葉飛，王堅，田崇明，何彪，趙猛，王慶龍，韓鑫

(1.長安大學(xué)公路學(xué)院，陜西西安，710064；2.云南臘滿高速公路有限公司，云南西雙版納，666300)

隨著隧道修建規(guī)模和復(fù)雜性不斷增加，隧道施工中遇到的問題也越來越嚴(yán)峻，復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境和地下水滲漏所帶來的隧道危重病害和結(jié)構(gòu)安全問題已日趨嚴(yán)重[1]。據(jù)統(tǒng)計，我國有近1/3的鐵路、公路以及地鐵隧道存在滲漏水病害[2]，其中70%的隧道滲漏水是由排水管堵塞所引起。排水管一旦堵塞失效，容易導(dǎo)致襯砌背后水壓增大，支護結(jié)構(gòu)劣化損裂、失穩(wěn)甚至剝落，嚴(yán)重影響隧道壽命和運營安全[3]。

隧道排水系統(tǒng)結(jié)晶堵塞過程復(fù)雜。針對結(jié)晶體來源問題，WU 等[4]提出隧道內(nèi)白色結(jié)晶體主要來自圍巖中的細(xì)粒級碳酸鈣；RINDER 等[5-7]發(fā)現(xiàn)隧道排水管中的鈣來源于混凝土；郭小雄[8]利用掃描電鏡(SEM)等方法對隧道管道中的結(jié)晶體進(jìn)行了成分檢定，其結(jié)果也表明結(jié)晶體中的鈣來源于隧道噴射混凝土。通常噴射混凝土總孔隙率的典型值在15%～20%之間[9]，地下水在噴射混凝土中滲流易使其孔隙通道擴張并延展，導(dǎo)致混凝土中的鈣進(jìn)一步流失。因此，進(jìn)行噴射混凝土配合比的優(yōu)化設(shè)計，提高噴射混凝土的抗?jié)B性，減少Ca(OH)2的溶出，能從根源上防治隧道結(jié)晶病害。速凝劑和減水劑直接影響噴射混凝土的孔隙結(jié)構(gòu)和滲透性能。速凝劑具有提高噴射混凝土的強度和抗?jié)B性、降低混凝土堿骨料反應(yīng)風(fēng)險等作用[10-12]。陳懷成等[13]研究了減水劑對水化硅酸鈣的影響，結(jié)果表明減水劑能減小水化硅酸鈣顆粒尺寸，增大其聚合度，同時加快水泥水化進(jìn)程?？梢?，速凝劑和減水劑的摻入對解決噴射混凝土中鈣流失結(jié)晶問題尤為重要。粉煤灰可有效填充混凝土內(nèi)部空隙，提高混凝土的抗?jié)B性。方坤河[14]對粉煤灰摻量為20%～30%的筑壩碾壓混凝土的性能進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，高摻粉煤灰混凝土能滿足水工大體積內(nèi)部混凝土的抗?jié)B要求；丁莎等[15]對粉煤灰混凝土的微觀研究表明，隨著粉煤灰摻量增大，混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)變得致密，并得出粉煤灰的最佳摻量為20%；魏風(fēng)艷等[16]研究了粉煤灰對堿-硅灰反應(yīng)(ASR)的抑制作用，提出粉煤灰可以增強C-S-H凝膠的固堿能力；陳濤[17]提出粉煤灰摻量過高會影響噴射混凝土凝結(jié)時間；張露晨等[18]提出單摻粉煤灰會降低速凝劑對混凝土的促凝效果。若將大摻量粉煤灰應(yīng)用于隧道噴射混凝土中，會帶來混凝土早期強度低、強度增長緩慢等問題，一般通過混合摻入減水劑、降低水灰比等措施，縮短混凝土凝結(jié)時間，以減弱粉煤灰的緩凝影響[19]。硅灰具有與粉煤灰類似的混凝土改性效應(yīng)。摻入硅灰能使混凝土具有抗沖磨、抗?jié)B透等優(yōu)異性能[20]。硅灰的“成核”作用可為水泥水化產(chǎn)物提供成核位點，加快水泥的早期水化[21]。李建權(quán)等[22]通過硅灰改性水泥試驗開展了水泥漿體微觀結(jié)構(gòu)的研究，提出硅灰的摻入可以堵塞漿體的內(nèi)部孔隙，降低孔隙率。針對硅灰和粉煤灰雙摻混凝土的性能特點，丁鵬等[23]提出硅灰可以彌補粉煤灰對于噴射混凝土早期強度的損失，當(dāng)二者按最優(yōu)比混摻時，可以充分發(fā)揮各自優(yōu)點，提升噴射混凝土的綜合性能。

