蒸养管片混凝土物理力学性能的影响因素研究.pdf
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1、2 0 1 3年第 1期 铁道建筑 Ra i l wa y En g i ne e r i n g 3 3 文章编号: 1 0 0 3 1 9 9 5 ( 2 0 1 3 ) 0 1 - 0 0 3 3 0 3 蒸养管片混凝土物理力学性能的影响因素研究 朱瑶 宏 , 占 文 , 秦 明强 , 李进辉 ( 1 宁波轨道交通工程建设指挥部 , 浙江 宁波3 1 5 0 1 2 ; 2 中交武汉港湾工程设计研究 院有限公司 , 湖北 武汉4 3 0 0 4 0 ; 3 长大桥梁建设施工技术交通行业 重点实验室 , 湖北 武汉4 3 0 0 4 0 ) 摘要 : 利用某轨道交通工程管片设计配合比, 研
2、 究了蒸养主要参数 、 养护制度、 水泥品种、 胶材用量及水 胶 比等 因素对管片混凝土物理力学性能的影响。结果表 明: 蒸养参数对混凝土脱模强度的影响顺序为: 恒温温度 恒温时间 静养 时间 升温速率 ; 2 8 d强度 的影响顺序为: 升温速 率 恒温温度 恒温 时 间 静养时间; 蒸养能显著提 高混凝土早期 强度 , 尤其是脱模强度 , 但会对其后期强度有不利影响; 配制 C 5 0管片混凝土宜选用 P 0 4 2 5水泥, 较优的胶材用量和水胶 比分别为 4 2 0 k g m 和 O 3 2 。 关键词 : 管片 混凝土 力学性能 蒸养 中图分 类 号 : T U 5 2 8 0 6
3、 4 文 献标识 码 : A 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 0 1 1 1 宁波轨道交通 1号线一期工程使用通用管片作为 盾构区间衬砌。管片采用 自防水混凝土进行结构 自防 水 , 混凝土强度等级为 C 5 0 , 抗渗等级 P 1 0 , 盾构 区间 主体结构设计使用寿命 为 1 0 0年。管片采用真空吸盘 脱模, 脱模强度 1 5 M P a , 不得使用早强混凝土 , 为保障 管片脱模强度达到要求, 管片初凝后进行蒸汽养护。 本文利用宁波轨道 交通工程某 管片厂设计 配合 比, 研究 了蒸养主要控制参数 、 养
4、护制度、 水泥品种 、 胶 材用量及水胶 比等因素对管片混凝土物理力学性能的 影响。 1 原 材料和试验 配合 比 1 1原 材 料 水 泥 分 别 使 用 余 姚 舜 江 P 04 2 5 、 P 1 I 4 2 5 、 P O 5 2 5 水泥 ; 粉煤灰为北仑 电厂 级粉煤灰 ; 细集料 为 闽江砂 , 细度模数 2 6 ; 粗集料 为 52 5 m碎石 ; 外 加剂为中交武港院聚羧酸高性能管片专用外加剂 。 1 2设计 试 验配合 比 设计试验配合 比如表 1 所示。其标养下的抗压强 度 、 工作性能 、 抗渗性能如表 2所示。 由表 2可知 , 上述设计 配合 比混凝土在标养条件 下
5、 的工作性能、 2 8 d力学性能 、 抗渗性均满 足 C 5 0预 制管片的配制要求。可采 用该配合 比进 行蒸汽养 护 试验 。 收稿 日期 : 2 0 1 2 - 0 5 - 2 0; 修 回 日期 : 2 0 1 2 - 0 8 2 0 基 金项 目: 宁波市重大科技攻关项 目资助 ( 2 0 1 0 C 5 0 0 1 8 ) 作者简介 : 朱瑶宏 ( 1 9 6 O 一) , 男 , 浙江 宁波人 , 教授级高工 。 表 1设计试验配合 比 k g m 。 表 2 标准养护条件下设计试验配合 比混凝土 的性 能 2试验方案 管片生产过程中通常采用蒸汽养护提高管片混凝 土早期强度。蒸
6、汽养护分为静停 、 升温、 恒温和降温 4 个阶段 , 主要涉及静养 时间、 升温速率、 恒温时间和恒 温温度 4个关键蒸养参数 。 由于上述 4个关键参数对管片混凝土的物理力学 性能存在交互影响。每个 因素又分为 3种工况 , 所 以 采用 四因素三水平正交试验 , 以 1 0 h脱模强度和 2 8 d 抗压强度为考核指标 , 研究蒸养参数对管片混凝土物 理力 学性 能 的影 响 。 在 优选 的蒸 养制 度基 础上研 究养 护制 度对 管片混 凝土力学性能的影响 , 建立合理的管片养护制度 , 进而 在该蒸养制度条件下保 持混凝土坍落度为 35 c m。 以 1 0 h脱模强度、 同养 2
7、 8 d抗压强度 、 标养 2 8 d抗压 强度为考核指标 , 研究水泥品种 、 胶材用量及水胶比等 因素对管片混凝土力学性能的影响。 3结果与讨 论 3 1 蒸养参数的影响 1 0 h脱模强度正交试验结果见表 3 , 标养 2 8 d抗 铁道建筑 压强 度正 交试 验结 果见表 4 。 表 3脱模强度正交试验结果 注 : A代表静养时间 , 1 , 2 , 3水平 分别为 2 , 3 , 4 h ; B代表升 温速率 , 1 , 2 , 3水平分别为 1 0 , 1 5 , 2 O h ; C代 表恒温 时间 , 1 , 2 , 3水平分别 为 3 , 4 , 5 h ; D代 表恒温温 度
8、 , 1 , 2 , 3水 平分别 为 4 0, 5 O, 6 0 。 由表 3可知 , 采用合适的蒸汽养护制度 , 该配合比 混凝土的 1 0 h脱模 强度可 以满足 1 5 M P a的要求 。 此外 , 影响脱模强度的蒸汽养护关键参数 的主次顺序 为 : 恒温温度 恒温时间 静养时间 升温速率 。 表 4标养 2 8 d抗压强度正交试验结果 由表 4可知 , 该配合比混凝土标养 2 8 d抗压强度 均满足 5 0 MP a的要求 , 采用一定的蒸汽养护制度可 以达 到 6 0 MP a以上 。影 响标养 2 8 d抗压 强 度 的蒸 汽 养护关键参数的主次顺序为: 升温速率 恒温温度 恒
9、温 时 间 静 养时 间 。 根据表 3和表 4的试验结果, 综合考虑脱模强度 和 2 8 d 抗压强度 , 得出该配比管片混凝土的最佳蒸汽 养护制度 : 静养 3 h+1 0 c I = h升温速率 +恒温 5 h+恒 温6 0 。 实际生产过程中, 一次蒸养周期不得 1 2 h 。最 佳蒸汽养护制度条件下蒸养周期过长, 对模具周转不 利 , 因而根据前面试验结果和管片模具周转的要求 , 对 蒸养参数进行了适当的改进。设计蒸养试件所采用的 养护工艺为 : 试块成型后先静养 3 h , 然后 以1 5 h 的 升温速度升温至5 5 , 恒温 3 h 后 以1 5 h 的降温速 率降至室温。 3
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