中交隧道局第四工程有限公司成都市611132
摘要：近年来城市轨道交通迅速发展，尤其以地铁或轻轨为代表。为提高工程质量，通过对成都轨道交通建设原材料的合理选择，进行了混凝土配合比优化试验，采用水胶比低，强度高，低砂率，和易性良好的配合比，使车间能够在较短时间内完成管片生产，提高生产速度和管片性能，为成都地铁提供品质卓越的管片。
关键词：管片；配合比；混凝土
一、前言
17号线是成都的正在建设阶段的轨道交通线路，大致呈西北向东南走向。起于位于一环路大石路口的5号线省骨科医院站，向西沿成新蒲快速路出中心城区后，线路呈Y字型分别延伸至温江区万春镇（主线）与双流区东升街道（支线）。全长49.6公里，是连接中心城区、温江、双流东升的市域快线。一期工程为金星站至机投桥站。线路主要沿灌温路、凤溪大道、凤翔大道、香榭大道、永康路，自西向东敷设。线路长25.76km，其中高架段长约5.5km，过渡段长约0.5km，地下段长约19.76km，共设车站9座，其中高架站2座，地下站7座，平均站间距3.159km。设永义车辆段、五通庙停车场各一座，设主变电所两座。采用双线全封闭独立运行系统，速度目标值140km/h的地铁A型车8辆编组，采用交流25kv架空悬挂接触网供电。
二、管片技术要求
每环管片外径8.3m，内径7.5m，管片幅宽1.5m，厚度0.4m，每环衬砌环由7块管片组成，其中1块封顶块，2块邻接块，4块标准块，采用4°楔形块接头角和9°插入角。采用了左、右转弯楔形环与标准环组合的设计。管片混凝土强度等级为C50，抗渗等级为P12。
三、原材料选择
（一）水泥
地铁管片的生产采用蒸汽养护的方式，为了节约周期生产时间，水泥宜采用早强水泥，要求水泥中的硅酸三钙含量较高，这样有利于混凝土早强的形成。在为我标段供应水泥的多个厂家的P.O42.5和P.O42.5R中，我们从水泥各个检测指标比较筛选后，我们选用了强度平均值和富余系数较大、方差较小、3d强度较高的都江堰拉法基P.O42.5水泥，该水泥的初凝时间为100min，终凝时间为155min，3d平均强度为26.0MPa，28d平均强度为49.6MPa。
（二）粉煤灰
为提高混凝土的和易性，增加后期强度，对粉煤灰的具体要求是细度小于25%，需水量比不大于105%，烧失量小于8%，含水率不大于1%，三氧化硫含量不大于3%，游离氧化钙含量不大于1%，氯离子含量不大于0.02%，安定性合格的Ⅱ级粉煤灰，经过多家供应厂商取样试验比较，最后我们选择了四川省眉山市华庆建材科技有限公司的粉煤灰。
（三）减水剂
为缩短蒸养时间，加快生产速度，要求减水剂具有早强功能，特别是外加剂中不要有引气和缓凝的成分，因为管片生产采用蒸养技术，如果发生缓凝现象，管片表面出现起鼓、气泡的现象，严重影响管片的质量和外观。其次减水剂还要有较高的减水率和对水泥和掺合料有良好的适应性，从以上几方面考虑，最后我们选择了山西格瑞特建筑科技股份有限公司生产的聚羧酸系高性能减水剂。该减水剂具有低掺量，高减水，良好的早强性能，对水泥和粉煤灰有良好的适应性，在生产过程中大大提高了管片质量和生产速度。
（四）骨料
管片混凝土属于高强混凝土，所以对骨料的要求有严格的限制，分别在细度模数、级配、含泥量、泥块含量上要严格限制、压碎指标要严格限制，砂经过检测，含泥量0.6%，泥块含量0.2%，石子含泥量0.4%，泥块含量0.1%，针片状含量3%，压碎指标值6%，以上数据都能满足高强混凝土的要求。混凝土在浇筑过程中要求的坍落度比较小，而管片中又有很密的钢筋，这就要求混凝土在受到振动后要有很好的流动性，那么砂石的级配起着至关重要的作用，在试验过程中我们选用了细度模数较大的Ⅱ区中砂，实测细度模数为2.7，对于石我们选用了5-25mm的连续级配的碎石，这样和中砂搭配，能够实现骨料级配的整体连续性，保证混凝土在较小的时候的坍落度的情况下受振后有很好的流动性。
（五）水
混凝土搅拌用水采用的是饮用水。
四、配合比的确定
（一）胶材总量及粉煤灰的掺量
在试验中我们首先把胶凝材料总量定在448kg/m3，粉煤灰的掺量分别定为30、60、80kg/m3进行了试验，其28d强度均能达到设计强度的125%以上，区别是当粉煤灰掺量较大是会加长混凝土的凝结时间，影响混凝土管片的蒸养时间，那么我们根据管片生产线生产速度选择了水泥388kg/m3，粉煤灰60kg/m3的配合比进行生产。
（二）水胶比
混凝土中水胶比大，那么混凝土在凝结硬化后体积收缩就越大，多余的拌合水就会滞留在管片与模具侧面之间，管片在蒸养的过程就会在管片侧面留下气孔，影响管片的外观质量，同时过大的水灰比还会延长管片的抹面时间和蒸养时间，延长生产周期。大水胶比也会降低混凝土的强度，增加胶凝材料的用量，增加了生产成本。在试验中我们最后确定了0.31的水灰比。
（三）砂率
管片生产的选砂率择不能过大，大的砂率虽然会增加混凝土的流动性，但会降低混凝土的强度，容易在管片浇筑面形成很厚的砂浆层，降低混凝土表面抗拉强度，从而产生收缩裂缝，在试验和生产中由于选用了细度模数较大的中砂和碎石，在试验中分别对36、38、40的砂率进行的试验，发现砂率在36时既能保证混凝土有很好的流动性，在受振后能很快的填满整个模具，并且无蜂窝和漏振，因为石子含量较大，浇筑后分布均匀，在浇筑后形成的砂浆层很小，有大量石子分布在浇筑面，能增加混凝土表面的抗拉强度，降低了产生收缩裂缝的可能性。
（四）坍落度
C50管片混凝土坍落度不宜过大，大坍落度混凝土虽然易于混凝土的浇注振捣成型，容易使混凝土浇筑面的砂浆层增厚，使混凝土产生收缩沉降裂缝，或者在收缩的过程中受到钢筋的约束而使上表面产生裂缝，或者早期抗拉强度低而产生收缩裂缝和温度裂缝。坍落度也不宜过小，坍落度过小使混凝土的振捣和浇注困难，容易在管片内部产生孔洞，造成不可见的缺陷，在管片表面形成蜂窝和麻面，影响管片的质量和外观。在实际生产中，把坍落度控制在5～9cm比较合适。
（五）配合比
最终确定的配合比是水泥388kg/m3、粉煤灰60kg/m3、砂678kg/m3、石1205kg/m3、水139kg/m3、外加剂4.48kg/m3。试验强度为7d49.5MPa，28d63MPa。分别占设计强度的99%，126%。其强度值、胶凝材料用量、水灰比均符合规范要求。
实际生产中的混凝土和易性良好，易于施工，无泌水，混凝土均匀分布，管片成型后表面气泡少，无孔洞，色泽光亮。
在强度方面，管经过蒸养后，经回弹测得管片出模强度均能达到23MPa，完全符合相关标准要求，满足出模，吊装，转运的要求，混凝土1天强度达到35MPa，10天强度均能达到设计强度的100%以上，28d强度均能达到设计强度的125%以上。
参考文献：
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