CN108793805B

CN108793805B - 免蒸养高抗渗盾构管片的混凝土掺合料配方及其养护工艺

Info

Publication number: CN108793805B
Application number: CN201811003569.8A
Authority: CN
Inventors: 牟忠江; 陆国森
Original assignee: Jiangsu Jinmutu Technology Co ltd
Current assignee: Jiangsu Jinmutu Technology Co ltd
Priority date: 2018-08-30
Filing date: 2018-08-30
Publication date: 2020-11-03
Anticipated expiration: 2038-08-30
Also published as: CN108793805A

Abstract

本发明公开了一种免蒸养高抗渗盾构管片的混凝土掺合料配方，包括：矿渣微粉，质量占比为：25％‑40％；石膏，质量占比为：5％‑10％；活性组分及功能调节剂。通过各种工业废渣的复合形成“超叠效应”，再加上功能性材料的辅助调节作用，从改善混凝土的孔结构及减小混凝土的界面薄弱区入手，使得盾构管片混凝土在自然养护条件下不仅能在早期达到脱模强度要求而且使得后期耐久性大大提高，同时提高效率、节省资源、保护环境，能获得更好的经济效益。

Description

免蒸养高抗渗盾构管片的混凝土掺合料配方及其养护工艺

技术领域

本发明涉及盾构管片制备领域，尤其涉及一种免蒸养高抗渗盾构管片的混凝土掺合料配方及其养护工艺。

背景技术

盾构管片是盾构施工的主要装配构件，是隧道的最内层屏障，承担着抵抗土层压力、地下水压力以及一些特殊荷载的作用。盾构管片是盾构法隧道的永久衬砌结构，盾构管片质量直接关系到隧道的整体质量和安全，影响隧道的防水性能及耐久性能。

一般盾构管片采用以下方式安装：

1.拼装成环方式盾构推进结束后，迅速拼装管片成环。除特殊场合外，大都采取错缝拼装。在联络通道处的管片有时采用通缝拼装。

2.拼装顺序一般从下部的标准块(A型)管片开始，依次左右两侧交替安装标准管片，然后拼装邻接块(B型)管片，最后安装封顶块(K型)管片。

3.盾构千斤顶操作拼装时，若盾构千斤顶同时全部缩回，则在开挖面土压的作用下盾构会后退，开挖面将不稳定，管片拼装空间也将难以保证。因此，随管片拼装顺序分别缩收和顶上盾构千斤顶非常重要。

4.紧固连接螺栓先紧固环向(管片之间)连接螺栓，后紧固轴向(环与环之间)连接螺栓。采用扭矩扳手紧固，紧固力取决于螺栓的直径与强度。

5.封顶块管片安装方法封顶块管片安装在邻接管片之间，为了不发生管片损伤、密封条剥离，必须充分注意正确地插入封顶块管片。

6.复紧连接螺栓一环管片拼装后，利用全部盾构千斤顶均匀施加压力，充分紧固轴向连接螺栓。盾构继续掘进后，在盾构千斤顶推力、脱出盾尾后土(水)压力的作用下衬砌产生变形，拼装时紧固的连接螺栓会松弛。为此，待推进到千斤顶推力影响不到的位置后，用扭矩扳手等，再一次紧固连接螺栓。再紧固的位置随隧道外径、隧道线形、管片种类、地质条件等而不同。

目前，大部分混凝土管片都采用蒸汽养护，利用蒸汽加速混凝土的硬化过程，提高混凝土早期强度，使管片混凝土迅速达到起吊脱模强度，加快模具周转，提高管片生产效率。采用蒸汽养护来提高模具的周转速度的同时，还会对管片混凝土带来一些负面影响，而且蒸汽养护的能耗较大。在蒸养条件下会降低混凝土抗渗性，蒸养会使混凝土内部孔洞增大，使得混凝土耐久性降低。而降低水灰比并不能有效地改善蒸养混凝土的耐久性能。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种免蒸养高抗渗盾构管片的混凝土掺合料配方，其能解决耐久性降低的问题。

