王香港， 王玉策

（1.蘇州市興邦化學(xué)建材有限公司 蘇州 215155；2.中鐵二十三局無錫分公司 無錫 214400）

0 前言

隨著城市化建設(shè)的快速發(fā)展，道路交通建設(shè)顯得尤為重要。市場經(jīng)濟的繁榮離不開信息的傳遞，更離不開交通行業(yè)發(fā)展帶來的便捷。地鐵隧道工程是城市交通發(fā)展到一定階段的標(biāo)志。地鐵隧道所使用的管片是高性能混凝土預(yù)制品，混凝土由高性能聚羧酸減水劑調(diào)節(jié)后，拌制出滿足生產(chǎn)工藝要求的混凝土，經(jīng)振動成型、收光抹面、蒸養(yǎng)、脫模水養(yǎng)（28d）之后投入使用。目前，管片生產(chǎn)廠家都采用生產(chǎn)效率比較高的流水線，提高模具的周轉(zhuǎn)率，降低生產(chǎn)成本。那么，對減水劑的要求就比較高，特別是要求具有早強性能。對此工藝要求，本文經(jīng)過相關(guān)試驗做出了適合管片生產(chǎn)要求的高性能聚羧酸減水劑。

1 工程概況

無錫市軌道交通一、二號線工程盾構(gòu)區(qū)間單線隧道長約72km，管片總環(huán)數(shù)約60000環(huán)。1號線為南北向交通骨干線，北起堰橋，南至雪浪，2號線為東西向交通骨干線，西起梅園，東至安鎮(zhèn)，公司承攬約20000環(huán)地鐵管片生產(chǎn)，鋼筋混凝土管片內(nèi)徑為5.5m，外徑為6.2m，環(huán)寬1.2m，厚度為0.35m。鋼筋混凝土管片供應(yīng)時間從2010年5月至2013年10月，共42個月。

2 試驗研究

2.1 原材料和試驗儀器

（1）采用海螺P·Ⅱ52.5級水泥，比表面積為359m2/kg。其他檢測結(jié)果見表1。

（2）集料

細(xì)集料采用Ⅱ區(qū)中砂，細(xì)度模數(shù)2.8，含泥量0.4%；粗集料采用碎石，5～25mm的連續(xù)粒級顆粒級配，其中70%為16mm以上的碎石，含泥量0.3%。

（3）粉煤灰

采用江蘇利港電廠的Ⅰ級灰，燒失量0.87%，細(xì)度7.0%。

（4）減水劑

采用蘇州市興邦化學(xué)建材有限公司生產(chǎn)的PC3018早強型聚羧酸高性能減水劑，國內(nèi)著名廠家早強型聚羧酸減水劑A型，國際知名聚羧酸高性能減水劑B、C（適用于管片生產(chǎn)）。

（5）試驗儀器

表1 水泥檢測結(jié)果

HJW-60型混凝土臥式攪拌機，無錫市錫威儀器機械廠；

LC-615A型日本三洋混凝土含氣量測定儀，上海勞瑞儀器設(shè)備有限公司；

混凝土貫入阻力儀，無錫建儀儀器機械有限公司。

2.2 試驗方法

參照GB8076-2008，對所使用的減水劑進行常規(guī)檢測，對比其減水率、含氣量等指標(biāo)；然后進行早強性能對比，進行復(fù)配；再通過混凝土蒸養(yǎng)對比進行驗證；最后進行試生產(chǎn)的驗證。

蒸養(yǎng)制度：40℃～50℃，蒸養(yǎng)3.5小時。蒸養(yǎng)之前進行不少于三次抹面。

2.3 試驗過程及數(shù)據(jù)

2.3.1 水泥適應(yīng)性

減水劑對水泥的適應(yīng)性能的優(yōu)劣，直接影響到其使用功能。要判定PC3018對水泥的適應(yīng)程度，采用水泥凈漿流動度來進行驗證，這也是比較公認(rèn)的方法。

表2 減水劑水泥適應(yīng)性

從表2可以看出，PC3018的水泥適應(yīng)性能很好，與其他三種減水劑相比，在對水泥的適應(yīng)性能上沒有大的區(qū)別，說明PC3018對水泥適應(yīng)性能較好。

2.3.2 減水劑基礎(chǔ)性能對比

參照GB8076-2008對聚羧酸高性能減水劑的要求，按照其檢測要求，對減水率，含氣量等進行檢測。

表3 減水劑混凝土基本性能對比

從表3和圖1可以看出，PC3018減水率和標(biāo)養(yǎng)強度與B型減水劑都比較接近。唯一最大的區(qū)別是含氣量，PC3018含氣量高。其他兩種減水劑的含氣量與PC3018相接近，標(biāo)養(yǎng)下，早期強度增長較慢。聚羧酸高性能減水劑由于其合成工藝的特性，造成聚羧酸減水劑是引氣型減水劑，一般含氣量在3%～5%之間，GB8076-2008規(guī)定含氣量≤6%。說明聚羧酸高性能減水劑必須經(jīng)過消泡處理才能滿足有特殊要求的預(yù)制品生產(chǎn)工藝。A-型減水劑，含氣量低于常規(guī)聚羧酸減水劑，是經(jīng)過消泡工藝處理的。目前，通過合成控制聚羧酸減水劑含氣量低于2%的還未曾出現(xiàn)。根據(jù)表3，必須對PC3018進行消泡處理。

