一種鋼殼沉管用低收縮自密實混凝土、其制備方法及應用與流程
本發(fā)明屬于混凝土技術領域，具體涉及一種自密實混凝土技術領域。
背景技術：
從結構形式上來看，沉管隧道主要包括鋼筋混凝土沉管和鋼殼混凝土沉管兩種形式。鋼殼混凝土沉管管節(jié)采用兩層鋼殼中間填充混凝土的結構形式，管節(jié)是由多個格倉組成。圖1所示為鋼殼混凝土沉管管節(jié)示意圖，圖2所示為管節(jié)格倉混凝土澆筑示意圖。與鋼筋混凝土沉管相比，鋼殼混凝土沉管具有以下優(yōu)勢：成本更低、施工更便利、工期更短、結構規(guī)模相對較小、承載能力更強、抗沉降和抗震適應性更好、不存在大體積混凝土管節(jié)控裂問題等。正因如此，我國在一些大型跨海、跨江通道工程中也開始探索采用鋼殼混凝土沉管隧道的結構形式。鋼殼混凝土沉管的管節(jié)是一種封閉結構，混凝土的澆筑過程無法進行振搗，需要依靠自身的流動性實現(xiàn)在管節(jié)內(nèi)的密實、均勻填充，并達到設計強度要求，且混凝土還需要具備良好的體積穩(wěn)定性，以與鋼殼之間保持良好的協(xié)調(diào)受力功能，需采用自密實混凝土。傳統(tǒng)的自密實混凝土的膠凝材料用量大，砂率高，混凝土的收縮較大，體積穩(wěn)定性較差。開發(fā)一種適用于鋼殼沉管的低收縮自密實混凝土，具有重要意義。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是針對鋼殼沉管這種特殊的結構形式，開發(fā)一種強度高，低收縮、與鋼殼之間具有良好協(xié)調(diào)性的自密實混凝土。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術方案為：
一種鋼殼沉管用低收縮自密實混凝土，所述鋼殼沉管用低收縮自密實混凝土含有如下原料，且各原料占混凝土總配料的配比為：水泥200-400kg/m3，鋁質穩(wěn)定密實劑100-250kg/m3，礦粉40-150kg/m3，石灰石粉20-100kg/m3，河砂750-1000kg/m3，碎石750-1000kg/m3，水140-200kg/m3，減水劑4.5-7kg/m3，其拌合物性能控制指標包括：坍落擴展度600～700mm，v型漏斗流出時間5～15s，l型儀測試h2/h1值≥0.9，u型儀測試δh值≤30mm，容重2300～2400kg/m3，含氣量≤4％。
各原料占混凝土總配料的配比優(yōu)選為：水泥240-280kg/m3，鋁質穩(wěn)定密實劑140-200kg/m3，礦粉40-85kg/m3，石灰石粉20-60kg/m3，河砂800-950kg/m3，碎石750-900kg/m3，水150-180kg/m3，減水劑5-6.5kg/m3。
所述河砂與碎石的質量比為細砂:碎石＝0.9～1.3。
一種鋼殼沉管用低收縮自密實混凝土的配制方法，其它包括以下步驟：
1)配料；
2)混凝土攪拌：
采用非立軸強制式攪拌機，攪拌時間120-180s。
3)在混凝土攪拌完成5-10min后進行混凝土出機拌合物性能檢測，檢測所得的混凝土各項指標如下：
混凝土拌合物坍落擴展度640mm；
混凝土拌合物v型漏斗流出時間13.5s；
混凝土拌合物l型儀測試h2/h1值為1.0；
混凝土拌合物u型儀測試δh值為0；
混凝土拌合物含氣量3.5％；
混凝土拌合物容重2345kg/m3；
混凝土拌合物經(jīng)80m泵管泵送后坍落擴展損失為40mm；
混凝土28d抗壓強度55.7mpa；
混凝土56d抗壓強度60.2mpa；
混凝土90d收縮率178×10-6；
所澆筑的管節(jié)倉隔頂板脫空率為2.5％。
其中，所述的水泥為p·ii42.5硅酸鹽水泥。
所述鋁質穩(wěn)定密實劑由粉煤灰和偏高嶺土按質量比9:1組成。
所述的粉煤灰為i級原狀粉煤灰，粉煤灰中al2o3含量不低于25％。
所述的偏高嶺土由高嶺土在650-800℃溫度煅燒2-4小時后經(jīng)粉磨制成，比表面積≥10000m2/kg，偏高嶺土中al2o3含量不低于40％。
