地铁隧道混凝土管片蒸汽养护恒温期研究.pdf
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1、7 0 铁道建筑 Ra i l wa y En g i n e e r i n g 文章 编号 : 1 0 0 3 1 9 9 5 ( 2 0 1 3 ) 1 1 0 0 7 0 0 3 地铁隧道混凝土管片蒸汽养护恒温期研究 黄绪泉。 , 彭艳 周 , 杨雄 利 ( 1 三峡大学 水利与环境学 院 , 湖北 宜昌4 4 3 0 0 2 ; 2 三峡大学 土木与建筑学院 , 湖北 宜昌4 4 3 0 0 2 ; 3 中铁十八局集团有限公司 , 天津3 0 0 2 2 2 ) 摘要 : 蒸 汽养护 制度是 生产 高品质 地铁 混 凝 土 管 片 的关键 , 而 恒 温期 是 管 片混 凝 土 强度
2、 增 长 的 重要 阶 段 , 其具体参数的优选至关重要 。本文在前期预养期优化参数的基础上, 通过对水泥混凝土水化产物的 组成和实际蒸汽养护情况的分析 , 在混凝土管片试生产 中采用分别固定恒温时间和恒温温度 , 变动其他 参数 的 方法 , 研 究 不 同养护 制度 下恒 温时 间和恒 温温度 对 混凝 土 管片 强度 、 残 余 变形 、 抗渗 和 裂 缝情 况 的影响, 并最终确定混凝土管片蒸汽养护制度恒温期的具体参数, 为混凝 土管片蒸汽养护提供技 术 支持 。 关键词: 混凝土管片 蒸汽养护 恒温期 恒温温度 恒温时间 中图分类 号 : T U 5 2 8 0 6 4 ; T U
3、5 2 8 0 6 2文献标 识码 : B D O I : 1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 3 1 9 9 5 2 0 1 3 1 1 2 2 盾构 技术 具有对 环境影 响小 、 施工 自动化 程度 高 、 施工速度较快 、 劳动强度低等诸多优势 , 因而被地铁隧 道施工建设广泛使用。但是盾构施工精度要求高 , 尤 其是采用盾构法施: 时隧道结构的主要组成部分地铁 混凝土管片 , 其性能和精度直接影响到后期的管片拼 装精度 、 隧道的防水防漏性能和整个隧道的安全程度。 天津地铁 2号 、 3号线 建设需 1 2 5 0 0 环管片, 管片 设 计 强 度 等级 C 5
4、 0 , 抗 渗 等 级 P 1 0 。按 照业 主工 期 要 求 , 采用钢模预制和蒸汽养护混凝土管片 , 要求蒸汽养 护时间不超过 8 h , 蒸汽养 护后混凝土管片表 面无裂 纹 , 脱模 强度 不小 于 2 0 M P a , 宽度 残余 变形 0 2 m m、 弧弦长残余变形0 7 mm。同条件养护试件( 以下简 称 同条 件试 件 ) 2 1 d时抗 压强度 达到 强度等 级 C 5 0, 抗 渗等级达到 P I O 。因此, 最佳 的蒸汽养护制度成为管 片预制的关键。而在蒸汽养护制度 中预养期 、 升温期 、 恒温期和降温期 4个阶段中, 恒温期是混凝 土强度的 主要 增长 阶段
5、 , 恒温期 温 度 和 时 间决 定 了混凝 土 强 度 ( 文 中强度 均 指 抗 压 强 度 ) 及 其 他 物 理 力 学性 能 。钢 模 和混 凝土 热膨胀 系数 差别较 大 , 混凝土 恒温 温度 高 , 而实际蒸养时为加快模板周转, 会直接降温 , 导致混凝 土管 片产生 表 面裂纹 。水泥 水化初 期产 物 主要 是水 化 硅酸钙凝胶和起骨架作用的钙矾石晶体 , 管片蒸养 中 恒温温度超过 7 0 时 , 具有膨胀性的钙矾石会部分分 收稿 日期 : 2 0 1 3 0 3 0 6; 修 回日期 : 2 0 1 3 0 4 - 2 5 基金项 目: 三峡大学人才科研启动基 金项
