林麗玲

（廈門智欣建材集團有限公司，福建 廈門 361000）

1 概述

目前，大部分地鐵盾構管片采用蒸汽養(yǎng)護的方式提高混凝土早期強度，使模具的周轉效率得到提高。蒸汽養(yǎng)護是將盾構管片放在充滿飽和蒸汽或蒸汽與空氣混合物的養(yǎng)護坑（或窯）內，在溫度60℃以內、濕度大于90%的養(yǎng)護環(huán)境中加速混凝土的水化反應，使管片混凝土在較短時間內達到脫模起吊強度。一般盾構管片澆筑后在生產流水線上靜停1～2h，進入蒸汽養(yǎng)護窯，升溫2h、恒溫2h、降溫2h后管片強度需＞15MPa。蒸汽養(yǎng)護雖能提高盾構管片混凝土早期強度，但也存在有害氣體排放和資源浪費等問題。盾構管片不采取蒸養(yǎng)措施，管片混凝土凝結時間長，模具周轉率較低，極大地影響生產效率。因此，我司經(jīng)過比對試驗，選擇凝結時間短、水化較快的水泥和標準型高性能減水劑，并優(yōu)化配合比，使管片混凝土在養(yǎng)護窯里悶熱，利用混凝土的水化熱提高養(yǎng)護溫度和拆模起吊強度，即免蒸養(yǎng)混凝土。免蒸養(yǎng)混凝土在外界氣溫＞15℃時，生產線上的管片混凝土10h拆模，起吊強度均＞15MPa，且混凝土拌合物性能、力學性能、耐久性能滿足設計要求。

2 管片混凝土配合比原材料檢驗數(shù)據(jù)

2.1 試驗

試驗采用春馳P·O42.5、閩福P·O42.5R、紅獅P·O42.5R、閩福 P·O52.5水泥，檢驗數(shù)據(jù)如表1。

所檢項目檢驗結果均符合GB 175技術要求和管片原材料技術指標要求。

2.2 粉煤灰

采用漳州后石電廠生產的F類I級粉煤灰、F類II級粉煤灰性能指標如下：F類I級細度9.3%，需水量94%，燒失量1.54%；F類II級細度15.6%，需水量99%，燒失量2.35%。

所檢項目檢驗結果均符合GB 1596技術要求及管片原材料技術指標要求。

2.3 礦渣粉

采用三鋼集團（龍海）礦微粉有限公司生產的S95級磨細礦渣粉，密度2.92g/cm3，比表面積417m2/kg，7d活性指數(shù)78%，28d活性指數(shù)98%，流動度比98%，含水率0.1%，SO31.06%，堿含量0.58%，燒失量0.64%，氯離子0.004%。所檢項目檢驗結果符合GB/T 18046-2008技術要求和設計要求。

表2 配合比驗證

表3 優(yōu)化比對驗證配合比

2.4 外加劑

采用西卡（中國）有限公司生產的標準型聚羧酸系高性能減水劑A樣品和B樣品，摻量0.8%。A樣品初凝凝結時間差為-50min、B樣品初凝凝結時間差為-70min。其它項目檢驗結果符合GB 8076技術要求及管片原材料技術指標要求。

2.5 粗骨料

采用福建智欣雙惠礦業(yè)有限公司生產的5～10mm和10～20mm反擊破石子，檢驗數(shù)據(jù)如下：含泥量0.4%，泥塊含量0.1%，針片狀5.0%，壓碎指標4.5%。其它檢驗項目檢驗結果符合JGJ 52技術要求和管片原材料技術指標要求。

2.6 細骨料

采用福建東石新型材料有限公司生產的河砂，細度模數(shù)2.7，表觀密度2 650kg/m3，云母含量0.0%，含泥量0.8%，泥塊含量0.2%，硫化物及硫酸鹽含量0.16%，有機物含量合格，氯離子含量0.000 3%，輕物質含量0.5%。檢驗項目檢驗結果符合JGJ 52技術要求和管片原材料技術指標要求。

