混凝土管片质量控制.docVIP

0 前言 随着城市的现代化、地下轨道交通的高速发展，盾构法因其先进的施工工艺、较高的施工效率和安全环保性，日益成为我国地下工程和隧道施工的主要方法。管片作为盾构隧道最主要和最关键的结构构件，其性能的优劣对工程质量和隧道服役寿命具有决定性的影响。然而，目前国内外缺乏成熟的管片设计和生产规范与标准，管片寿命存在不确定性，特别是我国在管片的研究上与国外有着很大的差距，国内现有的管片材料、生产工艺、设备生产的管片耐久性差，难以满足高抗渗、长寿命要求。1 管片概述 管片又称盾构隧道的一次衬砌，有钢筋混凝土管片(RC管片)、复合管片和铸铁管片(DC管片)。常用的钢筋混凝土管片有箱型和平板型二种；钢筋混凝土管片采用工厂化流水作业生产，主要分为钢筋笼加工和管片成品的生产以及相关的试验组成。 管片属技术含量高，工艺和品质要求都特别高的钢筋混凝土构件，被称为混凝土预制构件中的“工艺品”，其强度、抗渗性、几何尺寸、表观质量等方面的要求都非常严格。2 管片质量控制 生产管片采用的混凝土强度要求高、抗渗性能、耐久性要求严格，其设计、生产与其它普通混凝土预制构件有很大差异，对材料和成型方法敏感性大。本文就以管片生产的原材料选择为基础，从管片的生产工艺过程详细探讨管片质量控制，以指导管片生产，控制管片质量。2．1原材料的选择 普通的钢筋混凝土管片主要原材料为：水泥、集料、掺合料、外加剂、水和钢筋。2．1．1水泥 根据ASTM C917规定，为符合Blaine标准性能上的差异，对水泥各组分含量规定：C，A≤4％，烧失量≤0．5％，硫含量≤0．2％，细度为375cm2／g左右。在满足强度要求的前提下，限制水泥用量；使用的水泥首选硅酸盐水泥，用量一般控制在360～450kg／m3；碱含量0．6％。2．1．2集料 高强混凝土要求集料具有良好的物理和力学性能。随着混凝土强度的提高，集料强度要相应的提高，颗粒形状也应尽可能接近球形或者立方体，并兼顾耐久性。 (1)细集料：一般使用表面光圆、质地坚硬、洁净的中粗砂；通过300¨m和150斗m筛的数量为ASTM级配限制的下限；细度模数为2．6~2．8；粉细物质含量≤3％，氯离子含量≤O．02％，可溶性硫酸盐按重量计≤0．5％。 (2)粗集料：粗集料一般应选择连续级配5-25mm的碎石，且应无杂物、干净，粉细物质含量不大于2％，压碎性指标≤30％，氯离子含量≤0．03％，可溶性硫酸盐按重量计≤O．4％。2，1．3掺合料 矿物外加剂可以代替一定比例的水泥，与同数量的水泥相比对强度的贡献更大，尤其是后期。粉煤灰、高炉矿渣、天然火山灰以及硅粉在高强混凝土中常被用作矿物外加剂。具体掺量根据规定和试验结果综合考虑。2．1．4外加剂 外加剂是制备高强度混凝土不缺可少的，因水泥的表面积较大，在低水胶比情况下工作性好的拌合物而不使用减水剂或超塑化剂是不可能的，高水泥含量增大了混凝土的成本，且与高水化热相关的问题变得更加突出。对于振动成型的管片混凝土产生水泥砂浆与石子的离析现象就更为严重。因此，化学外加剂主要增加工作性、减少水胶比以及减少水泥用量；但是必须注意通过试验来确定外加剂与水泥的适应性。2．1．5水 一般选择干净的无污染的生活饮用水；水中应不含有影响水泥正常凝结与硬化的有害杂质及油脂、糖类、游离酸类、碱、盐、有机物或其他有害物质。2．1．6钢筋 钢筋的品种、规格和质量，必须符合设计要求和现行的有关规范的规定。钢筋焊接、焊接制品的机械性能(拉力试件：屈服强度、拉弯强度、伸长率；冷弯试件；可焊接试件)的试验结果必须符合现行的钢筋焊接及验收的有关规定。2．2混凝土配合比的设计 管片生产首先要考虑混凝土的配合比的设计，配合比设计分为两个步骤：选择合适的组成材料，根据对管片混凝土强度和抗渗性能、耐久性的要求，以及生产工艺成型方式对混凝土拌合物的工作性能的要求，确定混凝土各组成材料的相对数量。管片混凝土的一般要求是强度等级为C50、抗渗等级为P12、坍落度为(5±2)cm、低水灰比的高性能混凝土。 在混凝土配合比设计时，要综合考虑各方面的因素： (1)限制水灰比、水泥用量，采用高性能外加剂、掺合料以保证强度、抗渗性、耐久性要求； (2)混凝土早期强度高和缩短凝结时间(提高模具周转率)，采用低水泥用量(最小坍落度)，最佳粗集料和细集料比率以满足经济性要求。 (3)易于浇筑、捣实；离析和泌水量小，以满足工作性能要求； (4)并兼顾考虑其它的标准要求，如收缩和徐变小或用于特殊的化学环境等。2．3管片生产工艺 管片生产工艺可以简单的分为钢筋笼加工和管片成品生产。生产工艺流程如图1。2．3．1钢筋笼加T 钢筋笼作为混凝土管片的骨架