所述的礦粉為s95級磨細高爐礦渣粉。
所述的石灰石粉為市售，比表面積在300-600m2/kg。
所述的河砂為細度模數(shù)在2.6-2.9之間的中砂。
所述的碎石為粒徑在5-20mm連續(xù)級配反擊破碎石。
所述的減水劑為具有保坍、增稠、引氣、緩凝等功能的聚羧酸系高效減水劑。
一種如上所述的鋼殼沉管用低收縮自密實混凝土的應用方法，其包括以下步驟：
(1)預制沉管管節(jié)殼體，所述沉管管節(jié)殼體具有雙層鋼殼結構，內(nèi)鋼殼與外鋼殼之間由隔板分隔成若干個管節(jié)格倉；
(2)在管節(jié)槍倉內(nèi)澆筑如權利要求1～4所述的鋼殼沉管用低收縮自密實混凝土，并進行養(yǎng)護，制得沉管管節(jié)。
本發(fā)明的有益效果是：
本發(fā)明鋼殼沉管用低收縮自密實混凝土的配制采用了鋁質穩(wěn)定密實劑，利用玻璃態(tài)al2o3在水化反應過程中生成膨脹性產(chǎn)物來降低混凝土的收縮，提高混凝土與鋼殼之間的協(xié)同受力效果。
本發(fā)明鋼殼沉管用低收縮自密實混凝土的配制采用了鋁質穩(wěn)定密實劑，利用大量球形顆粒起到潤滑作用來提高混凝土拌合物的流動性，提高混凝土在管節(jié)格倉中的填充性和密實性。
本發(fā)明鋼殼沉管用低收縮自密實混凝土的配制采用了鋁質穩(wěn)定密實劑，利用小量片層狀小尺寸高活性顆粒改善混凝土拌合物的粘性和抗離析性，促進混凝土在密閉管節(jié)格倉中的強度發(fā)展。
本發(fā)明采用小摻量的礦粉作為礦物摻合料，可以提高混凝土拌合物的粘性，改善混凝土抗離析性和勻質性。
本發(fā)明采用石灰石粉作為摻合料，可以提高混凝土拌合物的工作性能，降低混凝土的溫度收縮。
本發(fā)明采用水泥、鋁質穩(wěn)定密實劑、礦粉、石灰石粉等不同粒徑范圍的粉體作為膠凝材料，有利于固體顆粒之間形成密實堆積效應，提高混凝土拌合物的工作性能。
本發(fā)明采用了較小的膠凝材料用量，可降低混凝土的溫度收縮，并降低混凝土的經(jīng)濟成本。
本發(fā)明采用反擊破方式破碎生產(chǎn)的連續(xù)級配碎石，碎石顆粒的球形度較高，可以提高碎石的堆積密實度，改善混凝土拌合物的工作性能，降低膠凝材料用量。
本發(fā)明配制出的鋼殼自密實混凝土具有良好的流動性、填充性和抗離析性，拌合物的坍落擴展度在600-700mm，v型漏斗流出時間在5-15s，l型儀測試h2/h1值為1，u型儀測試δh為0，含氣量≤4％，容重在2300-2400kg/m3，經(jīng)80m長泵管泵送后坍落擴展度損失不超過50mm，可依賴自身工作性能在鋼殼沉管管節(jié)倉隔內(nèi)形成密實填充，混凝土28d抗壓強度等級達c50，90d收縮≤200×10-6，所澆筑的管節(jié)倉隔頂板脫空率低于5％。
本發(fā)明提出的鋼殼沉管用自密實混凝土配制方法，相對傳統(tǒng)自密實混凝土，具有較低的膠凝材料用量和較低的收縮，對于鋼殼沉管結構具有良好的適用性，強度等級達c50，適合用作鋼殼沉管隧道的具有良好工作性能、力學性能和體積穩(wěn)定性的自密實混凝土。
附圖說明
圖1是鋼殼混凝土沉管斷面示意圖；
圖2是鋼殼混凝土沉管管節(jié)格倉混凝土澆筑示意圖；
其中，車道1，外鋼殼2，內(nèi)鋼殼3，混凝土4，管節(jié)格倉5
具體實施方式
為了使本發(fā)明的目的和優(yōu)點更加清楚，以下結合實施例對本發(fā)明進行詳細說明。此處描述的具體實施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
實施例1
一種鋼殼沉管用低收縮自密實混凝土的配制方法，它包括以下步驟：
