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盾構管片施工中氣泡和裂縫的防治

文章來源:河南康暉     發布時間:2019-08-16 10:43:57

盾構管片生產流程:
    (一)盾構管片生產的有關參數
    以1.5m管片為例,盾構管片生產的參數包括:水泥的型號為P.042.5,1m3混凝土需要380kg水泥,每環管片需要3562kg水泥;1m3混凝土需要685kg河沙,每環管片需要6421kg河沙;碎石的直徑在5~25mm,1m3混凝土需要1170kg碎石,每環管片需要10968kg碎石;每環管片需要1744kg鋼材;粉煤灰的等級為Ⅱ級,1m3混凝土需要71kg粉煤灰,每環管片需要656kg粉煤灰;高效減水劑要盡量選擇一等品,1m3混凝土需要4kg高效減水劑,每環管片需要37kg高效減水劑;選擇自來水進行生產,1m3混凝土需要150kg自來水,每環管片需要1390kg自來水。
    (二)生產工藝
    盾構管片生產工藝相對比較復雜,但總體而言,包括以下幾步:第一步,確定鋼模參數和鋼模性能;第二步,管片鋼骨架制作和入模;第三步,管片混凝土澆筑;第四步,管片蒸養、脫模、養生;第五步,管片運輸堆放。
盾構管片施工中氣泡和裂縫形成的原因
    (一)盾構管片施工中氣泡形成的原因
    研究表明,在混凝土澆筑振搗過程中,由于水泥水化反應的影響,會導致混凝土結構內部產生大量的空氣,如果這些空氣不能及時排出,就會滯留在混凝土中,形成氣泡。總而言之,導致氣泡產生的原因的主要體現在以下幾個方面:
    第一,混凝土坍落度比較大,限制了氣體及時排出。
    第二,混凝土振搗不合理,振搗器布設間距過大,或者振搗不均勻,存在欠振搗部位,在氣體沒有完全排出之間就停止振搗。
    第三,混凝土配制外加劑和混凝土不相容,外加劑黏性過大,抑制了氣體排出。
    第四,模板上涂刷的脫模劑黏度太強,油性脫模劑和混凝土中的水分發生親和反應,形成大量的油水化合物沒有得到及時排出,就在混凝土和模板之間形成氣泡。
    (二)盾構管片施工中裂縫產生的原因
    第一,在施工時如果混凝土內外溫度超過15℃,在熱脹冷縮影響下,就會形成溫度裂縫,因此,在冬季施工時溫度裂縫極易產生,在具體施工施工,必須嚴格控制盾構管片出模時的環境溫度和產品內外溫差。
    第二,在盾構管存儲或者養護過程中,在風力、潮氣、陽光等外界因素的影響下,就會在表面形成大量不規則裂縫。
    第三,在混凝土強度沒有達到出模強度時就拆掉模板,也是導致裂縫產生的主要原因,此種裂縫會對管片自身的強度造成嚴重影響,需要格外重視。
    第四,混凝土攪拌時間不足,導致攪拌不夠充分,一些砂石沒有裹上水泥漿液,從而引發裂縫。
盾構管片施工中氣泡和裂縫的防治措施
    (一)氣泡的防治措施
    1.嚴格控制混凝土坍落度
    混凝土由水、砂石、水泥和外加劑共同組成,而坍落度對混凝土凝固之后的強度、氣泡的產生等都有非常嚴重的影響,在混凝土配制是要通過多次試驗配比來確定合理的坍落度。特別是在夏季,混凝土從攪拌站到管片生產現場需要消耗一定的時間,在此階段混凝土會發生不同程度的凝固,從而降低坍落度。所以,在管片混凝土配制時要根據輸送距離和運輸時間來合理調整外加劑的添加量,可加入適量的緩凝劑來延長混凝土初凝的時間。同時在振搗過程中,還要保證坍落度的均勻性,確保各個部位的混凝土都均勻分布,促使混凝土中的氣泡都能順利排出,從而提升混凝土的強度。
    2.合理應用HPC聚羧酸高性能減水劑
    研究表明,HPC聚羧酸高性能減水劑具有以下幾點特性:
    第一,在不增加水量的前提下,可大幅度提升混凝土結構的穩定性和工作性。
    第二,在夏季運輸時,能夠有效延長初凝的時間,保證混凝土的總體坍落度。
    第三,可大幅度提升混凝土早期和后期的強度,為后期施工提供便利條件。
    第四,可減低混凝土的收縮量,減少徐變的性能。而且不含氯離子,抗腐蝕性比較強,可提高混凝土結構的使用壽命。
    從中可以看出,在混凝土配制過程中,加入適量的HPC聚羧酸高性能減水劑,可有效避免混凝土坍落度發生損失,而且還能改變混凝土凝固時間,不但可以有效減少氣泡產生,而且還能減少裂縫的形成,從而保證地鐵盾構管片施工質量。
    (二)裂縫防治措施
    1.合理控制混凝土配合比
    在進行混凝土時,如果混凝土的強度和工作性可以滿足實際需求,則要適量降低水泥的使用量、水灰比、砂率等,都可以抑制裂縫的產生。
    2.減少溫度對混凝土的影響
    在夏季氣溫比較高,如果不采取相應的控制措施,則會導致混凝土坍落度的損失更加嚴重,因此,為降低氣溫所造成的不良影響,可以采取下列措施:
    第一,在夏季混凝土澆筑時要盡量選擇在上午10點前或者下午3點后進行澆筑,這兩個時間段氣溫相對比較低,可以為混凝土凝固營造良好的環境。
    第二,在冬季澆筑時,要采用蒸汽加熱砂石和拌合水的方法來保證溫度對混凝土質量的影響,同時還要盡量避開夜間最低氣溫施工。
    第三,采用科學合理的方法來加強管片的初期養護。當混凝土澆筑完成后,在凝固時會釋放出大量熱量,需要通過一系列方法措施來保證混凝土能均勻凝固。可以采用蒸汽養護的方法來減少裂縫的產生。當管片開模后,要第一時間進行保溫養護,確保管片能持續緩慢的降溫,避免降溫過快引發溫度裂縫。
    3.吊裝和堆放環節的裂縫控制
    和盾構管片相互接觸的吊具、脫模架、堆放墊塊要附加相應的保護材料,避免發生磕碰損壞,存放的管片的場地必須壓實、平整、硬化,避免外力引發管片裂縫。

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