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不同龄期隧道喷射混凝土渗流结晶规律研究现 代 隧 道 技 术MODERN TUNNELLING TECHNOLOGY第61卷第1期(总第414期),2024年2月出版Vol.61,No.1(Total No.414),Feb.2024收稿日期：2023-08-11修回日期：2023-09-10基金项目：云南省交通运输厅科技创新示范项目（云交科教便201959号）；中央高校基本科研业务费专项资金长安大学优秀博士学位论文培育资助项目（300102212706）.作者简介：同月苹（1994-），女，博士研究生，主要研究方向为隧道结晶病害与材料优化，E-mail：.通讯作者：叶 飞（1977-），男，博士，教授，博士生导师，主要从事隧道工程的科研与教学工作，E-mail：.不同龄期隧道喷射混凝土渗流结晶规律研究同月苹1田崇明1叶 飞1姜 寅1张俊元1伍博文1王 涵1李文辉2（1.长安大学公路学院，西安 710064；2.云南交投集团投资有限公司，昆明 650103）摘要：隧道排水系统结晶堵塞病害与地下水在喷射混凝土中的渗流密切相关。为了探究喷射混凝土养护龄期与结晶病害的关联性，采用自制室内模型装置模拟隧道喷射混凝土渗流-结晶全过程，通过测定结晶体质量、排水管流出溶液pH值及钙离子浓度，综合XRD、热重分析、扫描电镜和压汞测试等方法，揭示地下水渗流条件下不同龄期喷射混凝土劣化发展及排水管内结晶规律。结果表明：（1）喷射混凝土养护龄期是影响隧道结晶病害的关键因素，早龄期的影响尤为显著，2 h龄期混凝土在渗流条件下排水管内结晶量基本达到28 d混凝土的30倍；（2）混凝土养护龄期越长，pH值下降速度越快，pH值稳定时间越早，钙离子浓度稳定时间越早；（3）不同龄期混凝土内部渗流60 d后，混凝土内部仅观察到极少量钙矾石和C-S-H凝胶产物，结构分布不均匀，且总孔隙率大；混凝土内部均有氢氧化钙晶体分布，随着养护龄期增长，由少量毛絮状不稳定状态转变为大量片状块状的较稳定状态；养护龄期越长，混凝土水化产物溶出越少；热重分析表明，28 d龄期混凝土内氢氧化钙含量是2 h龄期混凝土的5.9倍。关键词:隧道；排水管结晶堵塞；喷射混凝土；养护龄期；渗流结晶中图分类号:U456文献标志码：A文章编号：1009-6582（2024）01-0272-11DOI:10.13807/ki.mtt.2024.01.028引文格式：同月苹，田崇明，叶 飞，等.不同龄期隧道喷射混凝土渗流结晶规律研究J.现代隧道技术,2024,61(1):272-282.TONG Yueping,TIAN Chongming,YE Fei,et al.Study on Seepage Crystallization Pattern of Tunnel Shotcrete of DifferentAgesJ.Modern Tunnelling Technology,2024,61(1):272-282.1引 言近年来，随着我国在建隧道与运营隧道数量越来越多，很多隧道出现了排水管结晶堵塞病害，给隧道管养带来了巨大的困扰，如云南南腊隧道1，贵州老木隧道2，桐梓隧道3，重庆土主隧道4，中梁山隧道5，陕西何家寨隧道6，甘肃胡麻岭隧道7等。隧道结晶病害与地下水和喷射混凝土之间的相互作用密切相关1,811，根据隧道常用防排水设计型式，地下水进入隧道排水系统前会在初期支护喷射混凝土发生渗流，由于压力差或浓度差作用，喷射混凝土中固相含钙水化物被地下水持续溶出12，地下水中含有的弱酸根、金属活动顺序较弱的离子等也会将液相中的氢氧化钙以钙离子的形态置换出来，使得钙离子不断流失13，混凝土孔隙率增大，混凝土力学性能下降14，隧道结构劣化速度加快，隧道结构服役寿命将受到影响。当地下水进入排水系统后，被溶出的钙离子将在排水管内发生成核作用，结晶体逐渐在排水管内累积15，导致排水管有效过水面积大幅度减小，进而导致衬砌背后水压增大，隧道运营安全受到威胁16。