綜上分析，隧道結(jié)晶病害與噴射混凝土的滲透性以及水泥水化進(jìn)程關(guān)系密切，通過對噴射混凝土配合比的優(yōu)化，增強其抗?jié)B性能，進(jìn)而可對隧道結(jié)晶病害起到防治作用。本文采用自制滲流結(jié)晶試驗?zāi)Ｐ蛠砟M地下水在隧道噴射混凝土中的滲流結(jié)晶過程；通過滲流水中Ca2+濃度來評價滲流結(jié)晶程度；同時對影響混凝土滲透性和水泥水化進(jìn)程的5 個主要因素(混凝土基本配合比、速凝劑、硅灰、粉煤灰和減水劑)開展試驗研究。

1 隧道結(jié)晶情況現(xiàn)場調(diào)研

依托隧道工程地處云南原始森林區(qū)，隧道全長3 285.11 m，最大埋深288 m，有豐富的地下水補給和穩(wěn)定的地下徑流，隧道預(yù)測涌水量為95 m3/d，其噴射混凝土施工配合比，即水泥、砂、碎石和水的質(zhì)量比為456:873:775:196。2018年8月，隧道排水管中出現(xiàn)結(jié)晶體淤積現(xiàn)象，多處排水管直接被結(jié)晶體堵塞，如圖1所示。

圖1 排水管結(jié)晶堵塞Fig.1 Scaling and clogging in drainpipe

課題組針對隧道圍巖地質(zhì)條件、滲漏水及結(jié)晶情況等方面進(jìn)行了現(xiàn)場調(diào)研，并對隧道結(jié)晶段落進(jìn)行了統(tǒng)計，按照結(jié)晶量將結(jié)晶情況分成3種類型，分別為大量結(jié)晶、較多結(jié)晶和少量結(jié)晶型；按照滲水量將滲水情況分成3種類型，分別為微量滲水、少量滲水和較大滲水型。表1所示為隧道進(jìn)口結(jié)晶體段落調(diào)研統(tǒng)計情況。

表1 隧道進(jìn)口結(jié)晶段落匯總Table 1 Statistics of tunnel entrance crystallization section 長度/m

在隧道單線總長度5 400 m范圍內(nèi)，結(jié)晶段落達(dá)940 m，占比17.4%，其中大量、較多結(jié)晶類型占總結(jié)晶段落的81%；微、少量滲水類型占總結(jié)晶段落的74%。隧道結(jié)晶情況以大量結(jié)晶和微少量滲水類型為主導(dǎo)，結(jié)晶量與滲水量之間存在一定的聯(lián)系；結(jié)晶體生成具有段落性，不同段落的結(jié)晶量不同，這可能是受到混凝土施工配合比和施工情況的影響。

現(xiàn)場調(diào)研時，每隔50 m 對隧道排水管溶液進(jìn)行取樣檢測，分析其酸度、離子成分及濃度，檢測結(jié)果中并未出現(xiàn)異常；同時對隧道排水管中結(jié)晶體成分進(jìn)行檢定，發(fā)現(xiàn)結(jié)晶體95%以上的成分為CaCO3。在地下水水質(zhì)檢測結(jié)果中，鈣離子質(zhì)量濃度為21 mg/L，因此，可以排除CaCO3晶體中鈣元素來源于地下滲流水中，進(jìn)而推斷結(jié)晶體中鈣主要來源于混凝土中，這也與文獻(xiàn)[5]中的結(jié)論相一致。