6、目( K J 2 0 1 2 B 0 2 9 ) 作者简介 : 黄绪泉 ( 1 9 7 5 一) , 男 , 湖北荆门人 , 副教授 , 博士。 解 , 造 成 内部 结 构 破 坏 而 导 致 混 凝 土 管 片 开 裂 。 因此 , 必须 根据 现场原 材料 和场地 情况 , 进行 现场混 凝 土管片试生产 , 探讨蒸汽养护制度 中恒温温度和恒温 时间对混 凝土管 片 的影 响 , 为 混 凝 土管 片 大 面积 生 产 做 准备 。 1 原材料及配合 比 1 1 原材 料 天 津振兴 P O4 2 5水 泥 ; 福 建 闽 江 中粗 砂 , 细 度 模数 2 5 3 1 ; 河北蓟县 5
7、 2 5 m m连续级配碎石 ; 天 津大港 电厂 级粉煤 灰 , 烧失量 7 , 需水 比 1 0 3 ; 天 津鑫永强外加剂厂 S P 4 0 1 高效减水剂 , 减水率 2 0 。 1 2 管 片混凝 土 配合 比 水泥 : 水 : 砂 : 碎 石 : 粉 煤 灰 : 减 水 剂 =3 9 0 : 1 4 7 : 6 7 0 : 1 2 4 4 : 8 0 : 1 0 。坍 落度控 制在 ( 4 0 4 - 2 0 ) m m。 2蒸汽养护试验方案 2 1 养护罩 和热 电偶设 置 采用 2 t 蒸 汽锅 炉 提供 蒸 汽 。在蒸 汽 养护 罩 中 养 护 ( 图 1 ) , 养护 罩长
8、 4 3 m、 宽 2 1 m、 高 1 6 m, 由角 钢 骨架上蒙双层帆布制成, 帆布问夹 5 m m石棉保温层 。 蒸汽养护罩与混凝土管片表 面之 间的间距 为 2 0 c m, 保证 罩 内水蒸 汽充分 对 流 , 在 混凝 土 管 片 上覆 盖 一 层 0 3 m m厚塑料膜, 避免水蒸汽与混凝土管片表面直接 接 触 。采 用 预埋在 管片 中部 的铜 一康 铜热 电偶测 量混 凝 土管 片 内部 温度 随蒸 汽养护 恒温 温度 的变化 。 2 0 1 3年第 1 1期 黄绪泉等 : 地铁隧道混凝土管片蒸汽养护 恒温期研 究 7 1 图 1 养护罩 2 2基础蒸汽养护制度主要参数设定
9、 预养 温度 为 2 0 , 按 照 文 献 6 中预 养 期 公 式 t =一 5 4 8 + 2 9 3 ( 为预养温 度) , 计算 出预养 时间 t 为 1 8 3 m i n , 即 3 0 5 h 。其 它参 数 根据 文 献 7 8 和 经 验暂 定 为 : 升 温速 度 2 0 h , 降 温 速度 4 0 h , 降 温 后 与环 境温 度相 差 2 0 。测试 恒 温 时 间 为 1 h , 恒 温 温度 为 4 5 , 5 O , 5 5 , 6 O , 6 5和 7 0时 混凝 土 的温 度 变化 曲线 , 以及 固定 每个 恒 温温 度 而变 化 恒 温 时 间 对混
10、 凝 土管 片性 能 的影 响 。 3结果与分析 3 1 恒 温 温度对 蒸 汽养 护混 凝 土管 片性能 的影 响 图 2中 , 实线 为不 同恒 温 温 度 下 混凝 土 管 片 内部 温度 变化 曲线 , 虚 线 为不 同恒 温 温 度 下蒸 汽养 护 温 度 曲线 , 其 中水 平虚 线段 为恒 温期 。 从图 2可以看 出, 混凝土管 片内部最高温度约在 恒温期结束后 0 51 5 h , 恒温温度越高到达最高温 度 的 时间 越 短 , 之 后 混 凝 土 管 片 内 部 温 度 基 本 处 于 p 赠 70 6 0 5 0 4 0 3 O 2 O 1 0 0 8 O 7 0 6O
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