4.贯入法检测喷射混凝土早期强度研究报告

4.贯入法检测喷射混凝土早期强度研究报告

贯入法检测隧道喷射混凝土早期强度专用曲线建立及《检测技术规程》制项目研究报告

一、用途

《铁路隧道工程施工质量验收标》、《客运专线铁路隧道工程施工质量验收暂行标准》规定，“喷射混凝土的早期（1d）强度必须符合设计要求”，“采用贯入法或拔出法检测”。铁建设［2007］88号文发布的《铁路隧道设计施工有关标准补充规定》规定，“隧道支护喷射混凝土的强度等级不应低于C25，24小时强度不应低于10MPa”。

国家铁路建设重点工程之一湘桂铁路扩改工程，XG-4、XG-5标段，隧道14座/13955延长米，均为双线隧道。喷射混凝土初期支护是保证围岩稳定，保证施工安全的重要措施之一。

为了加强隧道初期支护喷射混凝土1d强度控制、落实验标要求，课题组开展了“贯入法检测道喷射混凝土早期强度”的研究。

二、国内检测技术现状

拔出法检测，铁道部已有《混凝土强度后装拔出法试验方法》

TB/T2298.2～1991。经应用，由于隧道初支喷射混凝土表面不平整、粗糙，早期强度低等特点，现场表面打磨困难、钻孔及孔内切槽难以达到测试条件，拉拔杆安装与基座难以垂直，造成测试数据过于偏离实际。拔出法操作较复杂，部件多，须多人操作。实践证明拔出法不适用于隧道喷射混凝土早期测强。

建设部有《贯入法检测砌筑砂浆抗压强度技术规程》JGJ/T136-2001。由于测针小，冲击功能低，不能满足喷射混凝土早期测强要求。

调查发现国内有HQG-1000型混凝土强度检测仪（贯入检测仪，仿欧技术）生产，但尚未形成标准。国内无国家或行业标准试验方法或规程，更无适用于喷射混凝土现场检测强度换算曲线可依靠。

采用HQG-1000型混凝土强度检测仪，开发隧道喷射混凝土早期强度检测技术，成为课题组的主攻目标。

三、关健技术研究及成果

1.喷射混凝土早期测强曲线的建立

1.1HQG-1000型混凝土强度检测仪主要技术性能参数：

1）仪器贯入力：1000N

2）工作冲程：20mm

3）测钉直径：3.5mm

4）测钉长度：30.5mm

5）钉尖锥角：45°

1.2HQG-1000型混凝土强度检测仪工作原理

混凝土拌合物中水泥颗粒随着时间发展，产生凝胶、结晶，强度逐断得到增长，敌御外物侵入阻力增强。HQG-1000型混凝土强度检测仪采用压缩弹簧加载，把钢制测钉贯入混凝土中。因贯入深度与混凝土强度相关，即可根据测钉贯入深度来推定混凝土强度。

1.3贯入深度—强度关系曲线建立条件选择

1）检测手段为HQG-1000型检测仪。

2）比对试验对象为同喷射混凝土结构相当的能直接进行抗压强度试验的150×150×150mm立方体试件或100×100×100mm立方体试件及喷射混凝土大板切割试件。

3）比对试验试件制作：

使用原材料：选用施工用兴安海螺牌P .O42.5水泥、中级河砂（细度模数2.9）、5～10mm 级石灰岩碎石、分别使用山西凯迪KD-5型速凝剂、KDSP-1早强减水剂、北京建科ANS 速凝剂、AN4000减水剂。

配合比（㎏/m 3）：

水泥413;砂865;碎石937;减水剂3.3（掺量0.8%）;速凝剂20.6（掺量5%）;水165。

胶骨比：1：4.36；水灰（胶）比0.40；砂率0.48；初坍落度130mm ；初凝时间4min40s ；终凝时间9min10s 。

室内立方体试件制作：

试验混凝土搅拌为搅拌机机械搅拌。加料顺序：

砂+碎石 水泥 水 减水剂 速凝

剂 出机

拌20s 拌拌拌

拌

20s

20s 20s

20s

混凝土出机后，立即快速装模，振实、抹平。从拌合物加入速凝剂起到试件表面抹平，必须在3分钟之内完成。

试件制作数量：分批分次进行，每次不少于18块。

试件拆模时间：2小时，拆模后覆盖潮湿养护，待检。

大板试件，是在隧道喷射混凝土作业区，喷制大板，大板尺寸约30cm×45cm×15cm。喷制大板时，混凝土喷满后立即抹平表面。大板试块5小时左右移入试验室，待检。

1.4比对试验

1.4.1室内试件试验步骤

1）将一批同时成型待检试块，随机分组，每三块一组。成型后10～12小时开始试验，每隔3小时检测一次，每次3块。

2）将一个试块两侧面受压，予压在压力机上。对另两个侧面进行贯入试验。一个侧面布置测点3个，另一个侧面布置测点4个共7个测点。测点距试块边缘距离不小于3cm，每测点间距离不小于3cm。

3）对每个测点进行贯入试验，用专用测深仪对测点贯入坑进行贯入深度量测，精度到0.01mm。

4）对试块7个贯入试验点贯入深度值中舍去一个最大值，舍去一个最小值，取剩余5点贯入深度平均值作为该试件贯入深度的代表值。

5）贯入试验后，立即试压，得出该试件抗压强度。

6）一个试件的贯入深度代表值与抗压强度为一组比对数据。

7）每一次检测时间，分别测得三个试件的比对数据。

8）按上（2）～（6）步骤分别测得各次检测时间的三组比对数据。由于试块抗压强度随时间的增长，即可测得不同抗压强度与相应贯入深度比对数据。

1.4.2室外喷射混凝土大板试件试验步骤

1）将大板试件等分三段，分为三个测区、编号。

2）喷射成型15小时左右，在三个测区分别用φ100mm钻头钻孔取芯，切割成φ100×100圆柱试块，共3块，与大板一起覆盖养护至24小时。

3）大板成型24小时，对大板三个测区分别进行贯入试验，每区7个测点，用专用测深计量测贯入坑贯入深度。舍去每个测区7个测点贯入深度值中的最大值与最小值，取剩余5个测点