2 隧道混凝土滲流結(jié)晶正交試驗

2.1 混凝土滲流結(jié)晶試驗系統(tǒng)

2.1.1 試驗?zāi)Ｐ驮O(shè)計

地下水在隧道中滲流路徑一般為：圍巖—隧道混凝土—排水盲管—排水邊溝—洞外。試驗?zāi)Ｐ椭饕M圍巖裂隙水在隧道混凝土中的滲流結(jié)晶過程，對滲流路徑進(jìn)行了一定的簡化，試驗?zāi)Ｐ椭袧B流過程為：供水箱—試驗混凝土—排水管—集水箱。模型主要由供水裝置、混凝土滲流裝置和排水裝置3部分組成，如圖2所示。其中供水裝置包括水箱、增壓水泵、流量調(diào)節(jié)閥門和連通管道。水箱底部設(shè)有4處上水口，上水口與管道連接，在各個管道上都連接獨立的增壓水泵，可實現(xiàn)上水壓力調(diào)節(jié)，調(diào)控大、中、小三級水壓上水模式。水泵出口連接流量調(diào)節(jié)閥門，通過控制閥門的開度微調(diào)上水流量?；炷翝B流裝置包括滲流箱、活動法蘭接盤和水壓噴頭，滲流箱是用鋼板焊接成的開口箱體，箱體長×寬×高為60 cm×40 cm×40 cm，活動法蘭接盤連接上水管和滲流箱室，松開法蘭接盤時，可取下滲流箱進(jìn)行混凝土澆筑，水流管道在滲流箱內(nèi)部呈Z形布置，管道出水口接有水壓噴頭，可將水呈細(xì)股狀噴射灑出以模擬隧道圍壓水在噴射混凝土中的滲流過程。排水裝置包括排水管、伸縮支架和集水箱，排水管采用直徑為110 mm的雙壁波紋管，排水管支架由截面長×寬分別為70 mm×70 mm 和50 mm×50 mm的方管相套組成，通過方管上的螺栓可調(diào)節(jié)支架高度，進(jìn)而調(diào)整排水管坡度。

圖2 試驗?zāi)Ｐ腿S設(shè)計圖Fig.2 Three-dimensional drawing of test model

試驗通過流出水在管道中的流動來模擬隧道排水管中結(jié)晶沉積過程，最后滲流結(jié)晶物在集水箱中沉積下來，從而真實模擬隧道混凝土的滲流—排水—結(jié)晶過程。圖3所示為實驗室試驗?zāi)Ｐ蛯嵨飯D。

圖3 試驗?zāi)Ｐ蛯嵨飯DFig.3 Physical model of test

2.1.2 試驗原材料

試驗用水泥為陜西海螺牌P.O 42.5級普通硅酸鹽水泥，品質(zhì)符合GB l75—99“硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥”標(biāo)準(zhǔn)，主要性能指標(biāo)參數(shù)見表2。

表2 P.O 42.5級普通硅酸鹽水泥物理性能和技術(shù)指標(biāo)Table 2 Technical properties of P.O 42.5 ordinary portland cement

試驗用砂采用漢中河沙，其主要性能指標(biāo)參數(shù)見表3。

表3 建設(shè)用砂的化學(xué)成分Table 3 Composition of construction sand

試驗用碎石采用渭南山石，其主要的性能指標(biāo)參數(shù)見表4。

表4 建設(shè)用碎石的化學(xué)成分和物理性能Table 4 Composition and property of construction gravel

試驗用硅灰采用西安重陽化工有限公司生產(chǎn)的超細(xì)硅灰，其主要的化學(xué)成分和物理指標(biāo)見表5。

表5 硅灰的化學(xué)成分和物理指標(biāo)Table 5 Chemical composition and physical index of silica fume