关于地下水对混凝土溶蚀的影响，很多学者已经进行了深入的研究。梁坤生等17通过现场调研，表明高水压、高流速地下水对混凝土侵蚀有加速作用。汤玉娟18通过水泥砂浆圆柱的加速溶蚀试验，表明流速是影响水泥基溶蚀过程的重要因素，流速越大，溶蚀速度越快。胡明玉等19通过对江西多座水库大坝混凝土进行调研，发现低浓度HCO3-的地下水是混凝土钙溶蚀的重要因素。刘仍光等20通过研究指出水灰比是影响水泥浆体抗软水侵蚀的重要因素，高水灰比水泥砂浆试件溶蚀后质量损失更大，氢氧化钙含量更低。李新宇等2123进行了大量渗透溶蚀和接触溶蚀试验，发现侵蚀液浓度、混凝土密实度、接触面积等是影响接触溶蚀效果的主要因素，混272不同龄期隧道喷射混凝土渗流结晶规律研究现 代 隧 道 技 术MODERN TUNNELLING TECHNOLOGYVol.61,No.1(Total No.414),Feb.2024第61卷第1期(总第414期),2024年2月出版凝土密实性是影响渗透溶蚀最重要的因素，并由此推导出了渗透溶蚀钙离子一维迁移模型。阮 燕等24通过加速试验装置，模拟了混凝土在流动水条件下接触溶蚀钙离子析出规律，结果表明，掺加粉煤灰溶蚀速率更快，且溶蚀量增大。孙海燕25对不同粉煤灰掺量的水泥基材料微观形成过程进行了全面研究，结果表明，在50%掺量砂浆溶蚀后，粉煤灰发生二次水化作用，可以生成钙硅比更低的水化硅酸钙，抗溶蚀效果较佳。黄 蓓等26通过试验测试了溶蚀混凝土的单轴应力-应变关系，结果表明，混凝土溶蚀过程中氢氧化钙和水化硅酸钙凝胶会共同溶出，而氢氧化钙是影响混凝土早期溶蚀质量损伤最重要的因素，且混凝土溶蚀后有害孔数量增加，严重影响混凝土耐久性能。蒋雅君等27研究了玻璃粉代替混凝土中水泥的抗溶蚀效果，结果表明，10%掺量玻璃粉抗接触溶蚀效果最好，可以有效减少水泥砂浆中氢氧化钙和钙离子的溶出作用。以上研究表明，针对混凝土钙溶出及抗钙溶出措施的研究主要聚焦于水工混凝土，而隧道领域的研究相对有限，尤其是对混凝土早龄期的钙溶出特征缺乏关注。然而，在实际隧道施工中，混凝土喷射后短期内就有可能出现渗水问题，虽然规范要求在初期支护混凝土喷射前处理渗漏水点，但在工期紧张情况下，按照设计要求封堵和引排渗漏水点是一项严苛的任务。鉴于此，本文通过对云南南腊隧道的调研，发现混凝土龄期可能是影响结晶病害的重要影响因素，通过室内模型试验，研究不同养护龄期的喷射混凝土在渗水条件下的损伤特征和排水管内的结晶规律，研究成果可为隧道结晶病害防治提供一定的参考。2现场调研南腊隧道位于云南省西双版纳勐腊县，是腊满高速公路的控制性工程，隧道全长 6 539.79 m（单幅），隧址处于勐腊盆地外围，属于原始森林地带。该隧道不断出现排水系统结晶堵塞问题，建设期间多处排水管、排水沟被结晶体堵塞，排水沟结晶情况如图1所示。隧道建设过程中洞内渗水严重，尽管现场喷射混凝土施工前已尽量做好围岩防水堵水措施，但局部位置仍无法避免喷射混凝土施工后很快渗水的问题，初期支护表面打设引水孔如图2所示，且这些部位结晶现象非常严重，喷射混凝土施工仅仅2 d内，混凝土内部、表面就布满了碳酸钙结晶体，如图3所示。图1 排水沟沉积大量结晶体Fig.1 Sedimentation of massive crystal in drainage ditch图2 初期支护表面打设临时排水孔Fig.2 Temporary drainage holes created on the surface ofinitial support图3 早龄期喷射混凝土结晶现象Fig.3 Crystallization in the early-age shotcrete基于对该隧道的调研，猜测早龄期喷射混凝土在渗水条件下可能对排水管内结晶堵塞病害的影响较大，为了验证该猜想，设计室内模型试验，分析渗水条件下不同养护龄期喷射混凝土对排水管内结晶规律的影响。3室内试验3.1试验装置采用自行设计的室内模型模拟不同养护龄期混凝土下排水管内结晶沉积的情况。