2.7 水

拌合用水全部采用飲用水。

3 管片混凝土配合比設計要求

鋼筋混凝土襯砌管片要求混凝土強度等級達到C55，抗?jié)B等級達到 P12，設計坍落度為（50±20）mm，最大水膠比為0.36，膠凝材料總量應控制在360～480kg/m3，氯離子含量≤0.06%，堿含量≤3.0 kg/m3，SO3含量≤4%，電通量≤1 000C（56d齡期），氯離子擴散系數(shù)≤3×10-12cm2/s（RCM法，56d齡期），快速碳化深度≤1cm，抗裂等級≥L-V。

4 管片配合比設計、性能比對試驗

試驗室試配強度為64.9MPa，設計抗?jié)B等級為P14。根據(jù)《普通混凝土配合比設計規(guī)程》JGJ/ 55-2011、《混凝土結構耐久性設計規(guī)范》GB/T 50476、《鐵路混凝土結構耐久性設計規(guī)范》TB 10005，計算C55P12管片配合比，試驗室根據(jù)各原材料性能進行驗證，分析得出：水膠比0.33，砂率33%，粉煤灰、礦粉各摻10%的配合比性能最佳。不同水泥驗證情況如表2。

經(jīng)過比對試驗，春馳P·O42.5、紅獅P·O42.5R蒸養(yǎng)6h后，達不到起吊強度要求，閩福P·O42.5R、閩福P·O52.5蒸養(yǎng)6h后，達到起吊強度要求，其它強度、拌合物性能和耐久性均達到要求。通過優(yōu)選C3A含量≥8.0%、凝結時間較短的水泥，能促進混凝土的水化及縮短混凝土凝結時間?？紤]到管片配合比成本，選用試驗編號2的閩福P·O42.5R配合比進行優(yōu)化。優(yōu)化比對如表3。

經(jīng)過對比試驗，試驗編號8的閩福P·O42.5R配合比使用I級的粉煤灰和易性、強度、耐久性均優(yōu)于II級粉煤灰；使用西卡減水劑B樣品配制的混凝土，混凝土初凝時間、抗壓強度、耐久性均優(yōu)于西卡減水劑A樣品。

5 免蒸養(yǎng)混凝土生產驗證

考慮II級粉煤灰燒失量、需水量質量波動較大，我公司使用編號8的閩福P·O42.5R、I級粉煤灰、西卡減水劑B樣進行生產驗證，驗證如表4。

表4 生產配合比驗證

通過生產驗證，選擇水泥C3A＞8.0%、3d抗壓強度＞30.0MPa、標準型減水劑、優(yōu)質的摻合料，優(yōu)化配合比后能夠極大地縮短混凝土的初凝時間，提高混凝土早期強度。在大氣平均溫度15℃以上，管片混凝土在窯里利用特殊減水劑激發(fā)水泥水化熱產生蒸養(yǎng)的養(yǎng)護條件下，10h混凝土強度可達15MPa以上。用優(yōu)選后的原材料通過養(yǎng)護窯系統(tǒng)，編號8的閩福P·O42.5R、I級粉煤灰、西卡減水劑B樣配制的管片混凝土，采用免蒸養(yǎng)措施，管片試件10h可達到最小拆模、起吊強度≥15MPa。該配合比節(jié)約能源損耗、降低生產成本，實現(xiàn)綠色生產，屬于綠色高性能混凝土。

6 工程應用效果

采用免蒸養(yǎng)的管片混凝土，不僅降低生產成本、節(jié)約能源損耗，還可避免管片混凝土蒸養(yǎng)后拆模、起吊時因溫差而產生溫度裂縫。免蒸養(yǎng)高性能混凝土已成功應用于廈門市軌道交通1號線、2號線、4號線等工程，主要應用于地鐵盾構管片。

7 結語

選擇高C3A的水泥、標準型減水劑配制的混凝土，在大氣平均溫度15℃以上時，管片混凝土在窯里利用減水劑激發(fā)水泥加速水化，水化熱產生悶熱效果，10h混凝土強度可達15MPa以上，符合吸盤起吊強度要求，無需采用蒸汽養(yǎng)護。節(jié)約能源、降低成本，實現(xiàn)綠色生產，還可提高管片模具的使用效率。