試驗用粉煤灰采用西安重陽化工有限公司生產(chǎn)的Ⅰ級粉煤灰，其化學(xué)成分和物理性能見表6。

表6 粉煤灰的化學(xué)成分和物理性能Table 6 Chemical composition and physical index of fly ash

試驗用速凝劑采用江蘇超力建材科技有限公司生產(chǎn)的CNF-ZW 型粉狀速凝劑，廠家推薦摻量為6%，施工時實際摻量為8%～12%，隧道局部滲水量大的區(qū)域甚至達(dá)到15%以上，其主要的技術(shù)指標(biāo)見表7。

表7 速凝劑的物理性能Table 7 properties of accelerator

試驗用高效減水劑采用西安重陽化工有限公司生產(chǎn)的聚羧酸系高性能減水劑(緩凝型)，減水率為27%，摻量為0.8%～2.0%；

試驗用滲流用水為自來水，基本指標(biāo)見表8。

表8 滲流水的化學(xué)成分和pHTable 8 Composition and pH of seepage water

2.2 正交試驗方案

試驗選取影響噴射混凝土滲透性和水泥水化進(jìn)程的5個主要因素作為試驗因素，分別為混凝土基本配合比(固定水泥用量為456 kg/m3，膠骨比為0.28，水膠比分別為0.38 和0.43、砂率分別為0.50和0.53，記為因素A)，粉煤灰摻量(記為因素B)，硅灰摻量(記為因素C)，速凝劑摻量(記為因素D)，減水劑摻量(記為因素E)。每個因素設(shè)置4 個試驗水平，因素-水平表如表9所示。正交試驗方案采用L16(45)正交試驗表，其中粉煤灰、速凝劑摻加采用內(nèi)摻法，硅灰摻加采用外摻法，正交試驗表如表10所示。試驗參照組采用隧道噴射混凝土的實際施工配合比，水泥、砂、碎石、水質(zhì)量比為456:873:775:196(速凝劑摻量10%)，記作S-0組。

表9 因素-水平表Table 9 Factors and levels graph

表10 正交試驗表Table 10 Orthogonal experiment table

2.3 試驗過程

為排除試驗過程中其他因素的影響，試驗時控制室內(nèi)溫度為(20±5) ℃，滲水流量為7 cm3/s，排水管坡度為3%，試驗前測定滲流用水中鈣離子質(zhì)量濃度為40 mg/L，具體試驗過程如下：

1)試驗前，按照試驗設(shè)計調(diào)節(jié)好排水管的坡度，取下滲流箱并安設(shè)滲流管，4組滲流管水壓噴頭處的流量調(diào)節(jié)至相等；

2)進(jìn)行試驗編號，每次編排4組試驗，按照試驗配合比進(jìn)行備料，依次加入碎石、砂、水泥、粉煤灰、硅灰，攪拌均勻后加入速凝劑、水和減水劑，充分拌勻后，將拌合物裝填進(jìn)準(zhǔn)備好的滲流箱中，裝填時確?；炷辆鶆蜾仢M箱體，裝填高度在10 cm左右；

3)試驗?zāi)Ｐ蜐仓瓿珊?，靜置12 h 以確?；炷翂K達(dá)到終凝時間，接通水泵，滲流模型開始工作，排水管中出水后，測定各組排水管道中的水流流速，同時調(diào)節(jié)水閥開度控制各組試驗排水管中水流流速相同，水流穩(wěn)定后復(fù)測各組試驗排水管流速，計時并開始試驗；

4)每隔3 h分別對各組排水管滲流水取樣，測量其pH，同時利用化學(xué)EDTA 滴定法對所取試樣進(jìn)行Ca2+濃度滴定測試，得到滲流水中Ca2+濃度隨時間的變化關(guān)系，每組試驗測定時取3次樣本的平均值以減小試驗測量誤差；結(jié)晶沉淀析出后，對排水管中的沉淀物質(zhì)進(jìn)行取樣，利用XRD 方法測定不同試樣中各物相(Si4+，Ca2+，Mg2+，Al3+，Na+，CO32－，SO42－，OH－)的衍射峰。