试验装置由供水273不同龄期隧道喷射混凝土渗流结晶规律研究现 代 隧 道 技 术MODERN TUNNELLING TECHNOLOGY第61卷第1期(总第414期),2024年2月出版Vol.61,No.1(Total No.414),Feb.2024装置、初期支护渗流装置、排水装置和集水装置4部分组成，如图4、图5所示。供水装置为塑料水箱，给初期支护渗流装置供水；初期支护渗流装置用于模拟喷射混凝土在地下水渗流条件下的钙溶出过程，包括渗流箱、进水管道、球阀开关和流量控制阀。渗流箱为PVC材质的水箱，尺寸为30 cm40 cm80 cm；球阀开关安装在进水管道处，用于稳定渗流箱水头位置；流量控制阀用于调节流出渗流箱溶液的流量；排水装置为可调节坡度的隧道现场使用的双壁波纹管；集水装置用于收集废弃溶出液。图4 隧道初期支护渗流结晶装置Fig.4Seepage crystallization device for initial support of tunnel注：a为球阀开关；b为流量控制阀；c为双壁波纹管。图5 渗流装置细部Fig.5 Details of the seepage device3.2试验材料及配合比设计试验水泥采用海螺牌普通硅酸盐水泥PO 42.5，其化学组成和性能参数分别见表1和表2；粗骨料为510 mm级配的碎石，其性能指标见表3。减水剂为聚羧酸系高效减水剂，由山西某外加剂厂提供，减水率为25%，掺量为1%；速凝剂为无碱液体速凝剂，表1 试验水泥的化学成分Table 1 Chemical composition of the tested cement成分含量/%CaO63.6SiO222.7Al2O37.7Fe2O34.2MgO0.62SO30.05Na2O0.14TiO22.7LOI1.78表2 水泥物理性能参数Table 2Physical property parameters of cement比表面积/（m2kg-1）135凝结时间/min初凝时间208终凝时间315抗折强度/MPa3 d3.728 d7.4抗压强度/MPa3 d20.228 d40.7表3 试验碎石技术要求Table 3 Technical requirements for tested rubble项目指标要求颗粒尺寸/mm510堆积密度/（g cm-3）1.45表观密度/（gcm-3）2.83含泥量/%0.75压碎值/%5吸水率/%1.02由陕西科之杰新材料公司提供，其固含量为20%，掺量为6%，化学组成见表4；试验用水为现场收集的地下水，pH值为7.04。试验配合比见表5，试验混凝土材料采用透水表4 速凝剂化学组成Table 4 Chemical composition of accelerator化学组成含量/%Al2O311.7SO42-25.6Na2OAl2O3/SO42-0.46274不同龄期隧道喷射混凝土渗流结晶规律研究现 代 隧 道 技 术MODERN TUNNELLING TECHNOLOGYVol.61,No.1(Total No.414),Feb.2024第61卷第1期(总第414期),2024年2月出版表5 混凝土配合比Table 5 Mix proportion of concrete原材料含量/（kgm-3）水泥318粗骨料1 622水96.5速凝剂19.08减水剂3.18混凝土，其原因为：预试验采用的普通喷射混凝土透水性较差，无法控制流量，且结晶量较少；透水混凝土极大增大了地下水与混凝土表面的接触面积，可在短期内重复现场结晶现象，起到加快试验的作用。3.3试验方案试验共设置8个养护龄期，探究不同养护龄期喷射混凝土在渗流条件下对排水管内结晶的影响，试验工况见表6。