本发明的目的之一采用如下技术方案实现：

一种免蒸养高抗渗盾构管片的混凝土掺合料配方，包括：

矿渣微粉，质量占比为：25％-40％；

石膏，质量占比为：5％-10％；

活性组分；

及功能调节剂。

进一步地，所述矿渣微粉为S105级矿渣微粉。

进一步地，所述矿渣微粉中SO3含量≤4.0％，碱性系数＞1，28d活性指数≥105％；斜发沸石粉SiO2含量≥70％，Si/Al≥4.25。

进一步地，所述活性组分包括：

微珠，质量占比为：20％-45％；

偏高岭土，质量占比为：2％-10％；

斜发沸石粉，质量占比为：5％-15％。

进一步地，所述偏高岭土中SiO2≥30％，Al2O3≥30％，SiO2+Al2O3≥90％，45μm方孔筛筛余≤10％。

进一步地，所述功能调节剂为促凝减缩剂与C-S-H凝胶早强剂2:3复配而成，所述石膏中SO3含量20％-50％。

进一步地，矿渣微粉，质量占比为：33.5％；

微珠，质量占比为：38.8％；

偏高岭土，质量占比为：8％；

斜发沸石粉，质量占比为：8.7％；

石膏，质量占比为：10％；

功能调节剂，质量占比为：1.0％。

进一步地，矿渣微粉，质量占比为：26.2％；

微珠，质量占比为：45％；

偏高岭土，质量占比为：5.6％；

斜发沸石粉，质量占比为：10％；

石膏，质量占比为：5％；

功能调节剂，质量占比为：0.8％。

进一步地，矿渣微粉，质量占比为：35.5％；

微珠，质量占比为：40％；

偏高岭土，质量占比为：7.6％％；

斜发沸石粉，质量占比为：7.6％；

石膏，质量占比为：5.9％；

功能调节剂，质量占比为：1.0％。

一种免蒸养高抗渗盾构管片的混凝土掺合料配方的养护工艺，包括以下步骤：

清理模具、喷涂脱模剂、模具组装、调校、安装钢筋骨架、混凝土浇筑、混凝土第一次表面收光、混凝土第二次表面收光、脱模、管片验收。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

一种免蒸养高抗渗盾构管片的混凝土掺合料配方，包括：矿渣微粉，质量占比为：25％-40％；石膏，质量占比为：5％-10％；活性组分及功能调节剂。通过各种工业废渣的复合形成“超叠效应”，再加上功能性材料的辅助调节作用，从改善混凝土的孔结构及减小混凝土的界面薄弱区入手，使得盾构管片混凝土在自然养护条件下不仅能在早期达到脱模强度要求而且使得后期耐久性大大提高，同时提高效率、节省资源、保护环境，能获得更好的经济效益。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1为免蒸养高抗渗盾构管片的混凝土掺合料配方的养护工艺的流程图。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

所述矿渣微粉为S105级矿渣微粉，所述矿渣微粉中SO3含量≤4.0％，碱性系数＞1，28d活性指数≥105％；斜发沸石粉SiO2含量≥70％，Si/Al≥4.25。所述活性组分包括：微珠，质量占比为：20％-45％；偏高岭土，质量占比为：2％-10％；斜发沸石粉，质量占比为：5％-15％。在所述偏高岭土中SiO2≥30％，Al2O3≥30％，SiO2+Al2O3≥90％，45μm方孔筛筛余≤10％。能够有效的改善混凝土内部微观结构，提高混凝土的密实度，同时通过活性组分功能性材料的激发下进行的二次水化生成低钙硅比的C-S-H凝胶来提高混凝土的强度，使其快速达到甚至超过管片要求起吊强度。

所述功能调节剂为促凝减缩剂与C-S-H凝胶早强剂2:3复配而成，所述石膏中SO3含量20％-50％。

以如下实施例进行说明：

配方一：矿渣微粉，质量占比为：33.5％；微珠，质量占比为：38.8％；偏高岭土，质量占比为：8％；斜发沸石粉，质量占比为：8.7％；石膏，质量占比为：10％；功能调节剂，质量占比为：1.0％。

配方二：矿渣微粉，质量占比为：26.2％；微珠，质量占比为：45％；偏高岭土，质量占比为：5.6％；斜发沸石粉，质量占比为：10％；石膏，质量占比为：5％；功能调节剂，质量占比为：0.8％。