3 試驗現(xiàn)象及沉淀物分析

3.1 試驗現(xiàn)象

試驗開始3 h后，各組模型試驗的排水管道壁上開始出現(xiàn)沉淀，其沉淀生成的特征大致相同，白色片狀顆粒漂浮于水流表面，先在彎角和下凹處聚集成團而后沉積形成沉淀，沉淀完全脫水后固結(jié)成塊，具有一定強度，質(zhì)軟且易按壓成白色微末。

試驗開始30 h 后，滲流水的pH 和Ca2+濃度均趨于穩(wěn)定，各組排水管中結(jié)晶沉淀量也均趨于穩(wěn)定。圖4～6所示分別為試驗開始30 h后參照組S-0、試驗組S-3 和S-10 的試驗現(xiàn)象?？梢姡篠-0 組混凝土表面析出白色結(jié)晶體，排水管中沉淀量明顯；S-3組混凝土表面出現(xiàn)少量白色結(jié)晶體，排水管中無明顯沉淀，是試驗組中結(jié)晶沉淀量最少組別；S-10組混凝土表面出現(xiàn)大量白色結(jié)晶體，排水管中出現(xiàn)大量沉淀，是試驗組中結(jié)晶沉淀量最多組別；試驗組中，S-1 組、S-2 組、S-4 組、S-5 組、S-6組、S-7組、S-10組出現(xiàn)結(jié)晶沉淀量相較于基準(zhǔn)參照組S-0組更為明顯，而S-3組、S-13組、S-15組、S-16組排水管中無明顯結(jié)晶沉淀現(xiàn)象。

圖4 S-0組混凝土塊和排水管中結(jié)晶現(xiàn)象Fig.4 Crystallization in concrete blocks and drainpipe in group S-0

圖5 S-3組混凝土塊和排水管中結(jié)晶現(xiàn)象Fig.5 Crystallization in concrete blocks and drainpipe in group S-3

圖6 S-10組混凝土塊和排水管中結(jié)晶現(xiàn)象Fig.6 Crystallization in concrete blocks and drainpipe in group S-10

3.2 沉淀物分析

對排水管中的白色結(jié)晶體進(jìn)行XRD 分析，測定的XRD 圖譜如圖7所示?？梢?，參照組和試驗組所產(chǎn)生的白色結(jié)晶體中99%以上都是CaCO3，相較于隧道現(xiàn)場采集的結(jié)晶體XRD檢測結(jié)果(其結(jié)晶體95%以上為CaCO3型晶體)，進(jìn)一步驗證了隧道排水管中的結(jié)晶沉淀物主要是CaCO3。隧道中結(jié)晶體成分還可能存在極少量MgCO3和CaSO4等結(jié)晶沉淀物，隧道排水管結(jié)晶堵塞主要受到隧道混凝土的滲流結(jié)晶影響，其碳酸鈣的生成主要涉及如下化學(xué)反應(yīng)：

圖7 結(jié)晶體XRD圖譜Fig.7 XRD pattern of crystal

其中，CO2主要來源于外界環(huán)境中CO2，Ca(OH)2主要來源于水泥中鋁酸三鈣和硅酸鈣的早期水化。

4 混凝土配合比優(yōu)化試驗結(jié)果與分析

4.1 滲流水中鈣離子質(zhì)量濃度隨時間的變化規(guī)律

圖8所示為各試驗組不同因素水平組合下滲流水中鈣離子質(zhì)量濃度隨時間的變化曲線。

圖8 滲流水中鈣離子質(zhì)量濃度隨時間的變化曲線Fig.8 Variation curves of calcium ion mass concentration in seepage water with time

