预制盾构管片高性能混凝土的研究和应用

《预制盾构管片高性能混凝土的研究和应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、预制盾构管片高性能混凝土的研究和应用摘要：结合北京地铁预制盾构管片施工，对配制管片高性能混凝土的原材料和配合比进行了优选。试验证明，必须重视对水泥的选择，重点是早期强度、碱含量以及与外加剂的适应性。同时，必须重视对外加剂的选择，使用改性三聚氰胺高效减水剂和聚羧酸系高效减水剂效果较好。另外，针对市场上石子级配较差的状况，采用“组合级配”方法有效保证了混凝土中集料的级配，提高了新拌混凝土的工作性，保证了管片混凝土的匀质性和耐久性。关键词：盾构管片；高性能混凝土；质量控制；三聚氰胺高效减水剂；聚羧酸高效减水剂0前言目前地铁施工中大量采用预制盾构管片作为衬砌，管片混凝土必须使用高性能混凝土才能满足

2、各种设计和施工要求。这些基本要求是：①抗压强度设计等级为C50，要求早强，即在蒸汽养护条件下满足12h一次模具周转。②水胶比不大于0.35，混凝土坍落度小于70mm，易于浇注和振捣。③构件几何尺寸偏差要求高，几何尺寸偏差要求小于1mm。④构件外观质量要求高，基本上要求达到清水混凝土的标准，即要求棱角完整无磕碰、外观光亮、颜色均匀一致、表面致密气泡少。⑤由于采用振捣工艺，混凝土必须有良好的触变性，分层、离析和泌水小。⑥体积稳定性好，裂缝少。⑦耐久性要求高，在耐久性指标上明确提出了100年耐久性的设计要求。对混凝土抗渗性要求也很高，有的还有耐腐蚀要求。⑧低碱集料反应性等。本文结合几年来生产管片

3、的实际经验，就管片高性能混凝土原材料优选以及配合比设计进行了总结。1原材料优选1.1水泥混凝土裂缝是影响结构耐久性的重要因素。当混凝土发生破坏时，常常归因于养护、集料、掺和料或者质量控制，却很少考虑水泥的影响。这可能是因为同一类型的水泥一旦通过了标准试验就认为它们是一样的。然而事实上，不同厂家生产的同一类型的水泥,在抵抗混凝土开裂的能力方面有很大的差异。因此，高性能混凝土必须重视对水泥的选择。配制不易开裂的管片混凝土应重点考察以下几个方面：（1）水泥早期强度好，并适合蒸汽养护，要求在低温蒸养条件下（60℃以下）盾构管片10h脱模强度≥20MPa。根据经验,应选择强度等级不低于42.5MPa

4、的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。（2）为避免发生碱集料反应，水泥的碱含量应严格控制在0.6%以下。（3）从经济性和耐久性两方面考虑，应选择与高效减水剂适应性好的水泥。本文选择北京常用的三种普通硅酸盐水泥，强度等级为42.5（甲、乙、丙）进行对比试验。其中混凝土脱模强度采用和实际生产一致的混凝土配合比（相同胶凝材料、相同水胶比、相同砂率）进行，试验结果见表1。与外加剂的适应性试验采用聚羧酸系高效减水剂，试验结果见表2。通过表1和表2试验结果可以看出：（1）三种水泥均属低碱含量水泥，以丙的碱含量最低。（2）混凝土脱模强度：丙最高，乙中等，甲最低。（3）与外加剂适应性：在水泥净浆流动度基本相同的情

5、况下考察外加剂掺量：甲>乙>丙，说明丙与高效减水剂的适应性最好。综合以上试验结果，丙最适合配制管片高性能混凝土。1.2掺合料掺合料是高性能混凝土不可缺少的组分之一,常用的掺合料有磨细矿渣、粉煤灰、硅灰等。众多试验研究结果表明，磨细矿渣可以改善混凝土的和易性、提高混凝土的耐久性，尤其是耐腐蚀性可得到较大幅度的提高。但是，近年来的研究结果也显示，掺加磨细矿渣配制混凝土的体积稳定性越来越引起工程界的重视，磨细矿渣细度越大，混凝土工程早期开裂的越多。如某管片厂采用大掺量磨细矿渣掺和料生产管片，在存放6个月以后，和不掺加磨细矿渣掺和料的管片相比，外弧面裂缝更宽和更深。大量研究高性能混凝土

6、和水泥适应性好坏是选择外加剂的一个重要标准。本文采用水泥净浆流动度的方法检测外加剂与水泥的适应性。水泥采用与外加剂适应性较好的丙种水泥。水泥用量300g，固定用水量87g。试验结果见表6。根据以上水泥净浆试验结果，比较三种减水剂减水率，聚羧酸盐系>改性三聚氰胺系>萘系。一般地，萘系高效减水剂用量为0.7%～1.0%（折固），国内改性三聚氰胺系减水剂掺量为0.45%～0.55%（折固），国外聚羧酸系高效减水剂掺量为0.10%～0.15%（折固）[2]。聚羧酸系高效减水剂的减水性能明显好于其它两种类型产品，但价格也明显高于其它两类产品。综合考虑减水剂品质、与水泥适应性试验结果以及单

7、方外加剂价格，初步确定使用国内改性三聚氰胺高效减水剂和国外某聚羧酸高效减水剂进行混凝土试配和管片制作，通过混凝土工作性、强度、管片外观等效果进行进一步优选。2配合比试验和管片性能2.1配合比设计基本要求盾构管片高性能混凝土配合比设计的难点在于：较小坍落度的混凝土在浇注时有良好的触变性；振动成型过程中石子基本不下沉，分层离析小；混凝土浇筑后能够尽快失去流动度形成初始结构，易于抹面；早期强度高，满足24h周转两次的要求等。根