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混凝土盾構(gòu)管片原材料質(zhì)量控制措施

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混凝土盾構(gòu)管片原材料質(zhì)量控制措施

摘要:現(xiàn)階段,城市軌道交通建設(shè)中常用的施工技術(shù)是盾構(gòu)法。隨著我國科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,地鐵盾構(gòu)法隧道施工技術(shù)越來越成熟,應(yīng)用越來越廣,隨著對盾構(gòu)管片的需求急劇升高,人們對盾構(gòu)管片的質(zhì)量越來越關(guān)注。盾構(gòu)管片在地鐵盾構(gòu)技術(shù)中發(fā)揮中重要的作用,其不僅要滿足設(shè)計的要求,而且對于特殊環(huán)境要滿足其特定的工況。本文主要對影響盾構(gòu)管片的質(zhì)量因素進(jìn)行分析,并提出原材料質(zhì)量控制措施,以供同行專家參考。

關(guān)鍵詞:地鐵盾構(gòu)法;盾構(gòu)管片;原材料質(zhì)量控制

引言

早在1950年,我國就開始研究盾構(gòu)技術(shù),最早是應(yīng)用于下水道工程作業(yè)。經(jīng)過70多年的不斷研究探索,我國在盾法技術(shù)方面已經(jīng)取得了較大的突破,并且這種方法已經(jīng)成為我國城市地鐵、高鐵隧道的主要方法。隨著我國城市化水平的高速發(fā)展,越來越多的城市開始修建地鐵工程,根據(jù)相關(guān)規(guī)定地鐵工程的使用年限為100年,這就對盾構(gòu)管片的質(zhì)量提出了新的挑戰(zhàn)。因此,如何加強(qiáng)對盾構(gòu)管片的質(zhì)量控制,確保管片質(zhì)量是現(xiàn)階段所面臨的主要問題。

1影響盾構(gòu)管片質(zhì)量因素

影響盾構(gòu)管片的質(zhì)量因素大致可分類六類。一是,管片鋼筋保護(hù)層存不完整。這主要是因為在盾構(gòu)管片制作過程中,對鋼筋的尺寸、弧度控制不精確,超出誤差范圍。例如,在對鋼筋進(jìn)行焊接時,主筋定位不準(zhǔn)確,產(chǎn)生偏差,施工單位為了降低成本,在鋼筋與鋼筋之間的間距較大,不符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),從而導(dǎo)致在別個骨架中沒有鋼筋。二是,管片尺寸偏差。在進(jìn)行鋼模與螺桿之間連接時,沒有固定緊,從而導(dǎo)致在鋼模與螺桿之間存在縫隙,這就會導(dǎo)致管片與管片之間產(chǎn)生尺寸偏差。另外,在模板下方殘留的混凝土處理不徹底,也會導(dǎo)致在鋼膜與螺桿之間產(chǎn)生縫隙,這種縫隙的存在是不合理的,會對整個工程質(zhì)量產(chǎn)生影響。三是,混凝土配方不合理?;炷粱旌媳壤缓侠恚瑫?dǎo)致在實際施工中產(chǎn)生裂紋,這將嚴(yán)重影響水泥的抗壓強(qiáng)度。這主要是因為混凝土澆筑之后在冷卻的過程中會產(chǎn)生水化熱,再加上水泥凝結(jié)時產(chǎn)生收縮,使水泥在冷卻凝固的過程中不能夠?qū)障哆M(jìn)行充分的填充,從而產(chǎn)生干縮裂紋;對水泥進(jìn)行蒸汽養(yǎng)護(hù)時,蒸汽溫度過高或過低都將影響水泥的質(zhì)量。四是,管片磨損嚴(yán)重。由于沒有定期對管片進(jìn)行清理護(hù)養(yǎng),以及存在管片尺寸誤差,從而導(dǎo)致管片磨損嚴(yán)重;在管片制作過程中,也可能存在原材料質(zhì)量不合理,不能夠滿足設(shè)計需求,從而導(dǎo)致在使用過程中管片磨損較快;還可能是因在施工過程中,在對混凝土進(jìn)行澆灌時搗鼓不充分,從而導(dǎo)致混凝土不致密,存在內(nèi)部缺陷;此外,對于管片施工完成后,后期的維護(hù)保養(yǎng)不到位也會產(chǎn)生較大的危害。五是,水泥水化熱以及混凝土灰比偏大。在混凝土中添加脫模劑過多,會導(dǎo)致混凝土粘度較大,在進(jìn)行脫模時會導(dǎo)致空氣滯留在混凝土中;在進(jìn)行混凝土灌注是,混凝土分層過后,從而導(dǎo)致水泥水化熱嚴(yán)重;混凝土灌注過程中搗鼓或漏振不充分,從而導(dǎo)致在混凝土中產(chǎn)生氣泡。六是,外觀質(zhì)量缺陷,對于同一段的管片應(yīng)當(dāng)盡可能保證管片表面顏色一致;鋼筋混凝土盾構(gòu)管不應(yīng)有外形缺陷、外表缺陷、外表沾污;不應(yīng)有影響結(jié)構(gòu)性能和使用的裂縫;不宜有不影響結(jié)構(gòu)性能和使用的裂縫;不應(yīng)有漏筋、孔洞、蜂窩等。

