2013年第一批太原市企业技术创新项目，主要从重点企业及市级以上企业技术中心选择，包括：装备制造、新材料、高新技术产业、节能新技术、新产品、新工艺研发运用、产学研合作等。

朔州隧道地处山西省雁门关境内，全长11299米，为双线特长隧道，共设计进、出口和4个斜井辅助施工，该隧道施工中应用“大掺量粉煤灰混凝土隧道仰拱、二衬材料技术”共设计用混凝土247396.1m3。

立项理由：为提高隧道高性能混凝土耐久性质量，节约施工成本，在朔州隧道混凝土施工中应用“大掺量粉煤灰混凝土隧道仰拱、二衬材料技术”。

粉煤灰作为一种工业废料，资源丰富、价格低廉，且含有大量的活性成分，是现代混凝土中非常重要的一个组分。优质粉煤灰合理地应用于混凝土中，不但能部分代替水泥，节省工程造价，而且，改善和提高混凝土的性能，是高性能混凝土中的理想掺和料。为达到混凝土的高耐久性，用粉煤灰来配制高性能混凝土，其作用机理及其对提高混凝土的工作性强度、耐久性（抗渗性、抗冻性、抗碳化性等）具有良好的优越性。

实施方案：建立集中搅拌站，标准实验室。通过优化设计，混凝土配合比优化设计，提高混凝土强度和耐久性。强度、和易性、龄期的徐变均小于普通混凝土、提高抗碳化性能、减少钢筋锈蚀、可使混凝土水化热下降，可以有效防止混凝土产生温度裂缝。粉煤灰对有效抑制混凝土碱-集料反应的作用，降低混凝土的碱度。尤其是朔州隧道地处高寒区，随着粉煤灰掺量的增加，抗冻性下降的幅度也越大。随着龄期的增长，其抗冻性下降的幅度大大缩小。可提高渗性能、抗腐蚀性能，粉煤灰的掺入可以有效减小其粘度，有利于混凝土的泵送施工。

一是混凝土制备，(1)中心试验室发给搅拌站混凝土配合比通知单下料，严格控制混凝土的配料顺序，确保配料顺序准确无误。(2)对搅拌站微机控制系统及自动计量系统要严格认真监控，要经常检查其工作状况是否正常。投料时要确保原材料品种使用无误，计量允许偏差不得超过下列规定：水泥、掺合料、水为±1％；粗细骨料为±2％；外加剂为±1％。(3)严格控制水灰比，技术部(试验室)要定时进行砂石含水率的检测，每班不得少于4次，发现砂石含水率变化时应及时调整配合比并及时通知控制室。(4)混凝土搅拌采用湿拌搅拌方式，严格控制混凝土的搅拌时间，水泥、砂、掺合物、水、外加剂投料后在搅拌机搅拌90s，投石后再搅拌60s，然后装入搅拌车内再搅拌60s。要控制好三个搅拌阶段的时间衔接。(5)搅拌站必须储备足够材料数量以保证后续供应。

二是混凝土运输，(1)混凝土搅拌运输车采用8m3搅拌车。装料前应冲洗拌筒，并清除筒内积水后方能装料。混凝土出厂前必须经质检员检查合格后才能签证放行。(2)运输途中拌筒以1 ~ 3r／min速度进行搅动。(3)搅拌车到达现场卸料前应使拌筒以8 ~ 12r／min转1 ~ 2min，然后再进行反转卸料。(4)混凝土搅拌车到达工地卸料前，如检查发现混凝土的和易性、塌落度不符合要求，需进行处理时，应由搅拌站驻现场技术代表和现场试验员进行处理，如需加外加剂，添加后要快速搅拌3min才能卸料。如达到初凝时间，该车混凝土应作报废处理。(5)必须按发货单注明的工程名称、部位、混凝土强度等级，及时、准确地运送到施工现场，搅拌车运送频率和运送时间必须符合施工要求。(6)混凝土在运送途中及至施工现场均严禁加水。

三是抽样检测，现场抽样必须按规定进行。在混凝土搅拌车卸料约1／4 ~ 3／4之间取样，装入试模，人工捣拌，在初凝前抹平，并用湿麻包覆盖，第二天进行保养。每根钢管柱每次浇筑均应取样，取样数量为2组，测取7d，28d的抗压强度。混凝土搅拌车出站前和卸料前塌落度抽检每柱不少于2次，塌落度损失不应大于20mm。

