混凝土盾構(gòu)管片原材料質(zhì)量控制措施
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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(jì)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?yàn)樵诙軜?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(shí)，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(gè)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(shí)，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(huì)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(huì)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(huì)對整個(gè)工程質(zhì)量產(chǎn)生影響。三是，混凝土配方不合理。混凝土混合比例不合理，會(huì)導(dǎo)致在實(shí)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?yàn)榛炷翝仓笤诶鋮s的過程中會(huì)產(chǎn)生水化熱，再加上水泥凝結(jié)時(shí)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(shí)，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(jì)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(shí)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(huì)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(huì)導(dǎo)致混凝土粘度較大，在進(jìn)行脫模時(shí)會(huì)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。
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。化學(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(yàn)水泥中各個(gè)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(shí)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(jì)要求；凝結(jié)時(shí)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(shí)間范圍在45-390min之間，普通水泥的凝固時(shí)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(yàn)其凝固時(shí)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(shí)，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(shí)，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(yàn)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(yàn)項(xiàng)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(jì)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(jì)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(huì)嚴(yán)重增加施工成本，并且會(huì)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(shí)，會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的偏析現(xiàn)象，這是因?yàn)樗嗌皾{與石子沒有均勻的混合而導(dǎo)致的。
2.4骨料的檢驗(yàn)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(huì)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(jiān)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(xiàng)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(yàn)標(biāo)準(zhǔn)及檢驗(yàn)方法》（JGJ52-2006）。對于細(xì)骨料，一般使用表面光滑、質(zhì)地堅(jiān)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(xiàng)目有細(xì)度模數(shù)、顆粒級配、含泥量以及泥塊含量這四個(gè)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(yàn)，經(jīng)檢驗(yàn)判斷有潛在危害時(shí)，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(yàn)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(shí)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(yàn)、含氣量檢驗(yàn)、凝結(jié)時(shí)間檢驗(yàn)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(shí)對原材料的各項(xiàng)檢驗(yàn)并做好記錄，最后形成對原材料的檢驗(yàn)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