表6 试验设计Table 6 Test design工况养护龄期1#2 h2#6 h3#12 h4#1 d5#3 d6#7 d7#14 d8#28 d试验流程如下：（1）试验准备：排水管调节至相同坡度（1.5）；通水并调试流量控制阀校正流量至2.5 mL/s，确保试验装置无渗漏；在渗流箱底部铺设过滤布，防止堵塞流量控制阀；（2）初期支护模拟：混凝土拌合，将拌合物装入渗流箱中，利用夯实锤压实混凝土并使其表面平整，混凝土高度为35 cm，然后在混凝土与渗流箱四周涂抹石蜡使其密封，防止渗流液从渗流箱边缘流出；（3）渗流试验：根据试验设计，分别静置混凝土2 h、6 h、12 h、1 d、3 d、7 d、14 d、28 d后通水，待渗流箱内液面保持稳定后，调节流量控制阀，保证所有工况试验流量一致；（4）指标测定：每隔一定时间对排水管流出溶液的pH值、Ca2+浓度进行测定；试验结束后自然晾干排水管，进行称重、结晶体物相测定和微观形貌测试。其中，排水管内溶液pH值采用pH计测定；Ca2+浓度采用EDTA化学滴定法测定；排水管内结晶体质量采用称重法测定；物相测定采用Bruker D8 Advance X射线衍射仪测定；微观形貌采用ZEISS Sigma 300电子显微镜测定。试验结束后，取出不同工况下渗流箱中的混凝土试块，用压力机将其压碎，取出中间芯部位置的试样，放进装有无水乙醇的样品瓶并做好标记；为避免微观测试过程中杂质干扰导致测试不准确，微观测定之前，严格按照不同微观测试要求制样，经烘干、筛分、研磨等一系列步骤制备多组样品，应选择多个位置取样测试，尽可能消除试验误差。随后分别进行X射线衍射测定（X-Ray Diffractometer,XRD）、扫描电镜分析（Scanning ElectronMicroscope，SEM）、热重分析（Thermogravimetry，TG）和孔结构分析（Mercury Intrusion Porosimetry，MIP）。其中，XRD测定和微观形貌分析所用仪器同上；热重测试采用PerkinElmer STA 6000测定；孔结构采用 Micromeritics AutoPore IV 9510 高性能全自动压汞仪测定。4结果与分析4.1结晶现象与质量渗流60 d后，各工况结晶情况如图6所示，结晶质量如图7所示。由图7可以看出，排水管内的结晶质量随养护龄期的增长不断减小，2 h养护龄期混凝土排水管结晶体质量是28 d养护龄期混凝土的近30倍。可以得出，在初期支护内部渗流条件下，喷射混凝土养护龄期是影响排水管内结晶量的重要因素，尤其在早龄期影响非常大。图6 不同工况混凝土渗流60 d后排水管内结晶情况Fig.6 Crystallization in drainage pipe after 60 d of concreteseepage in different cases图7 不同工况排水管内结晶质量Fig.7 Crystal mass in drainage pipe in different cases275不同龄期隧道喷射混凝土渗流结晶规律研究现 代 隧 道 技 术MODERN TUNNELLING TECHNOLOGY第61卷第1期(总第414期),2024年2月出版Vol.61,No.1(Total No.414),Feb.20244.2排水管流出溶液分析不同工况pH值变化规律如图8所示，不同工况钙离子浓度变化规律如图9所示。图8 排水管流出溶液pH值变化曲线Fig.8 pH value variation curve of effluent solution fromdrainage pipe图9 排水管流出溶液Ca2+浓度变化曲线Fig.9 Ca2+concentration variation curve of effluent solutionfrom drainage pipe由图8可以看出，不同养护龄期的混凝土pH值变化规律类似，基本都呈现4个阶段。以6 h混凝土为例，阶段为起伏波动阶段，阶段为缓慢下降阶段，阶段为快速下降阶段，阶段为缓慢下降直至稳定波动阶段。阶段的水与混凝土刚开始接触，混凝土内部水化反应不充分、不均匀，因此溶液呈现波动较大的高pH值特征，pH值基本在12.5以上；阶段的水泥中的水溶性物质与水中的离子发生反应，水泥水化产物充裕，因此被溶出的碱性物质较多且相对稳定，溶液呈现缓慢下降但依然高pH值的特征；由于前两个阶段碱性水化产物已被大量溶出，阶段可被溶出水化产物越来越少，因此溶液的pH值呈现快速下降趋势；阶段的可溶出水化产物基本已被溶出，因此溶液pH值呈现略微下降直至稳定波动的趋势。