2地鐵盾構(gòu)管片原材料質(zhì)量控制

地鐵盾構(gòu)管片是一種鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的高品質(zhì)、高要求水泥制品。由于管片應(yīng)用在較為深的地下環(huán)境,因此對這種水泥制品的使用壽命有較高的要求,進(jìn)而對水泥制品的原材料也提出了較高的要求,特別是對于混凝土的強(qiáng)度、耐久性以及抗?jié)B性提出了新的挑戰(zhàn)。因此,若想提高地鐵盾構(gòu)管片的整體質(zhì)量必須從原材料入手,進(jìn)而保證管片的質(zhì)量。

2.1水泥的選擇

首先根據(jù)管片行業(yè)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),以及對水泥強(qiáng)度的要求,選擇強(qiáng)度不低于42.5的硅酸鹽水泥。并根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB175,對水泥的質(zhì)量進(jìn)行抽檢,主要抽檢的指標(biāo)是化學(xué)指標(biāo)與物理質(zhì)量兩方面內(nèi)容?;瘜W(xué)指標(biāo),要求水泥中MgO≤5.0%,SO3≤4.0%,燒失量≤0.5%,氯離子≤0.06%,堿含量≤0.6%,通過化學(xué)檢驗水泥中各個指標(biāo)達(dá)到要求以后,再進(jìn)行物理質(zhì)量檢測。物理質(zhì)量檢測內(nèi)容主要有強(qiáng)度、細(xì)度、凝結(jié)時間以及安定性等,首先水泥強(qiáng)度,查閱相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),對水泥強(qiáng)度等級進(jìn)行對比,對采購的硅酸鹽水泥進(jìn)行抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度測試,看是否滿足強(qiáng)度等級的要求;對水泥細(xì)度的檢測,要求采購的硅酸鹽水泥比表面不小于300m2/kg,才算符合設(shè)計要求;凝結(jié)時間的測試,查閱相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),明文指出硅酸鹽水泥的凝固時間范圍在45-390min之間,普通水泥的凝固時間在45-600min之間,對于采購的硅酸鹽水泥進(jìn)行凝固測試,檢驗其凝固時間是否在要求范圍內(nèi);最后對安定性測試,安定性的測試方法一般有兩種,一種是試餅法,另一種是雷氏法。

2.2鋼筋的質(zhì)量檢測

首先對于鋼筋的采購,在進(jìn)行鋼筋采購時,應(yīng)通過對不同廠家的鋼筋材料進(jìn)行對比,選擇出力學(xué)性能較好的鋼筋。當(dāng)鋼筋進(jìn)入施工現(xiàn)場時,對所采購的鋼筋進(jìn)行抽檢,同一廠家不同批次的鋼筋對不同批次進(jìn)行抽檢。檢驗的部門應(yīng)當(dāng)是具有權(quán)威的第三方檢測機(jī)構(gòu),并出具檢測結(jié)果。具體的檢驗項目,包括對所進(jìn)鋼筋原材料進(jìn)行常規(guī)的力學(xué)性能檢測,主要有抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、延伸率、抗彎強(qiáng)度。對于需要進(jìn)行焊接的鋼筋,對鋼筋進(jìn)行焊接后力學(xué)性能測試,以檢測鋼筋的焊接性是否符合要求。對所有的檢測結(jié)果進(jìn)行記錄,并與設(shè)計要求、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)相比較,以保障鋼筋的質(zhì)量符合管片設(shè)計的要求。