2.3.3 早強性能對比

管片生產(chǎn)要求，在兩小時內(nèi)模具要進入蒸養(yǎng)房，否則會影響生產(chǎn)效率，增加生產(chǎn)成本。那么，兩小時進入蒸養(yǎng)房要求混凝土能較快凝結(jié)，產(chǎn)生一定的強度。

管片生產(chǎn)有預(yù)養(yǎng)期，一般指地鐵管片澆灌成型后到加熱升溫前這一段靜停放置時間。預(yù)養(yǎng)階段的作用在于提高水泥在熱養(yǎng)護開始以前的水化程度，使混凝土具有必要的初始結(jié)構(gòu)強度，以增強混凝土對升溫期結(jié)構(gòu)破壞的抵御力。混凝土制品預(yù)養(yǎng)時間越長，混凝土的初始結(jié)構(gòu)強度就越大，混凝土蒸養(yǎng)后，制品內(nèi)部損傷就越小。但是預(yù)養(yǎng)期不能過長，否則會影響生產(chǎn)周期，降低模具的周轉(zhuǎn)率。這里就存在一個最佳預(yù)養(yǎng)期問題，著名混凝土專家吳中偉教授指出，最佳預(yù)養(yǎng)期為混凝土強度達(dá)到0.39～0.49MPa 時所需的時間[1]。因此混凝土要求快速凝結(jié)，所使用的減水劑早強性能較好。對兩種減水劑早強性能的對比結(jié)果見表4。

表4 PC3018早強性能檢測

從圖2可以看出，在同等試驗條件下，PC3018的早強效果與B型很接近，初凝時間只晚13分鐘，終凝時間相接近。其他兩種相對較差。

2.3.4 PC3018消泡和結(jié)果驗證

通過上述實驗，可以知道PC3018在管片生產(chǎn)的使用上還不能完全滿足生產(chǎn)工藝的要求，需要進行消泡方面的改進。

降低減水劑的含氣量，要選用消泡效果較好的消泡劑，要求消泡劑不影響減水劑的性能，不能明顯降低其減水率，改變混凝土拌合物的和易性能。選擇合適的消泡劑首先要考慮與減水劑相容性問題，如不相容，會造成混合不均勻產(chǎn)品性能不穩(wěn)定，影響生產(chǎn)；其次是摻量，消泡劑摻量小，起不到消泡作用；摻量大，會產(chǎn)生泌水，影響正常生產(chǎn)使用。目前，市場上的消泡劑大致分為三類：一是有機硅類；二是聚醚類；三是高碳醇類。三種消泡劑各有優(yōu)劣，此次選用有機硅類消泡劑，是經(jīng)過大量實驗確認(rèn)，判定適用于PC3018，摻量為0.05%，PC3018含氣量1.8%。其早強性能對比見表5。

表5 PC3018早強性能檢測

從表5可以明顯看出，改性之后，PC3018在8h、10h、12h、24h強度上有比較明顯的提高，非常接近A-型減水劑的性能。凝結(jié)時間上，初凝縮短約20min，保證凝結(jié)的快速進行。從標(biāo)養(yǎng)條件下的強度來看，完全可以滿足管片生產(chǎn)的需要，最終還要經(jīng)過蒸養(yǎng)驗證，以確保實際生產(chǎn)與試驗結(jié)果的一致性。

表6 蒸養(yǎng)試驗對比

從表6可以看出，脫模強度可以達(dá)到設(shè)計強度的55%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過設(shè)計要求。

3 結(jié)論

（1）通過試驗對比，摸索出一套檢測減水劑早強性能的試驗方法；

（2）確定消泡劑摻量0.05%、脫模強度達(dá)到設(shè)計強度的55%，遠(yuǎn)高于40%的設(shè)計脫模強度；

（3）配制出和易性能較好的混凝土拌合料，提高生產(chǎn)效率，節(jié)約能源，降低成本。

[1]龐強特.混凝土制品工藝[M]. 武漢：武漢工業(yè)大學(xué)出版社, 1988.

[2]楊秋玲，馬可檢.C50高強混凝土在盾構(gòu)隧道管片中的應(yīng)用 [J].鐵道建筑，2008（4）：44-46.

[3]楊雄利.地鐵混凝土管片養(yǎng)護制度的研究[J].鐵道建筑，2008（3）：38-39.

[4]吳中偉,廉慧珍.高性能混凝土[M].北京:中國鐵道出版社,1999.

[5]王悅輝,劉順妮,林宗壽.高性能水泥的開發(fā)與研究[J].新世紀(jì)水泥導(dǎo)報,2001,(2):28-30.

[6]李向陽.預(yù)應(yīng)力混凝土梁的蒸養(yǎng)及溫差控制[J].鐵道建筑,2003,(9):14-15.

[7]李民強.預(yù)制鋼筋混凝土管片生產(chǎn)工法[J].混凝土與水泥制品,2005,(5):28-31.

[8]張雄.建筑功能外加劑[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社.2003:3-6.