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1、地铁混凝土管片养护制度的研究 摘要:地铁混凝土管片,一般要求对管片进行浸泡养护和长期淋水养护,这种养护制度增加了建厂投资和水的消耗。笔者在管片预制的生产实践中进行了大量的对比试验,提出了取消浸泡养护、缩短管片保湿时间或不保湿的养护方法。关键词:地铁 盾构管片 养护制度 开裂 试验 随着盾构技术的推广,各城市在非岩石地段大都采用了盾构掘进的成洞方式,混凝土管片的预制也随着地铁建设的热潮进入了高峰期。地铁盾构混凝土预制管片一般使用C50高强度混凝土,管片是在钢模里预制的,为了提高模板周转率,一般在混凝土浇捣结束后进行蒸汽养护,混凝土强度达到20MPa之后从模具中吊
2、出,放置在车间降温4h后吊入水池浸泡养护,此时混凝土强度已经达到了25MPa。 一般甲方对管片的养护工艺作出了明确的要求:管片出模后,必须在水中浸泡养护7d,再淋水养护14d,然后进入存放区永久保湿。国内有关文献也显示其它管片预制厂的养护要求也大同小异[1~3]。看来,浸泡养护、淋水养护和长期保湿这种养护模式已经成为了一种行业习惯,究其原因,据说是担心混凝土强度不够和管片出现裂缝。但在蒸汽养护并降温之后进行长期的水养护会增加管片预制成本,增大用水量,若不进行浸泡养护和长期保湿是否可行,本文结合实际情况做了大量对比试验并进行详细讨论和分析。1 施工情况1·1
3、 原材料 P.O42.5水泥;中粗砂,细度模数2.5~3.1;5~25mm连续粒级碎石;Ⅱ级粉煤灰,烧失量7%,需水比103%;SP401高效减水剂,减水率20%。1·2 混凝土配合比(见表1)1·3 蒸汽养护制度 蒸汽养护分静停、升温、恒温、蒸养罩内降温、出模后车间内降温五个阶段。管片浇筑完成后盖上蒸养罩,静停一段时间(10℃以下时静停2h,10℃~20℃时静停1.5h,20℃以上时静停1h);静停结束后向蒸养罩内通入水蒸汽升温,升温速度为20℃/h;升温至55℃后进入恒温阶段,恒温时间一般在0.5~1h之间;恒温结束后打开蒸养罩的通风口降温,降
4、温速度为30℃/h;罩内温度降至与车间温差≤20℃时,揭开蒸养罩将管片脱模吊出,放在车间内自然降温,当管片内部温度与养护池水温温差≤20℃时将管片吊入养护池浸泡养护。2 试验研究2·1 养护制度对强度的影响(见图1) 取抗压试件80组,蒸汽养护到抗压强度25MPa后转入室内养护,一部分浸泡在饱和的Ca(OH)2水溶液中,一部分淋水保湿。室温、水溶液和喷淋水均为(20±2)℃。每种养护方式、每一龄期10组试件,对10组试件的抗压强度取算术平均值后进行比较。 图1表明,混凝土蒸养至25MPa后,淋水养护和浸泡养护方式对混凝土强度影响不大。这主要是因为浸
5、泡养护和淋水养护的主要区别在于前者存在一定的水压力,更利于外界水向混凝土内渗透,而后者主要依赖于毛细管作用对混凝土保湿和补水。从结果可看出外界主动的水压力对混凝土养护意义不大,没有必要进行浸泡养护。2·2 保湿时间对混凝土强度的影响 取抗压试件75组,分成5批,每批15组。蒸汽养护到抗压强度25MPa后,先放到标养室养护,再放到温度为(20±2)℃,相对湿度为(45±5)%的养护室里养护28d。比较这五批试件的28d平均强度,看有效水养护期为几天。具体安排见表2。 图2显示,混凝土蒸养至25MPa后,如果不保湿,混凝土28d强度略低(与其它各组试块的平均
6、强度相比,低3MPa),保湿时间超过3d后混凝土强度相差不大。可见,长期的水养护对管片混凝土的强度发展并无意义,这是因为蒸汽养护到25MPa的管片混凝土已形成较为致密的结构,水很难渗透进去。采用蒸养促凝后的管片,水养护3d即可,如果混凝土强度富余量足够,也可取消水养护。2·3 养护制度对管片抗裂性能的影响 取15块管片,分成3批,每批5块。蒸养后分别不保湿、保湿3d、保湿7d,然后放置在相对湿度为(45±5)%的车间进行自然养护。保湿养护和自然养护累计60d后发现所有管片均未出现裂缝,这个试验说明水养护时间不是管片产生裂缝的主要因素。 在上面的试验
7、中管片没有裂缝,但为确定水养护对管片开裂的趋势的影响,又做了这样的试验:取25块管片,在蒸养阶段进行迅速升温和迅速降温的极端处理,增加管片的开裂倾向,然后将管片分成5批,每批5块,分别进行不保湿、保湿3d、保湿7d、保湿15d、保湿28d的养护,然后放置在相对湿度为(45±5)%的车间,进行自然养护,累计60d后检查管片的裂缝情况,发现所有管片的外弧面均出现了树枝状的干缩裂缝,裂缝宽度为0.04mm左右,裂缝密度统计结果见表3。 图3显示,随水养护时间的延长,管片干缩开裂越来越严重。可见蒸汽养护至一定强度后,长期的水养护容易导致管片干缩开裂。这个结果可能出乎许多
8、人的预料,
