蒸養(yǎng)管片混凝土物理力學(xué)性能的影響因素研究

1、2013年第1期鐵道建筑RailwayEngineering33文章編號(hào)：1003—1995(2013)010033—03蒸養(yǎng)管片混凝土物理力學(xué)性能的影響因素研究朱瑤宏，占文，秦明強(qiáng)，李進(jìn)輝(1寧波軌道交通工程建設(shè)指揮部，浙江寧波315012；2中交武漢港灣工程設(shè)計(jì)研究院有限公司，湖北武漢430040；3長(zhǎng)大橋梁建設(shè)施工技術(shù)交通行業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北武漢430040)摘要：利用某軌道交通工程管片設(shè)計(jì)配合比，研究了蒸養(yǎng)主要參數(shù)、養(yǎng)護(hù)制度、水

2、泥品種、膠材用量及水膠比等因素對(duì)管片混凝土物理力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明：蒸養(yǎng)參數(shù)對(duì)混凝土脫模強(qiáng)度的影響順序?yàn)椋汉銣販囟群銣貢r(shí)間靜養(yǎng)時(shí)間升溫速率；28d強(qiáng)度的影響順序?yàn)椋荷郎厮俾屎銣販囟群銣貢r(shí)間靜養(yǎng)時(shí)間；蒸養(yǎng)能顯著提高混凝土早期強(qiáng)度，尤其是脫模強(qiáng)度，但會(huì)對(duì)其后期強(qiáng)度有不利影響；配制C50管片混凝土宜選用P0425水泥，較優(yōu)的膠材用量和水膠比分別為420kg／m和O32。關(guān)鍵詞：管片混凝土力學(xué)性能蒸養(yǎng)中圖分類號(hào)：TU528064文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：

3、ADOI：103969／jissn1003199520130111寧波軌道交通1號(hào)線一期工程使用通用管片作為盾構(gòu)區(qū)間襯砌。管片采用自防水混凝土進(jìn)行結(jié)構(gòu)自防水，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C50，抗?jié)B等級(jí)≥P10，盾構(gòu)區(qū)間主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用壽命為100年。管片采用真空吸盤脫模，脫模強(qiáng)度≥15MPa，不得使用早強(qiáng)混凝土，為保障管片脫模強(qiáng)度達(dá)到要求，管片初凝后進(jìn)行蒸汽養(yǎng)護(hù)。本文利用寧波軌道交通工程某管片廠設(shè)計(jì)配合比，研究了蒸養(yǎng)主要控制參數(shù)、養(yǎng)護(hù)制度、水泥品

4、種、膠材用量及水膠比等因素對(duì)管片混凝土物理力學(xué)性能的影響。1原材料和試驗(yàn)配合比11原材料水泥分別使用余姚舜江P0425、P1I425、PO525水泥；粉煤灰為北侖電廠Ⅱ級(jí)粉煤灰；細(xì)集料為閩江砂，細(xì)度模數(shù)26；粗集料為5—25m碎石；外加劑為中交武港院聚羧酸高性能管片專用外加劑。12設(shè)計(jì)試驗(yàn)配合比設(shè)計(jì)試驗(yàn)配合比如表1所示。其標(biāo)養(yǎng)下的抗壓強(qiáng)度、工作性能、抗?jié)B性能如表2所示。由表2可知，上述設(shè)計(jì)配合比混凝土在標(biāo)養(yǎng)條件下的工作性能、28d力學(xué)性

5、能、抗?jié)B性均滿足C50預(yù)制管片的配制要求。可采用該配合比進(jìn)行蒸汽養(yǎng)護(hù)試驗(yàn)。收稿日期：20120520；修回日期：201208—20基金項(xiàng)目：寧波市重大科技攻關(guān)項(xiàng)目資助(2010C50018)作者簡(jiǎn)介：朱瑤宏(196O一)，男，浙江寧波人，教授級(jí)高工。表1設(shè)計(jì)試驗(yàn)配合比kg／m。表2標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下設(shè)計(jì)試驗(yàn)配合比混凝土的性能2試驗(yàn)方案管片生產(chǎn)過(guò)程中通常采用蒸汽養(yǎng)護(hù)提高管片混凝土早期強(qiáng)度。蒸汽養(yǎng)護(hù)分為靜停、升溫、恒溫和降溫4個(gè)階段，主要涉及靜

