蒸养混凝土在隧洞管片制作中的应用.pdf

蒸荠混凝土在隧洞管片制作巾的 应用 程 刚 ( 新疆伊犁河流域开发建设管理局 乌鲁木齐8 3 0 0 0 0 ) 【 摘要】 某隧洞T B M全断面掘进过程中， 由于施Z - Z - 程量较大， 强度高， 又是薄壁结构， 必须与洞内连续开挖相 配套， 衬砌管片混凝土采取 了蒸养蒸汽养护方式。本文对蒸养混凝土的温度控制作了介绍， 以供广大施工技术人 员参考 。 【 关键词】 蒸养混凝土 管片 应用 1概述 新疆某 隧洞工程 ， T B M 施工段约 2 3 6 0 k in， 开挖 直 径为 6 8 4 m， 成洞 内径 为 6 O m， 衬砌 采 用预 制 钢筋 ? 昆 凝土管片 ， 衬砌 管片 厚 2 8 0 m m、 宽 1 6 0 0 m m。预 制管 片 需 6 0 0 0 0余 片 ， 根据掘进 的需求 ， 管片生 产每 日要 达到 1 0 0片， 在如此施 工强度要求下 ， 按常规的拆模 时间 和 2 8天混凝 土强度 达 到设 计 强度 标 准植 ， 满 足 不 了 施工 需要 。预 制 管 片 厂 采取 蒸 汽 养 护 方 法 ， 解 决 了 此 问题 。 2 蒸汽养护设备组成及其作用 2 1 蒸 汽养护设 备组成 蒸汽养护设备 主要 由锅炉 及管道 系 统 、 蒸 汽养 护 窑两大部分组成 。 2 2 锅 炉及管道 的选择 锅 炉根 据蒸 汽 养护 窑 的大 小和 混凝 土 的养 护 时 间 、 蒸汽温度高低 来 确定 。锅 炉应根 据总耗 热量 进行 选择， 满足最大热负荷要求， 应有较高的热效率 ， 锅炉 蒸发量 能有效 地适应 热负荷 变化 的要 求 ， 宜选 用容量 大 、 台数少 、 型号相 同运行简便 的锅 炉。该工程 由 2台 L s G 1 6型及配套的锅炉辅助设备组成。 蒸汽系统管道中的流动情况， 比热水复杂得多。 蒸汽在不 同压 力 和温 度 下 的质 量 密度 变 化很 大 。同 样， 比容的变化也很大。因此， 在计算蒸汽管道时， 必 须根据不同蒸汽压力分别计算。在计算凝结水管道中 的流动情况时 ， 不但要区别满管流和非 满管流 ， 而且在 高压蒸汽系统中， 质量密度变化也有很大差异。因此 ， 凝结水管要根据不 同情况分别计 算和选 择。 2 3 蒸汽养护 的主要作用 蒸汽是一个良好的热载体， 它在冷凝时放热量大， 具有较高的放热系数 ， 它既能加热 ， 使混 凝土在较高 的 温度 下硬化 ， 又能供给一定的水分 ， 使混凝土不致蒸发 过量而干燥 脱水 。在工艺上 它 比短时加 热复 杂 ； 在混 凝 土强度 增长上 它可根 据要求达 到拆模或 受荷强度 ， 这是一种快速湿 热养 护方法 。尽 管如此 ， 要通 过蒸汽 加热得到质 地优 良的混凝 土仍 然 是一 个 很 复杂 的 问 题 ， 其 中最关键的是要选 择一套 合理的蒸汽蒸养制度 ， 进行严格控制 ， 否则很容易出现质量 问题 。针对其表面 系数较大 、 养护时间要求很短 、 要求强度增长快 、 工程数 量较大等情况 ， 设计一套完整的蒸养系统 ， 很有必要。 3 蒸养混凝土的施工过程 蒸汽加 热养 护可利用 高温下混凝土 强度增长 曲线 确定蒸 汽加 热 的延 续 时间。蒸汽加 热过程 中， 混 凝土 强度在 开始 的 2 4 3 6 h内增长 最大 ， 一 般规 定蒸 汽加 热时间为 1 1 5天 。凡掺 有引气 型外 加剂 或氯 盐 的 混凝土不宜采用蒸汽加热养护。? 昆 凝土的最高加热温 度 ， 如为普 通硅酸盐水泥 ， 不得超过 8 0 C； 如 为矿渣水 泥和火山灰水泥， 可提高到9 5 C。蒸汽养护制度包括 升温一等温一降温三个阶段。在高温下蒸汽加热的延 1 3 水利建设与管理 2 0 1 1 年 第1 2 期 从曲线结果可以看出表层温度由于与大气直接接 触 ， 温度较低 ； 中层 温度由于水化放热 ， 导致 温度较大 ； 而底部接触地基 ， 温度传导较快， 温度介于表层和中层 之间 。