專利名稱：共同管溝現(xiàn)澆擠壓流態(tài)混凝土襯砌材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于擠壓流態(tài)混凝土材料，主要涉及一種共同管溝現(xiàn)澆擠壓流態(tài)混凝土襯砌材料。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的共同管溝襯砌結(jié)構(gòu)多使用預(yù)制混凝土管片結(jié)構(gòu)，該管片經(jīng)過預(yù)制、運(yùn)輸、拼裝形成襯砌。該襯砌形式是現(xiàn)在共同管溝常用的結(jié)構(gòu)形式。但由于該類型襯砌為拼裝型， 其縱、橫環(huán)縫易產(chǎn)生滲漏，須用大量的密封墊和螺栓進(jìn)行密封及連接進(jìn)行防水工作，而且由該類型襯砌所引起的地表沉降量相對(duì)較大，管片及其襯砌施工所需費(fèi)用占到施工總費(fèi)用的 30%左右，施工費(fèi)用較高。相比預(yù)制管片襯砌，現(xiàn)澆擠壓流態(tài)混凝土襯砌由于襯砌與掘進(jìn)并進(jìn)，施工時(shí)對(duì)地表影響極小。襯砌整體性好，無防水維修費(fèi)，施工進(jìn)度快、工期短、施工費(fèi)用減少。由于采用現(xiàn)澆的形式，即盾構(gòu)掘進(jìn)的同時(shí)，混凝土進(jìn)行澆筑，為更好地填充盾構(gòu)掘進(jìn)形成的空隙，要求混凝土有較大的坍落度，且混凝土須具有較高的保坍性能；同時(shí)由于該施工方法采用襯砌模板，為有效地進(jìn)行模板循環(huán)，要求成型的混凝土襯砌必須具有較高的早期強(qiáng)度等級(jí)。以上兩方面的特殊要求，混凝土配合比設(shè)計(jì)及最終襯砌施工質(zhì)量的保證方面難度較大。目前國內(nèi)現(xiàn)澆擠壓流態(tài)混凝土襯砌技術(shù)尚屬空白，也沒有形成現(xiàn)澆擠壓流態(tài)混凝土配制的技術(shù)方案。要配置出上述性能的混凝土，其關(guān)鍵在于第一是原材料的選擇，主要包括水泥品種，外加劑的選擇等。對(duì)每種材料規(guī)格等性能指標(biāo)進(jìn)行嚴(yán)格控制。第二是科學(xué)的配合比設(shè)計(jì)，最終混凝土不僅須具有較大的坍落度、較高的保坍性能、早期強(qiáng)度及最終強(qiáng)度，而且混凝土工作性能優(yōu)異，滿足現(xiàn)場泵送澆筑施工要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的即是提出一種共同管溝現(xiàn)澆擠壓流態(tài)混凝土襯砌材料。本發(fā)明的技術(shù)方案是在對(duì)共同管溝的結(jié)構(gòu)狀態(tài)和現(xiàn)澆擠壓混凝土材料的特點(diǎn)，并且結(jié)合使用于共同管溝的對(duì)現(xiàn)澆擠壓混凝土襯砌的要求，在對(duì)共同管溝的結(jié)構(gòu)狀態(tài)和各種混凝土材料的特性進(jìn)行大量分析的基礎(chǔ)上提出。用于共同管溝現(xiàn)澆擠壓流態(tài)混凝土襯砌材料的特性要求 1、力學(xué)指標(biāo)