2.3外加劑含量的確定

應(yīng)選用RPC混凝土減水率不小于29%的外加劑,嚴(yán)禁使用氯鹽類外加劑或其他對鋼筋有腐蝕作用的外加劑。。由于水泥的比表面積比較大,如果不添加其他化學(xué)添加劑會嚴(yán)重增加施工成本,并且會產(chǎn)生大量的高水化熱一系列問題,從而影響管片的質(zhì)量。并且在進(jìn)行灌注時,會產(chǎn)生嚴(yán)重的偏析現(xiàn)象,這是因為水泥砂漿與石子沒有均勻的混合而導(dǎo)致的。

2.4骨料的檢驗標(biāo)準(zhǔn)

由于管片需要高強(qiáng)度的混凝土,這就要求在混凝土中添加性能更加的骨料,骨料強(qiáng)度的提高自然會使得混凝土的強(qiáng)度也得到一定程度的提高。根據(jù)骨料顆粒度的大小分為粗骨料與細(xì)骨料,對于不同骨料有不同的檢測方式。粗骨料,粗骨料在混凝土中起到骨架支撐的作用,對混凝土的強(qiáng)度有重要的影響。在地鐵盾構(gòu)管片中高強(qiáng)度的混凝土材料性能不僅受到水灰比的影響,而且骨料性能也對混凝土的強(qiáng)度產(chǎn)生較大的影響。粗骨料的彈性模量對混凝土的強(qiáng)度影響較大,彈性模量過大或過小都不利于提高混凝土的強(qiáng)度,因此應(yīng)當(dāng)選擇堅硬的粗骨料,并且骨料的抗壓強(qiáng)度應(yīng)當(dāng)不低于混凝土標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度的1.3倍;粗骨料的晶粒大小也對混凝土的強(qiáng)度有較大的影響,一般隨著粗骨料的晶粒增大,其抗壓強(qiáng)度逐漸降低。因此,對于地鐵盾構(gòu)管片應(yīng)當(dāng)選用晶粒度最大為25毫米。粗骨料檢測的項目有碎石顆粒級配是否符合標(biāo)準(zhǔn)、粗骨料中針片狀含量所占比例。常用的粗骨料檢測標(biāo)準(zhǔn)有《普通混凝土用碎石或卵石質(zhì)量檢驗標(biāo)準(zhǔn)及檢驗方法》(JGJ52-2006)。對于細(xì)骨料,一般使用表面光滑、質(zhì)地堅硬潔凈的河砂,細(xì)度模數(shù)范圍在2.3-3.0之間,細(xì)骨料常檢測的項目有細(xì)度模數(shù)、顆粒級配、含泥量以及泥塊含量這四個方面。其中細(xì)度模數(shù)要求在上述的范圍之內(nèi);顆粒級配應(yīng)根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行抽檢,并且符合顆粒級配圖表;一般要求含泥量≤2.0%;泥塊含量≤0.5%。細(xì)骨料的堿活性應(yīng)采用砂漿棒法進(jìn)行檢驗,經(jīng)檢驗判斷有潛在危害時,應(yīng)采取抑制堿—骨料反應(yīng)的技術(shù)措施。對于細(xì)骨料可參考的檢測標(biāo)準(zhǔn)有《普通混凝土用砂質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及檢驗方法》(JGJ52-2006)。

2.5水的選擇

一般選擇潔凈的飲用水,要保證混凝土所用水中不含對水泥正常凝固有害的雜志,關(guān)于水中的雜質(zhì)主要是指對混凝土凝固產(chǎn)生影響的酸堿鹽等有機(jī)物。

3混凝土的拌和物質(zhì)量控制

對混凝土的拌和物質(zhì)量控制主要是為了保證混凝土在澆筑時的質(zhì)量,不產(chǎn)生離析以及泌水等現(xiàn)象,保證混凝土均勻混合,從而保證混凝的耐久性與強(qiáng)度。對于拌和物的控制主要從稠度檢驗、含氣量檢驗、凝結(jié)時間檢驗三方面入手。

4結(jié)束語

綜上所述,在地鐵盾構(gòu)管片的生產(chǎn)過程中應(yīng)著重加強(qiáng)對原材料采購、質(zhì)量檢測等環(huán)節(jié)的管理工作,落實對原材料的各項檢驗并做好記錄,最后形成對原材料的檢驗流程,并形成原材料作業(yè)指導(dǎo)手冊。從根本上確保地鐵盾構(gòu)管片的耐久性與安全性。

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作者:師忠耀 單位:中國水利水電第七工程局有限公司

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