四是混凝土浇筑，(1)混凝土浇筑前施工现场应做好各种准备工作。搭设施工操作平台，检查塔吊及泵机的工作状况，料斗和振动器的使用情况。在钢管柱内悬挂钢串筒和钢爬梯，钢串筒及接料斗需在安装前在柱外淋水润湿。混凝土浇筑前对钢管孔底进行清理，清除杂物及存在孔内的积水。(2)混凝土的任务单上必须写明工程名称、地点、部位、数量、混凝土各项技术要求(强度等级、塌落度、缓凝时间等)、交接班搭接要求，连同混凝土施工配合比通知单一起下达。(3)混凝土运输车供料必须满足要求。(4)在搅拌站、浇筑现场和运输车辆之间应有可靠的通讯联络设备。(5)施工现场必须备足抽检试模。(6)混凝土的浇筑采用输送泵机泵送，混凝土浇筑时，为保证下料自由高度H≤2m，必须利用钢串筒或导管投料。(7)混凝土应分层浇注，分层振捣，分层厚度应≤50cm，振捣采用插入式高频振动器。振动时应快插慢拔，插点沿梅花型振捣，逐点移动，不可漏振。振动时间每点控制在20—30s。以混凝土表面已呈现浮浆及石子不再沉落，不冒出气泡为止。(8)为了更好地控制高频振动器按梅花点位置准确下振，保证振动均匀，操作人员应用拉绳控制振动棒，操作人员须进入仓内操作时，必须悬挂钢爬梯上落，必须系安全带施工。(9)当混凝土浇注至内环肋板位置时，必须停止浇注，并沿内环肋板方向加强振动，使混凝土内气泡通过内环肋板排气孔排出，防止内环肋板下气泡聚集使混凝土在内环肋板下产生空鼓现象。(10)浇筑混凝土应连续进行，不得中断，如出现间歇时间，则应在前层混凝土初凝前将次层混凝土浇筑完毕。(11)混凝土施工前，应召开有关混凝土生产、现场施工的岗位负责人及主要操作人员参加的技术交底会议，确保严格按上述施工工艺要求进行施工。

五是混凝土养护，高性能混凝土施工时，基本不泌水，混凝土浇筑后必须立即采取措施防止水分蒸发造成表面开裂，高性能混凝土的配合比中，水胶比低，用水量少，从水泥水化角度看，更需要采取良好的保养手段。因此，在混凝土施工完毕后，即用湿麻包覆盖混凝土面，混凝土终凝前，每半小时用人工淋湿麻包袋(视温度而定)，保持麻包袋呈饱和水状态。混凝土终凝后，完成面仍盖麻包袋并淋水养护，直至上一层混凝土浇筑前。

六是混凝土的泵送，(1)泵机型号及性能应满足泵送高度的要求。(2)泵送前应对泵机进行试运转，达到泵机技术说明书中可工作状态的性能。(3)泵管布置应按照泵送先远后近，在浇筑中逐渐拆管的原则。(4)泵送混凝土前，应先泵送清水，达到湿润和清洁管道的目的，然后泵送与混凝土配合比相同的水泥砂浆，润滑管道后即可泵送混凝土。清水及泵送砂浆均应泵在钢管柱外排除。(5)泵送初始时，应慢速泵送，油压变化应在允许范围内，待泵送顺利时，再用正常速度进行泵送。(6)泵送宜连续作业，当混凝土供应不及时时，应降低泵送速度，如因意外需暂停泵送时，应采取倒泵措施。(7)在高温季节泵送，宜用湿麻包袋覆盖泵管，并定时淋水降温，以降低混凝土入模温度。(8)混凝土泵送结束后，应及时彻底清洗搅拌车、泵机、输送管道、布料杆、吊斗、串筒等。

粉煤灰混凝土应具备的性能是：在新拌状态有良好的工作性，即高流动性而不离析、不泌水，以使成型均匀、密实，水化硬化早期的沉降收缩和水化收缩小，温升低，硬化过程干缩小，以达到无初始裂缝，硬化后的渗透性低。

粉煤灰对混凝土性能的改变可分为三个阶段： 1、新拌混凝土阶段: 影响混凝土的凝结时间，改善和易性，改变流变性质，提高可泵性等；2、.硬化中的混凝土阶段: 调节硬化过程，降低水化热； 3、.硬化后的混凝土阶段: 提高后期强度，提高各项耐久性，如抗渗性、抗硫酸盐侵蚀性，抑制碱—集料反应等。

技术经济指标：设计用混凝土247396.1m3，粉煤灰用量27554.87t，每立方混凝土掺粉煤灰用量91~126kg，粉煤灰与水泥差价为253元/吨，可节约工程成本6971382.11元。