從圖8可知：隨著滲流時間的增加，混凝土滲流水中的鈣離子質(zhì)量濃度基本都呈現(xiàn)出先增大、后降低并逐步趨向于穩(wěn)定的趨勢，最終穩(wěn)定時鈣離子質(zhì)量濃度接近試驗用水中鈣離子質(zhì)量濃度為40 mg/L；在試驗滲流6 h后，鈣離子質(zhì)量濃度達(dá)到峰值。其原因為：噴射混凝土在經(jīng)過12 h 的凝結(jié)硬化后，滲流水在其混凝土內(nèi)部的孔隙通道的滲流中會將水泥水化產(chǎn)物Ca(OH)2帶入排水管道中；隨著滲流過程的持續(xù)進(jìn)行，混凝土內(nèi)部的過水通道增多，表現(xiàn)為滲流水中鈣離子質(zhì)量濃度逐漸增加；當(dāng)水泥水化產(chǎn)物溶解量逐漸減少并伴隨水泥水化速率的減慢，曲線出現(xiàn)下降并趨于平緩。試驗混凝土在硬結(jié)12 h，通水滲流30 h后，排水管中鈣離子流出量與試驗用水中鈣含量漸趨于一致，表明混凝土滲流結(jié)晶逐漸趨于停止。

4.2 鈣離子滲流累積量計算與極差分析

對每組試驗水平下的滲流水鈣離子質(zhì)量濃度-時間曲線求積分，得到整個試驗過程中混凝土的鈣離子滲流累積量，計算結(jié)果如表11所示，其中參照組S-0 采用實際施工配合比，并未摻加粉煤灰、硅灰和減水劑，其滲流累積量計算結(jié)果為130.78 g。

表11 鈣離子滲流累積量計算結(jié)果Table 11 Calculated results of calcium ion infiltration

從表11可以看出：S-10 組鈣離子滲流累積量最大，在滲流30 h 內(nèi)達(dá)到223.25 g，與參照組相比，增加了92.47 g；S-3組的鈣離子滲流累積量最小，僅為41.88 g，與參照組相比，減少了88.9 g，排水管中結(jié)晶沉淀量的降低率約為67%。計算結(jié)果與各組試驗排水管中結(jié)晶現(xiàn)象基本相符，說明混凝土基本配合比和粉煤灰、硅灰、速凝劑、高效減水劑摻量對結(jié)晶沉淀的生成量有顯著影響。

為了進(jìn)一步得到隧道滲流結(jié)晶的主要影響因素，并對混凝土配合比進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，采用極差法對試驗組中鈣離子滲流累積量進(jìn)行分析計算，分析結(jié)果如表12所示。采用平均鈣離子滲流累積量來反映同一因素不同水平對試驗結(jié)果的影響程度，由此得到該因素的最佳試驗水平。極差越大，對應(yīng)因素的水平變化對試驗結(jié)果的影響就越大，反之就越小。

表12 鈣離子滲流累積量極差分析Table 12 Analysis table of extreme range of accumulated amount of calcium ion permeation g

由表12可以看出：鈣離子滲流累積量影響因素的主次順序為混凝土配合比、粉煤灰摻量、硅灰摻量、減水劑摻量和速凝劑摻量。對排水管結(jié)晶堵塞來說，鈣離子滲流累積量越小越好，因此每個因素中使鈣離子滲流累積量的平均值最小的水平即為試驗最優(yōu)水平，由此得到混凝土的優(yōu)化設(shè)計配合比：混凝土基本配合比中水泥的質(zhì)量濃度為456 kg/m3，水膠比為0.43，膠骨比為0.28，砂率為0.53；粉煤灰摻量為20%，硅灰摻量為15%，速凝劑摻量為10%，高效減水劑摻量為1.6%。

4.3 試驗單因素結(jié)晶效應(yīng)分析

均值-效應(yīng)圖可以直觀地表示試驗單因素對鈣離子滲流結(jié)晶量的效應(yīng)特征，其中效應(yīng)是指因素不同水平之間的因變量均值差異。各因素均值-效應(yīng)圖如圖9所示。