a、本發(fā)明由于采用現(xiàn)澆擠壓流態(tài)混凝土襯砌代替?zhèn)鹘y(tǒng)的預(yù)制管片，考慮工藝要求及施工本身的經(jīng)濟(jì)合理性，要求擠壓成型的混凝土襯砌有較高的早期強(qiáng)度(Id強(qiáng)度lOMPa)，便于襯砌模板的合理有效循環(huán)。b、共同管溝由于埋深較淺，襯砌自身承受的覆土壓力及水壓等相對(duì)較小，要求現(xiàn)澆擠壓流態(tài)混凝土襯砌最終的強(qiáng)度等級(jí)相對(duì)較低，本發(fā)明襯砌設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)選擇為C30。2、施工性能新拌混凝土要具有較佳的工作性能。包括大流動(dòng)性(初始坍落度22(T240mm)、高保坍性(3h內(nèi)坍落度保持在200mm以上)、較佳的和易性，同時(shí)要求混凝土不離析、不泌水以滿足有效填充盾構(gòu)掘進(jìn)形成的空隙及現(xiàn)場泵送施工等要求。3、耐久性考慮到共同管溝的使用壽命要求，要求混凝土襯砌具有較高的耐久性， 其中包括抗?jié)B性、抗裂性、抗凍融循環(huán)等。本發(fā)明采取的技術(shù)方案是
一種共同管溝現(xiàn)澆擠壓流態(tài)混凝土襯砌混凝土材料，共同管溝現(xiàn)澆擠壓流態(tài)混凝土襯砌材料選擇與配制
根據(jù)共同管溝擠壓流態(tài)混凝土的力學(xué)性能指標(biāo)要求，水泥選用超早強(qiáng)水泥或普通硅酸鹽水泥+高效外加劑兩種方式，考慮到超早期水泥使用時(shí)水化速度較快，水泥干縮較大，不利于混凝土襯砌最終的抗裂，同時(shí)考慮該水泥施工成本及今后的推廣應(yīng)用問題，本發(fā)明選擇普通硅酸鹽水泥配合高效減水劑方式。配置C30強(qiáng)度等級(jí)的混凝土，由于長時(shí)間的高坍落度(200mm以上坍落度保持汕以上)與本身早期強(qiáng)度較高(Id強(qiáng)度IOMPa以上)之間的矛盾關(guān)系，對(duì)混凝土后期強(qiáng)度損失較大，為達(dá)到混凝土襯砌最終的強(qiáng)度要求。本發(fā)明采用42. 5級(jí)普通硅酸鹽水泥。采用該標(biāo)號(hào)等級(jí)水泥，在達(dá)到相同混凝土強(qiáng)度和坍落度的前提下，可以降低單方水泥用量。為達(dá)到上述混凝土各項(xiàng)性能指標(biāo)，原材料的選擇至關(guān)重要。1、為使混凝土達(dá)到池以上200mm以上的高流動(dòng)性及保坍性能，對(duì)水泥的要求主要包括以下幾個(gè)方面
(1)水泥熟料中主要有四種礦物成分，分別是C3S、C2S、C3A*C4af。一般的普通硅酸鹽水泥，C3A含量的一般范圍為7% 15%。其中C3A的含量對(duì)水泥水化速度的影響較大，在混凝土的施工過程中，水泥水化熱較大，且反應(yīng)產(chǎn)生的熱量在短時(shí)間內(nèi)集中釋放出來，易出現(xiàn)混凝土的溫升速度過快且溫度較高，易導(dǎo)致混凝土因溫度應(yīng)力出現(xiàn)開裂。最終導(dǎo)致混凝土抗?jié)B性能下降。同時(shí)，水泥中C3A過高時(shí)，水泥與混凝土外加劑的適應(yīng)性差，混凝土坍落度損失大， 混凝土抗硫酸鹽侵蝕能力下降。因此，本發(fā)明使用的水泥，要求C3A的含量應(yīng)小于8%。(2)水泥細(xì)度是指水泥顆粒總體的粗細(xì)程度。水泥顆粒越細(xì)，與水發(fā)生反應(yīng)的表面積越大，因而水化反應(yīng)速度較快，水化較完全，早期強(qiáng)度也越高，但在空氣中硬化收縮性較大，成本也較高。一般認(rèn)為水泥顆粒在0 10 μ m時(shí)，水化最快；在3 30 μ m時(shí)，水泥的活性最大； 大于60 μ m時(shí)，活性較小，水化緩慢；大于90 μ m時(shí)，只能進(jìn)行表面水化，只起到微集料的作用。本發(fā)明要求水泥中10 3(^!11顆粒級(jí)配控制在35、5%，控制3 10μπι級(jí)配所占水泥的比例，控制在15%以下，其它顆粒級(jí)配<3 μ m及>30 μ m控制在40%以下。