曹小榮 劉達求 羅建輝

（廣東浪淘砂新型材料有限公司）

0 前言

盾構法施工在地鐵隧道等暗挖工程中其具有以下明顯的優(yōu)越性：①在盾構的掩護下進行開挖和襯砌作業(yè)，有足夠的施工安全性；②地下施工不影響地面交通，在河底下施工不影響河道通航；③施工操作不受氣候條件的影響；④產生的振動、噪聲等環(huán)境危害較??；⑤對地面建筑物及地下管線的影響較小。在盾構法施工中，盾構注漿也是一項必不可少的施工程序。盾構管片拼裝好后，為防止盾構管片周圍土體的松動，同時加強土體對盾構管片襯砌結構的包裹作用，避免管片結構因缺少抗力作用出現局部應力集中的現象，需在管片與土體間的間隙灌入砂漿進行填充。等待砂漿固結硬化后，砂漿起到填充壁后空隙并能提供一定的承載能力來穩(wěn)定管片襯砌的作用。本文通過研究在濕拌盾構砂漿中，添加一種可以讓濕拌盾構砂漿快速凝結的外加劑，并測試砂漿的基本性能，驗證它在盾構工程中的可行性。

1 原材料及試驗方法

1.1 試驗原材料

⑴水泥：南方牌P·O42.5R 普通硅酸鹽水泥，其主要性能參數見表1。

表1 水泥基本性能參數

⑵摻合料：石灰石粉CaCO3含量大于90%，其主要性能參數見表2。

表2 石粉基本性能參數

⑶天然砂：廣東地區(qū)天然砂，含泥量1.0%，氯離子含量0.009%，細度模數2.5，顆粒級配見表3。

表3

⑷減水劑：選用浪淘砂LD-850 具有增稠減水及改善砂漿工作性能的作用，其主要性能指標見表4（以下數據由LD-850 摻量為水泥的0.8%所得）。

表4 減水劑的主要性能指標

⑸緩凝劑：選用浪淘砂LD-10N，其主要性能指標見表5（以下數據依據LD-10N 摻量為水泥的0.5%。

盾構砂漿凝結時間調節(jié)劑成份中，鋁酸鈉、碳酸鈉、氧化鈣、甲酸鈣、硫酸鈉均為化學分析純。

1.2 試驗設備

所使用的設備有，SJZ-15 型水泥砂漿攪拌機、砂漿稠度測定儀、金屬容量筒、SJ-40A 型砂漿養(yǎng)護箱，JM-B20002 電子天平、100KG 電子秤，砂漿標準養(yǎng)護室等。

砂漿的攪拌制備及其工作性能：按照《建筑砂漿基本性能試驗方法》JGJ/T70—2009 中的方法進行檢測。主要檢測的項目有稠度、容重、凝結時間、抗壓強度等。抗壓強度試件為70.7mm×70.7mm×70.7mm 立方體。

1.3 試驗方法

將鋁酸鈉、碳酸鈉、氧化鈣、甲酸鈣、硫酸鈉按照一定不同的比例配制成盾構砂漿凝結時間調節(jié)劑，在濕拌盾構砂漿中，其摻量為水泥摻量的4%，經過大量試驗測試，盾構砂漿凝結時間調節(jié)劑采用該摻入量時對于濕拌盾構砂漿的快速凝結效果最佳。在攪拌混合過程中還包括按照每立方米所述濕拌盾構砂漿補加入30kg～40kg 的水，以防止攪拌混合過程中發(fā)生稠度損失。經過大量試驗測試，按照每立方米所述濕拌盾構砂漿補加入30kg～40kg 的水，對于彌補稠度損失的效果最佳。

以下就舉幾個試配例子進行展開分析。盾構砂漿凝結時間調節(jié)劑及初始盾構砂漿各組分的配合比如表6、表7 所示。

2 結果與討論

2.1 試驗結果

盾構砂漿凝結時間調節(jié)劑的摻入影響砂漿的各種基本工作性能，主要包括稠度、容重、凝結時間、抗壓強度等，本研究通過將不同比例配成的盾構砂漿凝結時間調節(jié)劑，應用在不同配比的盾構砂漿中，測定其性能的變化，分析盾構砂漿凝結時間調節(jié)劑在盾構砂漿中的實用性。

表6 盾構砂漿凝結時間調節(jié)劑各組分所占百分比（%）

表7 為初始盾構砂漿的配合比 （kg/m3）

按試驗1～5 的配合比進行試驗，加入盾構砂漿凝結時間調節(jié)劑后，為使稠度損失過大，需要加水彌補稠度損失，補水量以及前后試驗的稠度及容重變化、凝結時間如表8 所示。

按試驗1～5 的配合比進行試驗，加入盾構砂漿凝結砂漿調節(jié)劑前后試驗的3d 和28d 抗壓強度測試結果如表9 所示。

2.2 討論與分析

由表8 數據可知，在由鋁酸鈉、碳酸鈉、氧化鈣、甲酸鈣、硫酸鈉按一定的比例組合而成的盾構砂漿凝結時間調節(jié)劑加入不同配合比的盾構砂漿后，砂漿為彌補稠度損失每方的加水量均在30kg～40kg，以保持加入凝結時間調節(jié)劑前后稠度相近，防止對泵送砂漿造成影響。加入凝結時間調節(jié)劑后，盾構砂漿的容重比初始的容重要降低。由圖1 數據可得加入凝結時間調節(jié)劑后，盾構砂漿的凝結時間下降很多，加速了砂漿的硬化，對隧道管片的襯砌起到了積極的作用。這是因為鋁酸鈉、碳酸鈉和硫酸鈉在溶液中具有更快的溶解速度和離子擴散速度，因此能夠在較短時間內形成大量鈣礬石晶核，形成針狀或空間網狀結構，從而實現了濕拌盾構砂漿的快速凝結。甲酸鈣和氧化鈣具有吸濕性，可以加快濕拌盾構砂漿的硬化速度，縮短凝結時間。

表8 盾構砂漿加入凝結時間調節(jié)劑前后補水量、容重、稠度、凝結時間的變化情況

表9 3d 和28d 抗壓強度測試結果 （MPa）

圖1 盾構砂漿加入凝結時間調節(jié)劑前后凝結時間的變化情況

由圖2、圖3 可知，盾構砂漿加入凝結時間調節(jié)劑后，砂漿的抗壓強度變小了，但是盾構砂漿的作用主要是填充及襯砌管片，對強度的要求很低，因此對此的影響不大。

3 結論

將鋁酸鈉、碳酸鈉、氧化鈣、甲酸鈣、硫酸鈉按照一定不同的比例配制成盾構砂漿凝結時間調節(jié)劑，并應用于不同的砂漿配合比，均能明顯的加快砂漿的硬化，大大的縮短了盾構砂漿的凝結時間，對于地鐵隧道管片的襯砌起到很好的積極作用，加快了施工進度，增強了施工效率。

圖2 盾構砂漿加入凝結時間調節(jié)劑前后3 天抗壓強度的變化情況

圖3 盾構砂漿加入凝結時間調節(jié)劑前后28 天抗壓強度的變化情況