预制盾构管片高性能混凝土的研究和应用论文

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1、预制盾构管片高性能混凝土的研究和应用论文摘要：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.freelm，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

2、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

3、厂家生产的同一类型的水泥,.freelm石子的实际筛分结果。从表3可以看出，该5～20mm石子中10mm以下粒径偏少，已经明显低于规范的范围。本文采用“组合级配”方法，既简单易行，也不提高成本，取得了较好效果。所谓“组合级配”就是碎石厂根据混凝土企业提供的集料粒径生产2种以上间断级配的石子，由混凝土企业自己混合成满足级配要求的连续级配石子。如盾构管片需要最大集料粒径为20mm石灰岩碎石，我们通过和碎石厂协商，由其提供5～10mm、10～20mm两种级配的石子，在搅拌配料时按照25%的5～10mm碎石和75%的10～20mm碎石的比例混合，满足生产要

4、求，检测结果见表4。半年来的应用结果表明，采用组合级配方法有如下优点：（1）克服了北京市场5～20mm石子级配差的缺点，保证了级配稳定。（2）大大减少了针片状含量，提高了石子质量。（3）可以根据砂子级配及时调整两种石子的比率，解决了盾构管片浇筑后浮浆过厚的难题。1.4外加剂的优选混凝土减水剂要满足低水胶比下流动性及其保持能力，减水率一定要大（一般在20%以上），且坍落度的经时损失要较小，这就要选用高性能高效减水剂。目前北京常用的高效减水剂主要有三类：第一类是萘系高效减水剂，第二类是新型改性三聚氰胺系高效减水剂，第三类是聚羧酸系高效减水剂。使用这三类

5、高效减水剂配制的管片混凝土，在新拌混凝土工作性、强度稳定性、管片外观质量以及耐久性方面有较大区别。典型外加剂产品性能见表5。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%～0.1

6、5%（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

7、两次的要求等。根据经验，配合比主要设计参数应满足如下几条：（1）水胶比控制在0.31～0.33之间。（2）胶凝材料总量不少于400kg/m3。（3）磨细矿渣和粉煤灰总掺量不超过胶凝材料总量的50%，其中磨细矿渣不超过30%。（4）砂率一般控制在36%～40%。2.2试验室混凝土性能根据第2.1条混凝土配合比设计原则，经试验最终确定的混凝土配合比及性能试验结果见表7和表8。2.3管片性能试验在室内试验的基础上，用两种外加剂配合比进行了盾构管片生产试验，重点考察生产工艺上的区别和管片成品外观效果，结果如下：（1）用改性三聚氰胺高效减水剂，混凝土粘聚性和

8、保水性好，没有混凝土离析和泌水现象，尤其是构件外观色泽均匀一致，有光亮感，气泡小且少，满足清水混凝土标准要求。（2）用聚羧