1)按以下比例配料：p·ii42.5硅酸鹽水泥水泥250kg/m3，鋁質穩(wěn)定密實劑180kg/m3，礦粉60kg/m3，石灰石粉30kg/m3，河砂800kg/m3，碎石867kg/m3，水176.8kg/m3，減水劑5kg/m3。其中，鋁質穩(wěn)定密實劑由粉煤灰和偏高嶺土按質量比9:1組成。粉煤灰為i級原狀粉煤灰，粉煤灰中al2o3含量不低于25％。偏高嶺土由高嶺土在650-800℃溫度煅燒2-4小時后經(jīng)粉磨制成，比表面積≥10000m2/kg，偏高嶺土中al2o3含量不低于40％。
2)攪拌，采用非立軸強制式攪拌機，攪拌時間150s。
3)在攪拌完成10min后進行混凝土出機性能檢測，檢測所得的混凝土各項指標如下：
混凝土拌合物坍落擴展度680mm；
混凝土拌合物v型漏斗流出時間9.5s；
混凝土拌合物l型儀測試h2/h1值為1.0；
混凝土拌合物u型儀測試δh值為0；
混凝土拌合物含氣量3.0％；
混凝土拌合物容重2348kg/m3；
混凝土拌合物經(jīng)80m泵管泵送后坍落擴展度損失為20mm；
混凝土28d抗壓強度59.8mpa；
混凝土56d抗壓強度67.2mpa；
混凝土90d收縮率189×10-6；
所澆筑的管節(jié)倉隔頂板脫空率為3.1％。
實施例2
一種鋼殼沉管用低收縮自密實混凝土的配制方法，它包括以下步驟：
1)按以下比例配料：p·ii42.5硅酸鹽水泥260kg/m3，鋁質穩(wěn)定密實劑160kg/m3，礦粉70kg/m3，石灰石粉25kg/m3，河砂833kg/m3，碎石833kg/m3，水168.3kg/m3，減水劑6.2kg/m3。其中，由粉煤灰和偏高嶺土按質量比9:1組成。粉煤灰為i級原狀粉煤灰。
2)攪拌，采用非立軸強制式攪拌機，攪拌時間180s。
3)在攪拌完成5min后進行混凝土出機性能檢測，檢測后的指標如下：
混凝土拌合物坍落擴展度620mm；
混凝土拌合物v型漏斗流出時間11.5s；
混凝土拌合物l型儀測試h2/h1值為1.0；
混凝土拌合物u型儀測試δh值為0；
混凝土拌合物含氣量2.5％；
混凝土拌合物容重2355kg/m3；
混凝土拌合物經(jīng)80m泵管泵送后坍落擴展度損失為30mm；
混凝土28d抗壓強度56.1mpa；
混凝土56d抗壓強度63.2mpa；
混凝土90d收縮率191×10-6；
所澆筑的管節(jié)倉隔頂板脫空率為4.5％。
實施例3
一種鋼殼沉管用低收縮自密實混凝土的配制方法，它包括以下步驟：
1)按以下比例配料：p·ii42.5硅酸鹽水泥水泥245kg/m3，鋁質穩(wěn)定密實劑147kg/m3，礦粉49kg/m3，石灰石粉49kg/m3，河砂933kg/m3，碎石764kg/m3，水156.8kg/m3，減水劑6.5kg/m3。其中，鋁質穩(wěn)定密實劑由粉煤灰和偏高嶺土按質量比9:1組成。所述的粉煤灰為i級原狀粉煤灰。
2)攪拌，采用非立軸強制式攪拌機，攪拌時間120s。
3)在攪拌完成10min后進行混凝土出機性能檢測，檢測所得的混凝土各項指標如下：
混凝土拌合物坍落擴展度640mm；
混凝土拌合物v型漏斗流出時間13.5s；
混凝土拌合物l型儀測試h2/h1值為1.0；
混凝土拌合物u型儀測試δh值為0；
混凝土拌合物含氣量3.5％；
混凝土拌合物容重2345kg/m3；
混凝土拌合物經(jīng)80m泵管泵送后坍落擴展度損失為40mm；
混凝土28d抗壓強度55.7mpa；
混凝土56d抗壓強度60.2mpa；
混凝土90d收縮率178×10-6；
所澆筑的管節(jié)倉隔頂板脫空率為2.5％。
實施例4
一種鋼殼混凝土沉管的制作方法，包括以下步驟：
(1)預制沉管管節(jié)殼體，如圖1所示，沉管管節(jié)殼體具有內(nèi)鋼殼3和外鋼殼2，內(nèi)鋼殼3與外鋼殼2之間由隔板分隔成若干個如圖2所示的管節(jié)格倉5；
(2)在管節(jié)槍倉5內(nèi)澆筑實施例1所制得的鋼殼沉管用低收縮自密實混凝土，并進行養(yǎng)護，制得沉管管節(jié)。
內(nèi)鋼殼3內(nèi)腔為車道1，沉管管節(jié)沿車道軸向延伸從而制得鋼殼混殼土沉管。
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