劉家斌，張秀葉

（1. 日照百通混凝土有限公司，山東 日照 276800；2. 山東魯碧建材有限公司，山東 日照 276800）

0 引言

隨著城市現(xiàn)代化建設(shè)步伐的加快和地鐵隧道工程的高速發(fā)展，盾構(gòu)法因其先進(jìn)的施工工藝、較高的施工效率和安全環(huán)保性，已成為了合肥地鐵隧道工程施工的主要方法?；炷凉芷鳛槎軜?gòu)法隧道中的關(guān)鍵組成部分，它的質(zhì)量直接影響整個(gè)隧道的質(zhì)量。目前，影響管片質(zhì)量的主要問題有兩方面[1-2]：一是氣泡問題，大氣泡或大面積氣泡問題影響管片構(gòu)件的外觀，甚至降低混凝土管片的抗?jié)B性能；二是裂縫，裂縫寬度超過0.2mm就會(huì)影響混凝土的結(jié)構(gòu)和防水[3-4]。

當(dāng)前，鋼筋混凝土管片生產(chǎn)的新工藝主要是流水線法[5-7]，限制管片生產(chǎn)效率的階段主要有兩方面：一是混凝土靜停預(yù)蒸養(yǎng)時(shí)間——為混凝土收光抹面時(shí)間；二是蒸養(yǎng)時(shí)間——為混凝土強(qiáng)度達(dá)到脫模強(qiáng)度的時(shí)間。

本文主要是針對(duì)聚羧酸高性能減水劑在地鐵管片預(yù)制構(gòu)件中的實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行技術(shù)分析，包括預(yù)制構(gòu)件管片的特殊性能（保坍 20min，凝結(jié)時(shí)間 3.5h 左右，早強(qiáng)，外觀質(zhì)量等）對(duì)聚羧酸高性能減水劑的更高要求進(jìn)行研究。

1 試驗(yàn)原材料、試驗(yàn)方法

1.1 試驗(yàn)原材料

水泥：P·O52.5，合肥巢湖海螺水泥廠。

粉煤灰：Ⅰ級(jí)，合肥電廠。

砂：Ⅱ區(qū)中砂，采自當(dāng)?shù)厣皥?chǎng)。

粗骨料：5～10mm、10～20mm 級(jí)配碎石，購(gòu)于當(dāng)?shù)厥蠌S。

聚羧高性能酸減水劑：母液類型有高減水型母液GR1、GR2，保坍型母液 BR1，早強(qiáng)型母液 ZR1，均來自江蘇博特；引氣劑，消泡劑，早強(qiáng)劑 Z1（甲酸鈣）、Z2（三乙醇胺）均來自化工市場(chǎng)。

1.2 試驗(yàn)方法

混凝土含氣量、坍落度性能試驗(yàn)測(cè)試按照 GB/T 50080—2016《普通混凝土拌合物性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行。

混凝土試件制作與養(yǎng)護(hù)、抗壓強(qiáng)度測(cè)試按照 GB/T 50081—2002《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行。

2 聚羧酸高性能減水劑在地鐵管片中應(yīng)用的試驗(yàn)研究

合肥地鐵管片混凝土性能指標(biāo)要求：（1）混凝土強(qiáng)度等級(jí)為 C55；（2）早期強(qiáng)度高，蒸養(yǎng) 6h 后抗壓強(qiáng)度達(dá)到 22MPa 以上；（3）混凝土坍落度要求60～80mm，且具有良好觸變性，振動(dòng)時(shí)易填充性能好；（4）混凝土拌合物保坍時(shí)間 20min，且混凝土表面在 1～2h 易收光抹面；（5）混凝土凝結(jié)時(shí)間短，終凝時(shí)間 3h 左右，便于混凝土模板周轉(zhuǎn)；（6）管片外觀質(zhì)量要求高，氣泡較少（如無大泡存在，大面積小泡覆蓋率低等），蜂窩和麻面基本沒有，等。

地鐵管片混凝土采用 C55 混凝土，其配合比見表1。

表1 地鐵管片混凝土配合比.g/m3

2.1 混凝土拌合物性能研究

試驗(yàn)方案：采用高減水型聚羧酸高性能減水劑母液GR1 或 GR2 和保坍型聚羧酸高性能減水劑母液 BR1 復(fù)配早強(qiáng)劑，與早強(qiáng)型聚羧酸高性能減水劑母液 ZR1 進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，其試驗(yàn)方案和試驗(yàn)結(jié)果見表2。

表2 試驗(yàn)方案和試驗(yàn)結(jié)果

2.1.1 減水劑類型對(duì)管片混凝土坍落度的影響

從表2 和圖1 可以看出：從坍落度角度分析，兩種高減水型聚羧酸高性能減水劑母液 GR1 或 GR2 和保坍型聚羧酸高性能減水劑母液 BR1 復(fù)配時(shí)，其管片混凝土拌合物保坍時(shí)間都能滿足地鐵管片混凝土的質(zhì)量要求，但使用早強(qiáng)型聚羧酸高性能減水劑母液 ZR1 可在保證管片混凝土坍落度的前提下，當(dāng)達(dá)到一定時(shí)候后（20min）能迅速使管片混凝土流動(dòng)性降低，從而減少管片表面返漿過多、因過振泌水等現(xiàn)象。