水泥比表面積控制在 330 ；350 m2/kgo(3)水泥中堿含量的大小直接影響混凝土的耐久性。本發(fā)明采用低堿水泥，即水泥中堿含量小于0. 60%。采用低堿水泥在一定程度上能夠改善混凝土的保坍性能，同時(shí)也能夠有效地抑制由于堿集料反應(yīng)而造成的混凝土耐久性破壞。因此，本發(fā)明水泥選擇的最終結(jié)果為水泥礦物成分C3A含量應(yīng)小于8% ；水泥中 10^30 μ m顆粒級(jí)配控制在35、5%，控制3 10 μ m級(jí)配所占水泥的比例，控制在15%以下，其它顆粒級(jí)配(<3 μ m及>30 μ m)控制在40%以下，且水泥比表面積控制在330 350 m2/kg。水泥中堿含量應(yīng)小于0. 60%。2、細(xì)骨料選擇河砂。本發(fā)明以中砂為宜，細(xì)度模數(shù)為2. 6 3.0，級(jí)配滿足《JGJ 52-2006普通混凝土用砂、石質(zhì)量及檢驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》要求。同時(shí)要按照GB/T14684嚴(yán)格控制含泥量、泥塊含量以及有害物質(zhì)含量。此外，細(xì)骨料要進(jìn)行堿活性檢驗(yàn)，以避免混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)生堿骨料反應(yīng)破壞。3、粗骨料選擇碎石。粒徑范圍為5 31. 5 mm。粗骨料級(jí)配及其它性能指標(biāo)滿足《JGJ 52-2006普通混凝土用砂、石質(zhì)量及檢驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》要求。粗骨料最大粒徑若過小，必然增大粗骨料總的表面積，增大每方混凝土用水量及水泥用量，最終增大了混凝土開裂的可能性。4、外摻料選擇粉煤灰。摻入粉煤灰能夠有效地改善混凝土的和易性，降低水泥用量。本發(fā)明粉煤灰優(yōu)先選用一級(jí)粉煤灰，最低使用二級(jí)粉煤灰。本發(fā)明粉煤灰合理的摻量為20%，即粉煤灰占膠凝材料(水泥及粉煤灰)總量的20%。粉煤灰摻量過大時(shí)，嚴(yán)重影響擠壓流態(tài)混凝土的早期強(qiáng)度強(qiáng)度，同時(shí)，由于粉煤灰一般含堿量偏大，對(duì)外加劑的吸附較大， 在增大外加劑用量的同時(shí)，也不利于混凝土最終的耐久性。5、外加劑選擇聚羧酸高效減水劑。其標(biāo)準(zhǔn)滿足GB8076《混凝土外加劑》要求， 為有效地在增大混凝土坍落度的同時(shí)減低混凝土拌合用水量，要求使用的高效減水劑，其減水率必須不低于30%。本發(fā)明采用FAC聚羧酸高效復(fù)配減水劑，摻量為膠凝材料重量的 1. 5^1. 8%，實(shí)際減水率約為33%，能在保證混凝土早期強(qiáng)度、最終強(qiáng)度及混凝土拌合物和易性的前提下大幅度地降低水泥用量。本發(fā)明使用于共同管溝的現(xiàn)澆擠壓混凝土襯砌混凝土技術(shù)指標(biāo)的確定
(1)配置強(qiáng)度
按照《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》，共同管溝擠壓混凝土襯砌設(shè)計(jì)強(qiáng)度為C30，混凝土取強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差4.0 MPa，混凝土配制強(qiáng)度確定為 f ’0 = fcu,k +1- 645 σ =30+1. 645X4. 0=36. 58Mpa
(2)耐久性指標(biāo)