由图8还可以看出，不同养护龄期混凝土阶段出现拐点的时间差异较大，基本表现出养护龄期越长，拐点出现越早的规律。养护龄期较短的组，如2 h、6 h、12 h，拐点出现最晚，在57 d出现；随着养护龄期增长，如1 d、3 d、7 d、14 d，拐点出现提前，在3 d左右出现；养护至28 d龄期，拐点出现最早，30 h即出现拐点。养护龄期越长，稳定时间也越早，如养护28 d的混凝土在渗透9 d后达到稳定，养护14 d的混凝土在渗透24 d后达到稳定，7 d、3 d、1 d、12 h、6 h混凝土基本在渗透35 d后达到稳定，养护2 h混凝土在渗透40 d后达到稳定。综合拐点时间和稳定时间可以得出，混凝土养护龄期越长，pH值下降速度越快，越早到达稳定状态。由图9可以看出，不同工况钙离子浓度变化曲线基本呈现前期波动下降，后期缓慢下降趋于稳定的趋势。不同工况钙离子浓度稳定时间不同，28 d养护龄期的混凝土在48 h基本稳定，2 h、6 h养护龄期的混凝土在14 d基本达到稳定，其他组基本在5 d左右稳定。因此，不同龄期混凝土钙离子稳定时间基本符合养护龄期越长，混凝土钙离子浓度稳定时间越早的规律。对比图8和图9可知，不同工况钙离子浓度变化前期波动起伏与对应工况pH值波动起伏规律基本一致，但对比不同工况之间pH值变化规律，不同工况钙离子浓度变化没有表现出显著的差异性，原因可能是：（1）试验本身原因，由于不同龄期混凝土水化过程复杂，渗流条件下混凝土水化产物溶出过程更为复杂，如早龄期混凝土，可能发生钙溶出作用，也有可能水化产物成分直接被冲走，而这两个过程的发生具有随机性28，因此不同工况早龄期混凝土在前期测试阶段钙离子浓度变化幅度不同；此外，对于养护龄期较长的混凝土，因内部水化程度较高，孔隙中累积了较高浓度的氢氧化钙溶液，因此在渗流前期，钙离子浓度非常高，甚至高过早龄期前期阶段，如图9中14 d、28 d混凝土钙离子浓度在前6 h均高于其他组；（2）与排水管内结晶体的堆积成核效应有关29，因为该过程会消耗溶液中的钙离子，而该过程也具有一定的随机性，因此导致流出排水管的溶液钙离子浓度可能也有差异。4.3结晶体成分与形貌4.3.1XRD检测不同工况下，选取排水管上几个不同位置的结晶体样品进行物相检测，结果如图10所示，从图10中可以看出，结晶体成分主要为碳酸钙。276不同龄期隧道喷射混凝土渗流结晶规律研究现 代 隧 道 技 术MODERN TUNNELLING TECHNOLOGYVol.61,No.1(Total No.414),Feb.2024第61卷第1期(总第414期),2024年2月出版图10 结晶物XRD分析Fig.10 Crystal XRD analysis4.3.2微观形貌分析取每种工况不同位置的结晶体样品进行形貌检测，其形貌差异不大，故选取典型的碳酸钙形貌进行展示，如图11所示。1 000倍放大倍数下，结晶物排列无序，形状大小不一，多呈现不规则多面体；5 000倍放大倍数下，结晶物紧密堆积，无明显空隙，主要由大量斜方体晶型结构构成。图11 结晶物微观形貌Fig.11 Micro shape of crystal4.4混凝土微观分析4.4.1XRD分析不同养护龄期（2 h、12 h、3 d、28 d）喷射混凝土渗流60 d后的XRD测试结果如图12所示。由图12可以看出，不同龄期混凝土样品主要特征峰为水化图12 不同养护龄期混凝土XRD分析Fig.12 XRD analysis of concrete of different curing ages产物C-S-H、CH和CaCO3的特征峰，均未观察到未水化相（C2S、C3S）的衍射峰。