6、養(yǎng)時(shí)間、升溫速率、恒溫時(shí)間和恒溫溫度4個(gè)關(guān)鍵蒸養(yǎng)參數(shù)。由于上述4個(gè)關(guān)鍵參數(shù)對(duì)管片混凝土的物理力學(xué)性能存在交互影響。每個(gè)因素又分為3種工況，所以采用四因素三水平正交試驗(yàn)，以10h脫模強(qiáng)度和28d抗壓強(qiáng)度為考核指標(biāo)，研究蒸養(yǎng)參數(shù)對(duì)管片混凝土物理力學(xué)性能的影響。在優(yōu)選的蒸養(yǎng)制度基礎(chǔ)上研究養(yǎng)護(hù)制度對(duì)管片混凝土力學(xué)性能的影響，建立合理的管片養(yǎng)護(hù)制度，進(jìn)而在該蒸養(yǎng)制度條件下保持混凝土坍落度為3～5cm。以10h脫模強(qiáng)度、同養(yǎng)28d抗壓強(qiáng)度、標(biāo)養(yǎng)28

7、d抗壓強(qiáng)度為考核指標(biāo)，研究水泥品種、膠材用量及水膠比等因素對(duì)管片混凝土力學(xué)性能的影響。3結(jié)果與討論31蒸養(yǎng)參數(shù)的影響10h脫模強(qiáng)度正交試驗(yàn)結(jié)果見表3，標(biāo)養(yǎng)28d抗2013年第1期朱瑤宏等：蒸養(yǎng)管片混凝土物理力學(xué)性能的影響因素研究由圖1可知，使用不同品種水泥按該配合比配制出的混凝土在合適的蒸養(yǎng)制度下脫模強(qiáng)度和28d同養(yǎng)、標(biāo)養(yǎng)抗壓強(qiáng)度均達(dá)到C50管片混凝土配制要求。相比于P0425水泥，采用PⅡ425水泥和PO525水泥混凝土脫模強(qiáng)度和28

8、d抗壓強(qiáng)度均有提高?？紤]到水化熱、耐久性和經(jīng)濟(jì)性因素，P0425水泥在合適蒸養(yǎng)制度下已可滿足脫模強(qiáng)度和28d強(qiáng)度的要求，故推薦使用P0425水泥。34膠材用量的影響使用P0425水泥，膠材組成為80％水泥20％粉煤灰，水膠比不變，膠材用量選擇試驗(yàn)結(jié)果見圖2。8。6G霎。驥2。0420430膠材用量，(kg，m)圖2不同膠材用量管片混凝土的物理力學(xué)性能由圖2可知，10h脫模強(qiáng)度、同養(yǎng)28d抗壓強(qiáng)度和標(biāo)養(yǎng)28d抗壓強(qiáng)度均隨著膠材用量的增加而

9、增加，各膠材用量配合比的管片混凝土標(biāo)養(yǎng)28d抗壓強(qiáng)度均大于同養(yǎng)28d抗壓強(qiáng)度。其中膠材用量為410kg／m時(shí)，脫模強(qiáng)度稍低，同養(yǎng)28d抗壓強(qiáng)度剛好可滿足C50管片混凝土配制要求；膠材用量達(dá)到420kg／m以上之后，脫模強(qiáng)度及同養(yǎng)28d抗壓強(qiáng)度均可滿足C50管片混凝土配制要求：脫模強(qiáng)度可達(dá)18MPa以上，同養(yǎng)28d抗壓強(qiáng)度也達(dá)58MPa，存在一定的富余；膠材用量達(dá)到430kg／m’時(shí)，同養(yǎng)28d抗壓強(qiáng)度達(dá)到63MPa以上，考慮到強(qiáng)度過(guò)高有