抗?jié)B等級(jí)確定為P20。為避免混凝土水化熱及溫度應(yīng)力過大造成混凝土開裂，本發(fā)明水泥用量不超過360kg/m3。(3)施工性能指標(biāo)
為保證混凝土和易性，滿足泵送施工及混凝土擠壓脫水工藝要求，新拌混凝土的初始坍落度確定為220 MOmm，3h坍落度保持在200mm以上。并且在此時(shí)間段內(nèi)混凝土不離析、不泌水。混凝土配合比設(shè)計(jì) (1)水灰比
按照《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》要求，混凝土水灰比按照下面公式計(jì)算
權(quán)利要求
1.一種共同管溝現(xiàn)澆擠壓流態(tài)混凝土襯砌材料，其特征在于所述的混凝土材料中， 所配置的混凝土強(qiáng)度等級(jí)C30 ；選擇普通硅酸鹽水泥配合高效減水劑方式；所使用的水泥， 采用42. 5級(jí)普通硅酸鹽水泥，要求C3A的含量小于8% ；水泥比表面積控制在33(T350 m2/ kg ；水泥中堿含量小于0. 60% ；所述混凝土材料中的細(xì)骨料采用中砂，細(xì)度模數(shù)為2. 6 3. 0 ；粗骨料選擇碎石，粒徑范圍為5 31. 5 mm ；所述的混凝土材料中，砂率為36、0% ；混凝土材料中粉煤灰占膠凝材料總重量的20% ；所述的混凝土材料中水膠比范圍控制在0. 40 0.44;所述混凝土材料的配合比為所述的配合比的單位為Kg/m3;水泥32(Γ355，河砂 630 690，碎石1080 1160，粉煤灰80 90，水175 185，F(xiàn)AC高效減水劑用量為膠凝材料重量的 1. 5 1. 8% ο
2.權(quán)利1所述的一種共同管溝現(xiàn)澆擠壓流態(tài)混凝土襯砌材料，其特征是使用所述的材料及配比配置混凝土，施工中采用擠壓壓力為0. 4Mpa擠壓脫水，壓力保持時(shí)間控制 30min，最終混凝土各項(xiàng)性能指標(biāo)能夠達(dá)到要求。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于擠壓流態(tài)混凝土材料，提出一種共同管溝現(xiàn)澆擠壓流態(tài)混凝土襯砌材料，所配置的混凝土強(qiáng)度等級(jí)C30；采用42.5級(jí)普通硅酸鹽水泥，要求C3A的含量小于8%；細(xì)骨料的細(xì)度模數(shù)為2.6～3.0；粗骨料的粒徑范圍為5~31.5㎜；砂率為36~40%；粉煤灰占膠凝材料總重量的20%；水膠比范圍控制在0.40～0.44；所述混凝土材料的配合比為所述的配合比的單位為Kg/m3；水泥320~355，河砂630~690，碎石1080~1160，粉煤灰80~90，水175~185，F(xiàn)AC高效減水劑用量為膠凝材料重量的1.5~1.8%。本發(fā)明經(jīng)過1:1試驗(yàn)?zāi)Ｐ驮囼?yàn)，和易性指標(biāo)和強(qiáng)度指標(biāo)及水泥用量均滿足要求，混凝土抗?jié)B性大于P20?；炷粮黜?xiàng)指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計(jì)要求。
文檔編號(hào)C04B28/04GK102515658SQ20111037661
公開日2012年6月27日 申請(qǐng)日期2011年11月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月24日
發(fā)明者于少輝, 付仲潤, 干昆蓉, 李建華, 李文俊, 李治國, 楊卓, 楊立新, 洪開榮, 王光輝, 王菀 申請(qǐng)人:中鐵隧道集團(tuán)有限公司