这说明了不同养护龄期混凝土渗流60 d后，大量水化反应已完成，CH相已基本溶出，此时混凝土的钙溶出以C-S-H凝胶相的脱钙溶解为主；对比不同龄期混凝土样品在2=32.42处的C-S-H特征峰，可以发现，2 h、12 h龄期样品特征峰的峰强度要低于3 d、28 d龄期样品特征峰的峰强度，表明早龄期混凝土在渗流条件下，不仅水化反应生成了较多含钙产物，且渗流过程加快了Ca（OH）2的溶解溶出30，31，这与养护龄期较短开始渗流即会产生较多结晶体这一结论一致。而随着养护龄期的增长，水泥水化反应程度较高，进一步消耗水化产物CH而生成低钙硅比的C-S-H凝胶，且晶体程度更高32，渗流条件脱钙溶解过程基本完成，生成的结晶体较少，验证了上述宏观试验结果。4.4.2微观形貌分析不同养护龄期混凝土渗流60 d后的微观形貌如图13所示。由图13可知，2 h养护龄期的试样其内部结构松散，有明显孔隙且孔径较大，存在层状Ca（OH）2和毛絮状晶体；养护12 h的试样也存在较多松散的层片状和蜂窝状的Ca（OH）2晶体，有明显裂隙和孔洞，密实度较差。相较于养护龄期较短的试样，养护3 d和28 d的混凝土试样内部结构略微致密，有少量结晶度更高的C-S-H凝胶产物和极少量钙矾石，仍可观察到Ca（OH）2，主要为大量片状块状的较稳定状态。可以得出，经过渗流作用的试样内部均有氢氧化钙晶体分布，且随着养护龄期增长，结晶度增加，水化产物堆积密度增大。可以看出，长期渗流作用均会造成混凝土内部结构的损伤，尤其是养护龄期较短的试样，这是因为养护时间较短，渗流作用不利于前期水化反应的充分进行，带出了较多水化产物，未来得及水化的C3S和C2S相一起被溶解溶出，277不同龄期隧道喷射混凝土渗流结晶规律研究现 代 隧 道 技 术MODERN TUNNELLING TECHNOLOGY第61卷第1期(总第414期),2024年2月出版Vol.61,No.1(Total No.414),Feb.2024图13 不同养护龄期混凝土微观形貌分析Fig.13 Micro shape analysis of concrete of different curing ages对混凝土孔隙增加有较大的影响，且后期水化过程缓慢，即便生成致密的凝胶产物，也因氢氧化钙流失而脱钙溶出，水化产物逐渐失去胶凝性，故混凝土内部表现出松散、孔隙变大的情况33，34。4.4.3热重分析不同养护龄期混凝土样品的热重曲线如图14所示。不同工况下混凝土样品均观测到2个明显的失重峰，其一是85115 之间的质量损失，是由钙矾石以及 C-S-H 凝胶脱羟基引起；其二为 650800 的失重峰，是由CaCO3受热分解产生CO2气体导致；相较2 h、12 h混凝土样品，养护龄期较长的混凝土在440 左右存在1个失重峰，这可能与羟钙石脱羟基有关35，36，而早龄期混凝土可能在渗流过程中羟钙石已被分解溶出，因此未观察到该失重峰。通过热重曲线计算主要产物含量，见表7，随着养护龄期增长，Ca（OH）2含量和C-S-H凝胶含量增大。早龄期样品图谱的失重量较大，即钙水化产物发生图14 不同养护龄期混凝土的热重曲线Fig.14 Thermogravimetric curve of concrete of different curing ages溶解、凝胶体脱钙速率较快，氢氧化钙含量较低；养护龄期较长的试样失重量较小，氢氧化钙含量较高。热重测试结果与室内试验结晶规律相吻合。4.4.4孔结构分析由压汞法测试得到养护龄期为2 h和28 d的混凝土孔结构参数，见表8。可以看到，对比不发生渗278不同龄期隧道喷射混凝土渗流结晶规律研究现 代 隧 道 技 术MODERN TUNNELLING TECHNOLOGYVol.61,No.1(Total No.414),Feb.2024第61卷第1期(总第414期),2024年2月出版表7 不同养护龄期混凝土试样的水化产物含量（单位：%）Table 7 Hydration products content of concrete samplesof different curing ages（Unit:%）水化产物C-S-HCa(OH)2龄期2 h3.171.1212 h6.162.363 d7.592.4828 d8.476.70流的混凝土37，渗流试验条件下，总孔隙率、孔体积、孔面积均较大。