同时从 曲线 的数据来看 ， 在混凝 土浇筑 两天后 ， 温度 基本达 到最大值 ， 说 明在前两 天水化 反应较 为激 烈 ， 温升较快 ， 随后 温度 开始 下 降。对 比南边 块 、 北 边 块和中块， 南北边块测试的数据显示 内部温度值最大 接近 7 0 ， 而 中块 最 大温 度在 6 5 q C 左 右 ， 说 明 中块 在 各种养护措施条件下的降温效果强于南北边块。 蔓 是 ! 蔓 E蔓 蔓E 蔓 ( 上接第 l 4页) 件 内温度 不均匀 引起混 凝土 内部产 生 温度应力， 致使混凝土内部裂缝增加 ： 热混凝土在冷却 时还会形成温度梯度 ， 也会导致强度 和耐久性能 降低 。 为缩短养护时间及提前拆模 ， 采用蒸 汽养护 的结 构 ， 可 将 混凝土强度等级适 当提 高。 大量试验表 明 ：管片 出窑强度 可达 到 2 8天标 养 强 度的 5 0 以上 ， 2天 达 7 0 以上 ， 7天 可达 8 0 以 上 。管片安装前 ， 要 测试 其安 装强 度 ， 根 据设 计要 求 ， 该 工程 为f 昆 凝 土薄壁 结构 ， 其 标准管 片强度 为 同条件 养 护试 件 2 8天标 养强 度的 9 0 以上 。可利用 高温 下 混 凝 土强度增 长 曲线 确定蒸 汽加热 的延续 时间 ， 蒸 汽 加 热过程 中， 混凝 土强 度在 开始 的 2 43 6 h内增长 最 快 ， 必须保证存蒸汽养护窑和室内的存放时间。 6 结语 义泽河 闸底板浇 筑完成 至水 下工 程验 收前 ， 底板 表 面及侧 面没有 出现表 面开裂 现象 ， 说 明掺入 粉煤灰 和矿粉 、 增设 预应力钢筋 以及加 强混凝土早期养 护 、 控 制温湿度对于大体积混凝土防裂具有良好的效果。该 科研项 目于 2 0 1 0年 9月通 过江 苏省 水利 厅组 织 的科 学技术成果鉴定 ， 具有很好 的推 广应用 前景 ， 项 目研究 成果达到 国内领先水平 。 曼 蔓 ! 基 曼 曳 曼 蔓 ! E 蔓 芒 蔓 蔓 曼 ! 气 蔓 芒 芒 蔓 曼 蔓 气 是 蒸汽养护在施工工艺上 比较复杂， 在混凝土强度 增长 上它可 根据要求 达到拆 模或 受荷 强度 ， 这是 一种 快速湿热养护 方法 。尽 管如 此 ， 要通 过 蒸汽加 热 得 到 质地优 良的混凝土仍 然是一 个很 复杂 的问题 ， 其 中最 关键的是要选择一套合理的蒸养制度， 进行严格控制 ， 否则很容易 出现质量 问题 。 每个工地所用 的原 材料 成分都 不 尽相 同 ， 因此 每 个工 地均应 建立一 个适合 本工地 的强 度增长 曲线 ， 或 用标 准养护试 件各龄 期强 度数 据 ， 经 回归分析 拟合成 成熟度强度 曲线方程 。根据 曲线方程来确定 工程各 阶段 的强度 ， 以指导工程各 阶段 的施工 ， 保证 工程顺利 进行 。 东线穿黄隧洞主体工程顺利完工 1 0月2 9日凌晨 2时4 0分 ， 东线穿黄 隧洞工程衬砌施工最后一仓混凝土浇筑完成 ， 标 志着穿黄隧洞 主体 工程 顺 利 完工 。 穿黄隧洞工程是 穿黄工程 的重 中之重 ， 1 9 8 6年开始勘探 试验洞建设 ， 2 0 0 7年 l 2月底正式开 工建 设， 2 0 1 0年 3月2 5日穿黄隧洞全线贯通并转入衬砌施 工。穿黄隧洞工程在黄 河主 河槽 隐伏 山梁 下穿 过， 最大埋深达7 0 m， 开挖洞径8 9 9 5 m， 洞长5 8 5 3 8 m， 隧洞为有压圆形隧洞， 采用钢筋混凝土衬砌， 内径 7 5 0 m， 设计流量 1 0 0 m s 。 穿黄隧洞围岩主要为厚层、 中 厚层灰岩， 隧洞开挖揭露断层 1 4条， 工程存在地表黄河水、 地下第四 系孔 隙水和灰岩岩溶裂隙水， 地质条件复杂。由于断层和裂隙垂向切割较深并伴有溶蚀现象， 使得 穿黄 隧洞黄河水、 孔隙水和岩溶裂隙水“ 三水连通” ， 安全 隐患 多、 施工技 术难度 大。在施工 中， 参建单位和 广大建设者克服 了涌水、 渗水和岩石坍塌等种种 困难， 在确保 工程质量和安全前提 下， 顺利 完成主体工 程建设任务。为南水北调 东线一期的按期通水创造 了有利条件 。 1 2