配方三：矿渣微粉，质量占比为：35.5％；微珠，质量占比为：40％；偏高岭土，质量占比为：7.6％％；斜发沸石粉，质量占比为：7.6％；石膏，质量占比为：5.9％；功能调节剂，质量占比为：1.0％。

以制作C55管片混凝土为例，经过多次实验得出，将配方一、配方二和配方三所制得的免蒸养高抗渗盾构管片混凝土掺合料进行对比，所采用的各组分用量为：

P·O 42.5水泥:315kg/m3；免蒸养高抗渗盾构管片混凝土掺合料：135kg/m3；砂率：35％；聚羧酸高效减水剂：8.6kg/m3；对比结果如下：

从表中可以看出：

配方一的配比由于石膏掺量较多，石膏能一定程度上激发掺合料的活性，因此所制得的管片混凝土12h强度以及28d强度都较高，但其收光抹面时间相对于配方二和配方三较短；

配方二的配比所制得的RPC具有优异的抗氯离子渗透性能，但其抗压强相比于配方一的配比稍低；

按照配方三的配比制得管片混凝土抗压强度最高，并且其他各项性能都比较优异。

此外，按照配方三的配比制得的免蒸养高抗渗盾构管片混凝土掺合料在拥有高抗压强度和优异的性能以外，还具有很高的流动性、不离析、不泌水，能不经振捣而自动流平并充满模型和包裹钢筋，这样不仅有利于提高施工效率、减轻施工强度、降低能源消耗、提高施工质量，而且可缩短工期、加快施工速度。

请参阅图1，一种免蒸养高抗渗盾构管片的混凝土掺合料配方的养护工艺，包括以下步骤：清理模具、喷涂脱模剂、模具组装、调校、安装钢筋骨架、混凝土浇筑、混凝土第一次表面收光、混凝土第二次表面收光、脱模、管片验收。

将该掺合料按照一定比例取代水泥(20％-30％)，在不增加任何其他投入的情况下，盾构管片在自然养护10-12h后，强度可达到25MPa以上，水养7天后，强度可达到设计强度等级的90％以上，同上具有优良的后期耐久性。

在本实施例中，具体的，保证高抗渗盾构管片混凝土抗渗等级达到P12以上，抗冻等级≥F300(快冻法)，氯离子渗透系数≤1.5×10-12m2/s(RCM法)。不但节约大量的能源，保护环境，使盾构管片混凝土的生产工艺大大简化，产量大大提高，提升生产管片企业的竞争力。

上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

Claims

1.一种免蒸养高抗渗盾构管片的混凝土掺合料，其特征在于，包括：

矿渣微粉，质量占比为：25%-40%；

石膏，质量占比为：5%-10%；

活性组分；

及功能调节剂；

所述矿渣微粉为S105级矿渣微粉，所述矿渣微粉中SO₃含量≤4.0%，所述矿渣微粉的碱性系数＞1，28d活性指数≥105%；

所述活性组分包括：

微珠，质量占比为：20%-45%；

偏高岭土，质量占比为：2%-10%；所述偏高岭土中SiO₂≥30%，Al₂O₃≥30%，SiO₂+Al₂O₃≥90%，45μm方孔筛筛余≤10%；

斜发沸石粉，质量占比为：5%-15%，斜发沸石粉SiO₂含量≥70%，Si/Al≥4.25%；

所述功能调节剂为促凝减缩剂与C-S-H凝胶早强剂2:3复配而成，所述石膏中SO₃含量20%-50%。

2.如权利要求1所述的免蒸养高抗渗盾构管片的混凝土掺合料，其特征在于：

矿渣微粉，质量占比为：33.5%；

微珠，质量占比为：38.8%；

偏高岭土，质量占比为：8%；

斜发沸石粉，质量占比为：8.7%；

石膏，质量占比为：10%；

功能调节剂，质量占比为：1.0%。

3.一种权利要求1所述的免蒸养高抗渗盾构管片的混凝土掺合料的养护工艺，其特征在于，包括以下步骤：

清理模具、喷涂脱模剂、模具组装、调校、安装钢筋骨架、混凝土浇筑、混凝土第一次表面收光、混凝土第二次表面收光、脱模、管片验收、自然养护10-12h、水养7天。