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南京地铁1号线高性能混凝土制备
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内容提示：介绍南京地铁1号线C50P10盾构管片混凝土、C20P6喷射混凝土的配制。掺20%～25%的Ⅰ级粉煤灰配制的C50P10管片混凝土具有良好的工作性能、力学性能和长期耐久性能。在地铁的非淋水带采用掺硅灰的喷射混凝土,在软土地层采用双快水泥配制喷射混凝土,可保证地铁隧道施工过程中初期支护的稳定性。
摘 要 介绍南京地铁1号线C50P10盾构管片混凝土、C20P6喷射混凝土的配制。掺20%～25%的Ⅰ级粉煤灰配制的C50P10管片混凝土具有良好的工作性能、力学性能和长期耐久性能。在地铁的非淋水带采用掺硅灰的喷射混凝土,在软土地层采用双快水泥配制喷射混凝土,可保证地铁隧道施工过程中初期支护的稳定性。（参考《建筑中文网》）
关键词 混凝土制备,混凝土性能,掺合集料
南京地铁1号线盾构区间采用预制混凝土管片,矿山法区间初期支护采用喷射混凝土。工程使用的混凝土除必须满足物理力学性能和施工性能等设计要求外,还必须重点考虑其耐久性,使地铁工程的混凝土和钢筋混凝土结构在所处环境条件下满足100年设计使用寿命的基本要求。本文介绍的南京地铁高性能混凝土配合比优化试验研究成果,在工程中已得到成功运用,为地铁混凝土的质量提供了充分的技术保障。
1 C50P10盾构管片混凝土的制备及性能
在采用隧道盾构掘进法施工中,对钢筋混凝土管片的质量要求很高,其设计抗压强度≥50MPa,坍落度为40～60mm,抗渗标号达P10。
1.1原材料
水泥:江南水泥有限公司产42.5P·II;
粉煤灰(FA):华能电厂产Ⅰ级灰;
砂:中砂,细度模数=2.6;
石子:石灰岩碎石,粒径为5～25mm;
外加剂:江苏省建筑科学研究院研制的高效减水剂JM-B(粉剂),掺量为0.6%;
水:自来水。
1.2 混凝土配合比设计
混凝土配合比设计见表1。
1.3 C50P10管片混凝土的性能
按表1的配合比制备混凝土混合料进行混凝土坍落度、表观密度和抗压强度试验。抗压试验采用蒸汽养护和标准养护对比试验,同时测定2d、7d和28d的抗压强度。试验结果见表2。C50P10管片混凝土28d的力学性能试验结果见表3。
1.4 C50P10管片混凝土的耐久性
不同粉煤灰掺量的C50P10混凝土的抗冻性及抗碳化性能试验结果见表4。
根据以上试验结果,采用DG4、DG5组配合比,掺20%～25%Ⅰ级粉煤灰,C50P10管片混凝土具有良好的工作性能、力学性能和长期耐久性。
2 C20P6喷射混凝土的制备及性能
地铁初期支护用喷射混凝土的设计强度等级为C20,抗渗等级为P6。
施工前首先在实验室研究了多种因素对混凝土凝结时间及力学性能的影响。研究表明,对喷射混凝土而言,硅灰的加入不仅可显著提高早期强度,长期强度也比不掺硅灰的喷射混凝土有明显的提高。
2.1 普通喷射混凝土现场试喷结果与分析
2.1.1 原材料
水泥:32.5P.O天宝山水泥;
砂:细度模数为2.3的中砂,系河砂;
石子:粒径范围为5～15mm;
硅灰:埃肯公司提供,SiO2含量大于92%;
钢纤维:长度为30mm、长径比为58的端钩型纤维;
减水剂:江苏省建筑科学研究院提供的JM-B型高效减水剂;
水:自来水。
2.1.2 现场试配喷射混凝土配合比及性能
在鼓楼———珠江路地铁区间施工现场进行了现场试喷,试喷用混凝土的配合比如表5。表中同时列出了回弹率试验结果。由于现场采用的是干法喷射,现场施工时喷射混凝土的用水量由喷射手控制,实际用水量未能测到。表6给出了现场试喷混凝土的力学性能。从技术、经济角度综合考虑,推荐在非淋水带使用PS4组配合比。
2.2 双快水泥喷射混凝土现场试喷结果与分析
鉴于鼓楼———珠江路地铁区间部分为软流塑地段,采用普通喷射混凝土不能在短期内形成临时支护,因此,用双快(快凝快硬)水泥进行了现场试喷。
2.2.1 原材料
水泥:创惠牌硫铝酸盐喷射双快水泥;
砂:中砂;
石:粒径为5～15mm,瓜子片;
水:自来水。
2.2.2 双快水泥喷射混凝土力学性能
试验结果见表7。根据试验结果,推荐在淋水带或软流塑地段采用SK3配合比。
3 结语
(1)制备出了适用于南京地铁工程的C50P10盾构管片混凝土。研究结果表明,蒸汽养护对粉煤灰活性进行热激发,加快了粉煤灰火山灰反应的发挥,促进了混凝土的凝结硬化,使得混凝土早期抗压强度显著提高;掺20%～25%的Ⅰ级粉煤灰配制的C50P10管片混凝土具有良好的工作性能、力学性能和长期耐久性能。
(2)在室内采用普通硅酸盐水泥进行了C20P6喷射混凝土的制备,研究表明,硅灰或硅灰与钢纤维复掺均能明显提高混凝土早期和长期强度。经施工现场试喷和应用,在喷射混凝土中采用硅灰与钢纤维复掺的方法,不仅有利于喷射混凝土早期强度的发展,也可以大大降低喷射的回弹率,更有利于大幅度提高喷射混凝土的抗裂防渗性能。从技术与经济角度综合考虑,推荐在地铁的非淋水带采用掺硅灰的喷射混凝土。在软流塑地段,采用普通喷射混凝土不能在短期内形成临时支护,因而进行了双快水泥配制喷射混凝土的研究,结果表明双快水泥喷射混凝土的早期强度比普通喷射混凝土大大提高。
参考文献
[1]吴中伟,廉慧珍.高性能混凝土[M].北京:中国铁道出版社,1999.
[2]黄士元,蒋家奋.近代混凝土技术[M].西安:陕西科学技术出版社,1998.
[3]赵国藩.高性能混凝土发展简介[J].施工技术,2002(4):1.
原文网址：http://www.pipcn.com/research/200811/9202.htm
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