圖1 母液類型對(duì)管片混凝土坍落度的影響

2.1.2 減水劑類型對(duì)管片混凝土含氣量的影響

從表2 和圖2 可以看出：從混凝土拌合物含氣量角度分析，兩種高減水型聚羧酸高性能減水劑母液 GR1或 GR2 和保坍型聚羧酸高性能減水劑母液 BR1 復(fù)配時(shí)的管片混凝土含氣量較早強(qiáng)型聚羧酸高性能減水劑母液ZR1 稍高，但都在管片混凝土含氣量規(guī)定范圍內(nèi)。

2.1.3 聚羧酸高性能減水劑類型對(duì)管片混凝土凝結(jié)時(shí)間的影響

從表2 和圖3 可以看出：從混凝土凝結(jié)時(shí)間角度分析，兩種高減水型聚羧酸高性能減水劑母液 GR1 或GR2 和保坍型聚羧酸高性能減水劑母液 BR1 復(fù)配時(shí)，雖然加了早強(qiáng)劑后，其管片混凝土凝結(jié)時(shí)間縮短了，但還是較長(zhǎng)（都在 4h30min 以上），而加早強(qiáng)型聚羧酸高性能減水劑母液 ZR1 的管片混凝土凝結(jié)時(shí)間大大縮短（3h 左右），這樣能保證管片混凝土在收光抹面后移動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)不會(huì)造成管片弧形表面出現(xiàn)下塌現(xiàn)象，從而不影響管片結(jié)構(gòu)尺寸。

圖2 母液類型對(duì)管片混凝土含氣量的影響

圖3 母液類型對(duì)管片混凝土凝結(jié)時(shí)間的影響

2.1.4 減水劑類型對(duì)管片混凝土抗壓強(qiáng)度的影響

試驗(yàn)結(jié)果見表2 和圖4。

圖4 母液類型對(duì)管片混凝土抗壓強(qiáng)度的影響

從表2 和圖4 可以看出：從 6h 管片混凝土蒸養(yǎng)強(qiáng)度角度分析，與兩種高減水型聚羧酸高性能減水劑母液GR1 或 GR2＋保坍型聚羧酸高性能減水劑母液 BR1＋早強(qiáng)劑復(fù)配方案相比，采用早強(qiáng)型聚羧酸高性能減水劑母液 ZR1 時(shí)，其管片混凝土 6h 蒸養(yǎng)強(qiáng)度增長(zhǎng)更快，這樣有利于預(yù)制構(gòu)件廠模具的周轉(zhuǎn)，且摻早強(qiáng)型聚羧酸高性能減水劑母液 ZR1 后，其 6h 管片混凝土蒸養(yǎng)強(qiáng)度提高約 37.7%（要求 22MPa）。

2.2 地鐵管片混凝土外觀質(zhì)量研究

使用高減水型聚羧酸高性能減水劑母液 GR1 或GR2＋保坍型聚羧酸高性能減水劑母液 BR1＋早強(qiáng)劑的試樣 2# 和 6#，以及早強(qiáng)型聚羧酸高性能減水劑母液ZR1 的試樣 9# 進(jìn)行管片預(yù)制構(gòu)件廠現(xiàn)場(chǎng)對(duì)比，其現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際圖見圖5～7 所示。

圖5 2# 試樣的管片外觀圖

圖6 6# 試樣的管片外觀圖

圖7 9# 試樣的管片外觀圖

從圖5 和圖6 可以看出：使用高減水型聚羧酸高性能減水劑母液 GR1 或 GR2＋保坍型聚羧酸高性能減水劑母液 BR1＋早強(qiáng)劑的管片外觀質(zhì)量較差，具體表現(xiàn)為：外觀氣泡較多，且各地方氣泡分布不均勻，從而影響整個(gè)管片的質(zhì)量；從圖7 可以看出：當(dāng)使用早強(qiáng)型聚羧酸高性能減水劑母液 ZR1 時(shí)，其管片外觀質(zhì)量較好，基本沒有氣泡，且外觀比較光滑，能夠滿足地鐵施工單位、業(yè)主、鐵科院、監(jiān)理等相關(guān)單位領(lǐng)導(dǎo)的認(rèn)可和好評(píng)。

3 聚羧酸高性能減水劑在管片構(gòu)件廠實(shí)際應(yīng)用情況

從 2015 年 1 月份開始進(jìn)行管片生產(chǎn)至 2017 年 12月截止，約成型 3 萬個(gè)管片，前期（2015 年 6 月之前），管片外觀質(zhì)量太差（主要是氣泡太多等），我方跟外加劑廠相關(guān)技術(shù)人員進(jìn)行多次溝通和交流，且查詢大量相關(guān)參考資料，通過調(diào)整外加劑復(fù)配方案或更換聚羧酸母液類型，并進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)跟蹤工作，管片外觀質(zhì)量問題得以解決，28d 強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的 130%，且后期外觀質(zhì)量、抗?jié)B檢測(cè)符合設(shè)計(jì)要求，完全滿足合肥地鐵管片的施工要求。其合肥地鐵管片預(yù)制構(gòu)件廠應(yīng)用圖見圖8 所示。

圖8 地鐵管片廠效果圖

4 結(jié)論

（使用高減水型聚羧酸高性能減水劑 GR1 或 GR2＋保坍型母液 BR1 與早強(qiáng)劑復(fù)配，與早強(qiáng)型聚羧酸高性能減水劑 ZR1 對(duì)比可知，早強(qiáng)型聚羧酸高性能減水劑 ZR1 可使管片混凝土強(qiáng)度增長(zhǎng)更快，凝結(jié)時(shí)間更短，有效地提高生產(chǎn)效率，且制備的管片外觀質(zhì)量好，強(qiáng)度、抗?jié)B等各項(xiàng)指標(biāo)均符合設(shè)計(jì)要求。