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)多使用預制混凝土管片結(jié)構(gòu)，該管片經(jīng)過預制、運輸、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行密封及連接進行防水工作，而且由該類型襯砌所引起的地表沉降量相對較大，管片及其襯砌施工所需費用占到施工總費用的 30%左右，施工費用較高。相比預制管片襯砌，現(xiàn)澆擠壓流態(tài)混凝土襯砌由于襯砌與掘進并進，施工時對地表影響極小。襯砌整體性好，無防水維修費，施工進度快、工期短、施工費用減少。由于采用現(xiàn)澆的形式，即盾構(gòu)掘進的同時，混凝土進行澆筑，為更好地填充盾構(gòu)掘進形成的空隙，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；同時由于該施工方法采用襯砌模板，為有效地進行模板循環(huán)，要求成型的混凝土襯砌必須具有較高的早期強度等級。以上兩方面的特殊要求，混凝土配合比設計及最終襯砌施工質(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。對每種材料規(guī)格等性能指標進行嚴格控制。第二是科學的配合比設計，最終混凝土不僅須具有較大的坍落度、較高的保坍性能、早期強度及最終強度，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，并且結(jié)合使用于共同管溝的對現(xiàn)澆擠壓混凝土襯砌的要求，在對共同管溝的結(jié)構(gòu)狀態(tài)和各種混凝土材料的特性進行大量分析的基礎上提出。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、力學指標
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)的預制管片，考慮工藝要求及施工本身的經(jīng)濟合理性，要求擠壓成型的混凝土襯砌有較高的早期強度(Id強度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較小，要求現(xiàn)澆擠壓流態(tài)混凝土襯砌最終的強度等級相對較低，本發(fā)明襯砌設計強度等級選擇為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，同時要求混凝土不離析、不泌水以滿足有效填充盾構(gòu)掘進形成的空隙及現(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)混凝土的力學性能指標要求，水泥選用超早強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，同時考慮該水泥施工成本及今后的推廣應用問題，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強度等級的混凝土，由于長時間的高坍落度(200mm以上坍落度保持汕以上)與本身早期強度較高(Id強度IOMPa以上)之間的矛盾關系，對混凝土后期強度損失較大，為達到混凝土襯砌最終的強度要求。本發(fā)明采用42. 5級普通硅酸鹽水泥。采用該標號等級水泥，在達到相同混凝土強度和坍落度的前提下，可以降低單方水泥用量。為達到上述混凝土各項性能指標，原材料的選擇至關重要。1、為使混凝土達到池以上200mm以上的高流動性及保坍性能，對水泥的要求主要包括以下幾個方面
(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，且反應產(chǎn)生的熱量在短時間內(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，易導致混凝土因溫度應力出現(xiàn)開裂。最終導致混凝土抗?jié)B性能下降。同時，水泥中C3A過高時，水泥與混凝土外加劑的適應性差，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的含量應小于8%。(2)水泥細度是指水泥顆粒總體的粗細程度。水泥顆粒越細，與水發(fā)生反應的表面積越大，因而水化反應速度較快，水化較完全，早期強度也越高，但在空氣中硬化收縮性較大，成本也較高。一般認為水泥顆粒在0 10 μ m時，水化最快；在3 30 μ m時，水泥的活性最大； 大于60 μ m時，活性較小，水化緩慢；大于90 μ m時，只能進行表面水化，只起到微集料的作用。本發(fā)明要求水泥中10 3(^!11顆粒級配控制在35、5%，控制3 10μπι級配所占水泥的比例，控制在15%以下，其它顆粒級配<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，同時也能夠有效地抑制由于堿集料反應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含量應小于8% ；水泥中 10^30 μ m顆粒級配控制在35、5%，控制3 10 μ m級配所占水泥的比例，控制在15%以下，其它顆粒級配(<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。水泥中堿含量應小于0. 60%。2、細骨料選擇河砂。本發(fā)明以中砂為宜，細度模數(shù)為2. 6 3.0，級配滿足《JGJ 52-2006普通混凝土用砂、石質(zhì)量及檢驗方法標準》要求。同時要按照GB/T14684嚴格控制含泥量、泥塊含量以及有害物質(zhì)含量。此外，細骨料要進行堿活性檢驗，以避免混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)生堿骨料反應破壞。3、粗骨料選擇碎石。粒徑范圍為5 31. 5 mm。粗骨料級配及其它性能指標滿足《JGJ 52-2006普通混凝土用砂、石質(zhì)量及檢驗方法標準》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)先選用一級粉煤灰，最低使用二級粉煤灰。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，嚴重影響擠壓流態(tài)混凝土的早期強度強度，同時，由于粉煤灰一般含堿量偏大，對外加劑的吸附較大， 在增大外加劑用量的同時，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。其標準滿足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聚羧酸高效復配減水劑，摻量為膠凝材料重量的 1. 5^1. 8%，實際減水率約為33%，能在保證混凝土早期強度、最終強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)指標的確定
(1)配置強度
按照《普通混凝土配合比設計規(guī)程》，共同管溝擠壓混凝土襯砌設計強度為C30，混凝土取強度標準差4.0 MPa，混凝土配制強度確定為 f ’0 = fcu,k +1- 645 σ =30+1. 645X4. 0=36. 58Mpa
(2)耐久性指標
抗?jié)B等級確定為P20。為避免混凝土水化熱及溫度應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
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。并且在此時間段內(nèi)混凝土不離析、不泌水。混凝土配合比設計 (1)水灰比
按照《普通混凝土配合比設計規(guī)程》要求，混凝土水灰比按照下面公式計算
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， 所配置的混凝土強度等級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骨料采用中砂，細度模數(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，壓力保持時間控制 30min，最終混凝土各項性能指標能夠達到要求。
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，所配置的混凝土強度等級C30；采用42.5級普通硅酸鹽水泥，要求C3A的含量小于8%；細骨料的細度模數(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試驗模型試驗，和易性指標和強度指標及水泥用量均滿足要求，混凝土抗?jié)B性大于P20。混凝土各項指標均達到設計要求。
文檔編號C04B28/04GK102515658SQ20111037661
公開日2012年6月27日 申請日期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 申請人:中鐵隧道集團有限公司