对比2 h和28 d龄期工况，早龄期混凝土发生渗流，初始氢氧化钙溶解流失速率较大，故试件孔隙率增加较快；养护28 d的混凝土，凝胶脱钙成为孔隙率增加的主要原因，凝胶脱钙导致孔溶液与外部钙离子浓度差减小，钙离子溶出速率慢，因此，试件孔隙率缓慢增加38。依据无害孔（200 nm）的孔径划分标准39，绘制2 h和28 d养护龄期混凝土的孔径分布柱状图和孔径分布微分曲线图，如图15和图16所示。由图15可知，2 h和28 d混凝土试样在孔径d20 nm、20 nmd50 nm、50 nmd200 nm范围内所占体积分数明显增加；相较之下，28 d龄期混凝土的小孔体积分数要多于2 h的，结合图16可知，28 d混凝土孔径分布微分曲线的峰值向小孔隙方向偏移，而2 h混凝土曲线呈现矮胖状，说明2 h混凝土的少害孔、无害孔少一些，且向大孔和有害孔方向偏移。总之，混凝土在长期渗流条件下，其孔隙率是增大的，地下水渗流会使得混凝土经历小尺寸孔隙变大、大尺寸孔隙变为连通孔的过程，孔隙结构也越来越不规则，其性能受到一定程度的劣化。图15 不同龄期混凝土孔隙分布Fig.15 Pore distribution of concrete of different ages图16 不同龄期混凝土孔径分布微分曲线Fig.16 Differential curve for pore distribution of concrete ofdifferent ages5结 论本文通过开展喷射混凝土渗流-结晶室内模型试验，研究了渗流条件下不同龄期喷射混凝土对排水管内结晶沉积规律的影响，并结合 XRD、SEM、TG、MIP等微观手段对比分析了不同龄期混凝土渗流结晶后的损伤特征，具有一定的工程参考价值。主要得出以下几点结论：（1）初期支护喷射混凝土的养护龄期是影响隧道排水管结晶的重要因素，养护龄期越短，排水管结晶量越大，养护2 h龄期的混凝土结晶量是28 d龄期混凝土结晶量的30倍左右。（2）养护龄期越长，渗流液的pH值下降速度越快，达到稳定的时间越早，钙离子浓度变化达到稳定期越早。（3）不同龄期喷射混凝土渗流60 d，其内部均279不同龄期隧道喷射混凝土渗流结晶规律研究现 代 隧 道 技 术MODERN TUNNELLING TECHNOLOGY第61卷第1期(总第414期),2024年2月出版Vol.61,No.1(Total No.414),Feb.2024有氢氧化钙晶体分布，随着养护龄期增长，Ca（OH）2含量和C-S-H凝胶含量增大；早龄期混凝土内部结构松散，孔隙明显，存在层状Ca（OH）2和毛絮状晶体；养护龄期增长，混凝土内仍可观察到Ca（OH）2，主要呈片状块状的较稳定状态，且有少量结晶度更高的C-S-H凝胶产物和钙矾石。（4）渗流条件下，混凝土的总孔隙率、孔体积、孔面积增大；对于2 h和28 d龄期的混凝土，少害孔和小孔体积占比均很小，而大孔和有害孔占比很大；相较而言，养护时间较短时，混凝土内部大孔、有害孔分布更多。参考文献References1 叶 飞,田崇明,何 彪,等.在建隧道排水系统结晶堵塞试验J.中国公路学报,2021,34(3):159-170.YE Fei,TIAN Chongming,HE Biao,et al.Experimental Study on Scaling and Clogging in Drainage System of Tunnels under ConstructionJ.China Journal of Highway and Transport,2021,34(3):159-170.2 程咏春,曾祥纪,王振佳,等.岩溶隧道排水管结晶堵塞试验与数值模拟研究J.现代隧道技术,2022,59(2):159-166.CHENG Yongchun,ZENG Xiangji,WANG 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