CN112456900A - 一种高性能混凝土盾构管片及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高性能混凝土盾构管片及其制备方法，属于地铁盾构管片生产领域。本发明管片由硅酸盐水泥、粉煤灰、碎石、河砂、机制砂、拌和用水和高性能减水剂组成。本发明通过在混凝土中添加机制砂，可有助于提高混凝土的早期强度，提高混凝土的密实度，具有良好的抗渗透能力。并且本发明提供的机制砂原料容易获得，一定程度降低了材料成本。
Description
技术领域
本发明涉及应用于地铁盾构管片生产领域，是一种高强、高抗渗、低成本新材料的高性能混凝土盾构管片。
背景技术
随着河砂资源的日益枯竭，政府相继出台法规和政策严格限制或禁止开采天然砂，因此导致河砂供应量减少，继而河砂价格不断上涨；并且对环境和资源的保护，人们不得不探究使用其他材料替代河砂，从而满足建设工程需要。工业化生产管片对混凝土坍落度的要求较小，一般为50±20mm，这为机制砂在管片混凝土中的应用创造了空间；另外目前管片生产混凝土浇筑工艺上还有人工振捣方式，即使是辅助振捣方式，其振动器随着设备使用周期延长，振捣频率也会出现差异，从而导致管片内部质地不均匀，密实度差异性大，还会影响耐久性。工业化机制砂对细度模数有较好的控制，合理级配的机制砂掺合河砂，对于管片密实度有可操作性与提升空间。
发明内容
本发明的目的在于提供一种制备强度高，抗渗性能好，具有一定的经济价值的掺有机制砂的高强混凝土衬砌管片(C50/P12)。本发明提出了一种掺有机制砂的高强度混凝土，该混凝土材料以硅酸盐水泥、粉煤灰作为复合胶凝材料，以碎石为粗集料、以河砂与机制砂一定比例掺合为细集料，以高性能减水剂为外加剂。
单方各组分的重量比为：
| 名称 | 硅酸盐水泥 | 粉煤灰 | 拌和用水 | 河砂 | 机制砂 | 碎石 | 外加剂 |
| 重量比(kg) | 335～345 | 75～85 | 140～145 | 390～530 | 180～320 | 1100～1140 | 3.0～3.1 |
优选的，所述硅酸盐水泥为PⅡ52.5水泥；
优选的，所述粉煤灰为Ⅱ级灰；
优选的，所述外加剂为高性能聚羧酸减水剂；
优选的，所述河砂的细度模数为2.5～2.8，含泥量≤1.0％，泥块含量≤0.5％；机制砂的细度模数为2.9～3.2，MB值不大于0.9，石粉含量不大于7％；
优选的，所述碎石的粒径为5～25mm，碎石的表观密度为2700kg/m3，松散堆积密度为1540kg/m3，空隙率为43％，含泥量为≤0.5％,针片状含量为≤5％，压碎指标≤7％。
制备成形后的盾构管片经抗弯、抗渗试验，满足设计要求：盾构管片抗弯裂缝≤2.0mm，抗渗等级≥P12
本发明至少具有如下技术效果：
本发明提供的盾构管片机制砂混凝土中采用了由机械破碎、筛分制成的机制砂，该机制砂由花岗岩、玄武岩、片麻岩等石料加工而成，级配稳定，选料范围广，经济效益明显；通过机制砂与河砂组成的人工复合砂，再选用合理砂率，有助于提高混凝土的密实度，改善混凝土耐久性；硅酸盐水泥和粉煤灰的选用，进一步提高混凝土的耐久性和抗压强度。
具体实施方式
以下对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例，并不用于限制本发明的实施例。另外，在不冲突的情况下，本实施例可以根据原材料的的特征进行调整。
盾构管片用混凝土的制备方法，包括以下步骤：
B1：上机制砂与河砂组成的人工复合砂、5～25mm碎石加入搅拌机中进行搅拌，搅拌时间为20s，得到混合物；
B2：上硅酸盐水泥、矿物掺合料加入B1中得到的混合物中，搅拌时间为20s，得到新混合物；
B3：上减水剂、拌和用水充分搅拌混合，然后加入B2得到的混合物中进行搅拌80s，搅拌完毕后出料，得到成品混凝土。
