除多余混凝土，抹平筒口。将坍落度筒垂直提起，放置一旁，用钢尺量取 试样顶面最高点的距离，即为该混凝土拌合物的坍落度，精确至1mm。

3.3水泥混凝土抗压强度试验

依据JTGE30-2005《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》，成型150mmX150mmX150mm试件，按要求进行拆模养护，至规定龄期后取出， 选用2000型压力机对每组试件进行抗压试验，结果精确至0.01MPa。

混凝土立方体抗压强度按下式计算：

cu＝F/A

cu——混凝土立方体抗压强度(MPa)

F——极限荷载(N)

A——受压面积(mm2)

3.4水泥混凝土抗渗性能试验

依据JTGE30-2005《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》,按要求成 型试件养护至规定龄期，将密封好的试件安装在抗渗仪上，试验时水压从 0.1MPa开始加压，每隔8h增加0.1MPa水压，并随时观察试件端面渗水情 况。一直加压到6个试件中有3个试件表面出现渗水，记下此时水压力， 即可停止试验。

P＝10H-1

式中：P——混凝土抗渗等级

H——第三个试件顶面开始出现渗水时的压力(MPa)

3.5水泥混凝土渗水高度试验

依据JTGE30-2005《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》,按要求成 型试件养护至规定龄期，取出后密封放置在抗渗仪上，恒压0.8±0.05MPa， 持续24h后停止试验，取出试样。用压力机将试件沿纵断面劈裂成两半， 量取10个渗水高度，取平均值为该试件的渗水高度，将六个试件的渗水高 度作为该试件的平均渗水高度，试验结果精确至1mm。

3.6水泥混凝土抗氯离子渗透电通量试验

按照要求成型直径100mm，高50mm的圆柱体试件，在标准条件下养 护56d.到龄期后取出进行真空饱水，达到要求后放置在标准夹具上，通过 0.3mol/L的NaOH溶液和质量浓度3.0％的NaCl溶液给混凝土试件施加60V 的直流电，通电6h，每隔30min记录一次电流值。试验结束后，绘制电流 与时间的关系图，对曲线面积积分，得到试验6h通过的电通量(C)。

A施工场地施工现场实施效果

根据已有试验数据，对提出的无防水剂抗渗混凝土配合比进行现场施 工验证。根据集中拌和站原材料含水量等情况对施工配合比作出调整。对 梧柳项目六付隧道YK103+122-YK103+134二次衬砌段进行无防水剂抗渗 混凝土浇筑。

A施工场地现场施工所采用试验室配合比

在实际现场施工中，对混凝土坍落度根据设计要求及现场试验情况及 时做出调整。在混凝土搅拌、运输、现场浇筑及振捣成型、拆模养生等阶 段并未作出特殊要求，相应工序均按照防水剂抗渗混凝土浇筑时正常进行。 在拆模后，YK103+122-YK103+134段二次衬砌外观质量良好，相比防水剂 混凝土水纹明显减少。现场同养及表养抗压试件7d和28d抗压强度满足要 求，其抗渗性能同样满足要求。同时其电通量指标亦满足要求。在技术性能上均满足各项指标要求。

在本发明申请实施例中，采用重新进行混凝土材质设计的方式，通过 减水剂替代防水剂、利用粉煤灰和矿粉代替水泥，达到增加混凝土流动性、 改善混凝土密实性、减小内部孔隙，降低水化热同时降低成本的目的，从 而实现了增加混凝土抗渗性的技术效果，进而解决了常规的抗渗混凝土因 自身材料配比导致的缝隙大、造价高、维护周期长而不适用于隧道工程中 二次衬砌防水需求的技术问题

以上所述仅为本发明申请的优选实施例而已，并不用于限制本发明申 请，对于本领域的技术人员来说，本发明申请可以有各种更改和变化。凡 在本发明申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等， 均应包含在本发明申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种抗渗混凝土，其特征在于，包括：

水泥，包括PⅡ型硅酸盐水泥，强度不低于42.5级；

粗集料，包括5-25mm连续级配碎石；

细集料，包括天然河砂；

掺合料，包括粉煤灰和矿粉；

外加剂，包括减水率不低于25％、含固量不低于20％的减水剂；

所述水泥、所述粗集料、所述细集料、所述掺合料和所述外加剂在水的作用下混合搅拌形成抗渗混凝土。

2.根据权利要求1所述的抗渗混凝土，其特征在于，所述粉煤灰采用低钙F类I级粉煤灰，所述粉煤灰细度不大于12％，烧失量不大于3％，需水量不大于100％，所述粉煤灰的三氧化硫含量不大于3％。

3.根据权利要求2所述的抗渗混凝土，其特征在于，所述矿粉为不低于S95级的磨细矿粉渣。

4.根据权利要求1所述的抗渗混凝土，其特征在于，所述减水剂为聚羧酸高性能减水剂。

5.一种抗渗混凝土配比方法，其特征在于，包括配置强度计算、水胶比计算、单位混凝土用水量确定、单位混凝土凝胶材料用量确定、砂率的确定、粗集料和细集料的用量的确定以及单位混凝土外加剂的用量的确定；

其中，所述配置强度的计算，

当混凝土的设计强度小于C60时，计算公式为：

fcu，o≥fcu，k+1.645σ

式中fcu，o——混凝土配制强度，MPa；

fcu，k——混凝土立方体抗压强度标准值，这里取混凝土的设计强度等级值，MPa；

σ——混凝土强度标准差，MPa；

当混凝土的设计强度不小于C60时，配制强度应按下式确定：

fcu，o≥1.15fcu，k

混凝土强度标准差σ应根据同类混凝土统计资料计算确定，其计算公式如下：

式中fcu，i——统计周期内同一品种混凝土第i组试件的强度值，MPa；

mfcu——统计周期内同一品种混凝土n组试件的强度平均值，MPa；

n——统计周期内同品种混凝土试件的总组数。

6.根据权利要求5所述的抗渗混凝土配比方法，其特征在于，所述水胶比计算，当混凝土强度等级小于C60时，计算公式为：

式中αa、αb——回归系数；

fb——胶凝材料28d胶砂抗压强度，可实测，MPa；

当胶凝材料28d抗压强度无实测值时，其值可按下式确定：

fb＝γf·γs·fce

式中γf、γs——粉煤灰影响系数和粒化高炉矿渣粉影响系数；

fce——水泥28d胶砂抗压强度，可实测，MPa。

7.根据权利要求5所述的抗渗混凝土配比方法，其特征在于，所述单位混凝土用水量确定中，掺外加剂时的混凝土用水量计算公式为：

mwa＝mwo(1－β)

式中mwa——掺外加剂混凝土每立方米混凝土的用水量，kg；

mwo——未掺外加剂混凝土每立方米混凝土的用水量，kg；

β——外加剂的减水率，应经混凝土的试验确定，％。

8.根据权利要求7所述的抗渗混凝土配比方法，其特征在于，

所述单位混凝土胶凝材料用量的确定；

根据已选定的混凝土用水量和水胶比(W/B)求出胶凝材料用量：

每立方米混凝土矿物掺合料用量(mfo)的确定：

mfo＝mbo·βf

式中βf——矿物掺合料掺量(％)。

9.根据权利要求5所述的抗渗混凝土配比方法，其特征在于，包括配比的调整，其中，

单位混凝土用水量和单位混凝土外加剂的用量，在试拌配合比的基础上，根据确定的水胶比作调整；

单位混凝土胶凝材料用量以单位混凝土用水量乘以确定的胶水比计算得出；

粗集料和细集料的用量根据单位混凝土用水量和单位混凝土胶凝材料用量进行调整。