10、開裂風(fēng)險(xiǎn)，且過(guò)高的膠材用量不經(jīng)濟(jì)，因此較優(yōu)的膠材用量為420kg／m。35水膠比的影響膠材用量420kg／m基礎(chǔ)上，水膠比選擇試驗(yàn)結(jié)果見圖3。由圖3可知，水膠比為034時(shí)脫模強(qiáng)度為146MPa，達(dá)不到管片配制要求；水膠比為032時(shí)脫模強(qiáng)度為175MPa，同養(yǎng)28d強(qiáng)度及標(biāo)養(yǎng)28d強(qiáng)度分別為617MPa和657MPa，可滿足配制要求。隨水膠比減小，強(qiáng)度有增大的趨勢(shì)，而過(guò)小水膠比會(huì)影響混凝土的工作性能，增大混凝土的收縮。因此管片混凝土較優(yōu)的

11、水膠比為032。4結(jié)論O32水膠比圖3不同水膠比混凝土的物理力學(xué)性能1)蒸養(yǎng)參數(shù)對(duì)混凝土脫模強(qiáng)度的影響順序?yàn)椋汉銣販囟群銣貢r(shí)間靜養(yǎng)時(shí)間升溫速率；對(duì)28d抗壓強(qiáng)度的影響順序?yàn)椋荷郎厮俾屎銣販囟群銣貢r(shí)間靜養(yǎng)時(shí)間。設(shè)計(jì)蒸養(yǎng)制度時(shí)，應(yīng)在滿足脫模強(qiáng)度、28d抗壓強(qiáng)度的范圍內(nèi)，依據(jù)管片模具周轉(zhuǎn)時(shí)間選擇合適的蒸養(yǎng)參數(shù)。2)蒸汽養(yǎng)護(hù)能顯著提高混凝土早期強(qiáng)度，尤其是脫模強(qiáng)度，但對(duì)后期強(qiáng)度有不利影響。3)膠材組成為80％水泥20％粉煤灰時(shí)，使用P0425、

12、PⅡ425及PO525均可達(dá)到管片脫模強(qiáng)度和28d強(qiáng)度要求，綜合考慮水化熱及經(jīng)濟(jì)性因素，建議優(yōu)選P0425水泥。4)使用P0425水泥，膠材用量為420kgm即可滿足C50管片混凝土抗壓強(qiáng)度要求。在此基礎(chǔ)上優(yōu)選的水膠比為032。5)本試驗(yàn)是在10h脫模強(qiáng)度和28d抗壓強(qiáng)度基礎(chǔ)上優(yōu)選水泥品種、膠凝材料用量和水膠比，管片生產(chǎn)用配合比還需結(jié)合管片外觀質(zhì)量、體積穩(wěn)定性、抗裂及耐久性能綜合考慮。參考文獻(xiàn)[1]蔡亞寧，喬中勝北京地鐵五號(hào)線預(yù)制盾構(gòu)管

13、片的高性能混凝土研究[J]現(xiàn)代隧道技術(shù)，2005(1)：2025[2]許顏軍，歐菁，樊君梅，等TBN預(yù)制管片混凝土配合比設(shè)計(jì)與蒸養(yǎng)工藝優(yōu)化[J]水利水電工程設(shè)計(jì)，2006，25(2)：1215[3]秦鴻根，孫偉，龐超明，等地鐵工程用C50P10管片高性能混凝土制備與性能研究[J]粉煤灰，2003(1)：4O一42[4]楊雄利地鐵隧道襯砌管片蒸汽養(yǎng)護(hù)預(yù)養(yǎng)期試驗(yàn)研究[J]鐵道建筑，2008(5)：67—69[5]丁慶軍，陳凱，江海明，等免蒸