步骤1：成品混凝土试验数据：
S1为河砂，S2为机制砂；此配比水胶比为0.34，砂率为39％，河砂细度模数为2.5～2.8。编号1：S1:S2＝7.5:2.5；编号2：S1:S2＝6.5:3.5；编号3：S1:S2＝5.5:4.5；掺入机制砂早期强度提高，但在一定程度上降低拌合物的流动性。
S1为河砂，S2为机制砂；此配比水胶比为0.34，砂率为39％，河砂细度模数为2.5～2.8。机制砂细度模数对管片混凝土的脱模强度影响明显，随着细度模数增加，管片混凝土的早期脱模强度明显增加，28天管片混凝土强度略微增长。
步骤2：同一生产日期、同一原材料(除机制砂)、同一生产班组生产的盾构管片中随机抽取进行实体试验。盾构管片抗弯、抗拔实体试验数据如附件数据。试验配比混凝土制成的盾构管片抗弯、抗渗实体试验均能满足规范要求。
本发明制备的盾构管片混凝土满足生产要求，工作性良好；本发明制备得到的盾构管片用抗渗混凝土具有良好的抗渗性能以及抗压性能，保证了隧道的防水性能以及承载力性能。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (9)
1.一种高性能混凝土盾构管片，其特征在于：所述的高性能混凝土盾构管片的组分包括：硅酸盐水泥335～345，粉煤灰75～85份，拌和用水140～145份，河砂390～530份，机制砂180～320份，碎石1100～1140份，外加剂3.0～3.1份。
2.根据权利要求1所述的一种高性能混凝土盾构管片，其特征在于：所述硅酸盐水泥为PⅡ52.5水泥。
3.根据权利要求1所述的一种高性能混凝土盾构管片，其特征在于：所述粉煤灰为Ⅱ级灰。
4.根据权利要求1所述的一种高性能混凝土盾构管片，其特征在于：所述外加剂为高性能聚羧酸减水剂。
5.根据权利要求1所述的一种高性能混凝土盾构管片，其特征在于：所述河砂的细度模数为2.5～2.8，含泥量≤1.0％，泥块含量≤0.5％；机制砂的细度模数为2.9～3.2，MB值不大于0.9，石粉含量不大于7％。
6.根据权利要求1所述的一种高性能混凝土盾构管片，其特征在于：所述碎石的粒径为5～25mm，碎石的表观密度为2700kg/m3，松散堆积密度为1540kg/m3，空隙率为43％，含泥量为≤0.5％,针片状含量为≤5％，压碎指标≤7％。
7.根据权利要求1所述的一种高性能混凝土盾构管片，其特征在于：所述的外加剂为高性能聚羧酸减水剂。
8.一种高性能混凝土盾构管片的制备方法，其特征在于包含以下步骤：
第一步：将机制砂与河砂组成复合砂，将5～25mm碎石和复合砂加入搅拌机中进行搅拌，搅拌时间为20s，得到混合物；
第二步：然后将硅酸盐水泥、矿物掺合料加入第一步中得到的混合物中，搅拌时间为20s，得到混合物；
第三步：将减水剂、拌和用水充分搅拌混合，然后加入第二步得到的混合物中进行搅拌80s，搅拌完毕后出料，得到成品混凝土后成形为盾构管片。
9.根据权利要求1所述的一种高性能混凝土盾构管片的制备方法，其特征在于：制备成形后的盾构管片经抗弯、抗渗试验，满足设计要求：盾构管片抗弯裂缝≤2.0mm，抗渗等级≥P12。
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|---|---|---|---|---|
| CN105041336A (zh) * | 2015-07-06 | 2015-11-11 | 中国建筑股份有限公司 | 一种超高性能混杂纤维混凝土盾构管片及其制备方法 |
| CN106495621A (zh) * | 2016-09-22 | 2017-03-15 | 黄贺明 | 一种无机高性能盾构隧道管片 |
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