圖9 各因素均值-效應(yīng)圖Fig.9 Mean-effect graph of factions

從混凝土基本配合比的效應(yīng)可以看出：隨著因素水平的增加，鈣離子滲流累積量均值呈明顯下降趨勢；當(dāng)砂率由0.50 增至0.53 時，鈣離子滲流累積量均值的下降幅度約為12%；當(dāng)水膠比由0.38增加至0.43時，鈣離子滲流累積量均值的下降幅度約為29%；但當(dāng)砂率由0.50增至0.53、水膠比由0.38 增至0.43 時，鈣離子滲流累積量均值的下降更為明顯，幅度達(dá)61%。這表明水膠比和砂率的改變對混凝土滲流結(jié)晶量影響顯著。

從粉煤灰摻量的效應(yīng)變化可以看出，隨著粉煤灰摻量的增加，鈣離子滲流累積量逐漸降低，這是因為粉煤灰的摻入可以填充混凝土內(nèi)部空隙，分散水泥顆粒，使水泥水化更為充分，提高混凝土的密實度，減少鈣離子的滲流通道。

從硅灰摻量的效應(yīng)變化可以看出：隨著硅灰摻量的增加，鈣離子滲流累積量均值逐漸降低，但當(dāng)硅灰摻量超過15%時，鈣離子滲流累積量均值又有所增加。這是因為摻加硅灰可以填充水泥顆粒間的孔隙使其更密實，提高黏聚力和抗沖蝕性能，從而有助于混凝土抗?jié)B流結(jié)晶。但當(dāng)硅灰摻量較大時，混凝土中水泥的水化程度就會受到影響，在滲流水的作用下，水泥水化產(chǎn)物Ca(OH)2容易被直接溶蝕帶出。

從速凝劑摻量的效應(yīng)變化可以看出：隨著速凝劑摻量增加，鈣離子滲流累積量逐漸降低；當(dāng)速凝劑摻量超過10%時，鈣離子滲流累積量又有所增加。這是因為速凝劑可以加速水泥的凝結(jié)硬化，提高混凝土的早期強度，但大摻量的速凝劑會造成混凝土內(nèi)部的裂隙發(fā)育，同時帶來堿集料反應(yīng)等危害。

從減水劑摻量的效應(yīng)變化可以看出：隨著減水劑摻量的增加，鈣離子滲流累積量逐漸降低；當(dāng)減水劑摻量超過1.6%時，鈣離子滲流累積量又有所增加，可見減水劑對抑制混凝土析鈣結(jié)晶的作用并非越多越好。

5 結(jié)論

1)造成隧道排水管堵塞的結(jié)晶體成分主要是CaCO3，其主要來源是隧道噴射混凝土中的水化產(chǎn)物。滲流結(jié)晶可分為2個階段性過程：第1階段表現(xiàn)為鈣離子流出量逐漸增加；第2階段由于水化產(chǎn)物的逐漸溶出和水化進(jìn)程的減緩，主要表現(xiàn)為鈣離子流出量逐漸下降并趨向于穩(wěn)定。

2)適量的粉煤灰、硅灰、速凝劑和減水劑可以明顯減少混凝土滲流結(jié)晶；但過大摻量的速凝劑和減水劑反而會加劇混凝土的滲流結(jié)晶。

3)根據(jù)正交試驗和極差分析結(jié)果，試驗各因素對混凝土滲流結(jié)晶量的影響程度從大到小依次是混凝土基本配合比、粉煤灰摻量、硅灰摻量、減水劑摻量、速凝劑摻量。試驗最優(yōu)混凝土配合比設(shè)計如下：混凝土基本配合比中水泥質(zhì)量濃度為456 kg/m3，水膠比為0.43，膠骨比為0.28，砂率為0.53；粉煤灰摻量為20%；硅灰摻量為15%；速凝劑摻量為10%；減水劑摻量為1.6%。其中，試驗最優(yōu)混凝土配合比對鈣離子流失量的降低率約為67%。