砼管片水泥的生產(chǎn)和應(yīng)用

邵柏泉（浙江寧波科環(huán)新型建材股份有限公司，浙江 寧波 315400）

0 引言

隨著我國城市建設(shè)的快速發(fā)展，地鐵建設(shè)工程日益增多。寧波城市軌道交通 1#、2#、3#、4#號線建設(shè)獲國家發(fā)改委批復(fù)，工程建設(shè)需要大量預(yù)制混凝土管片（以下簡稱“管片”）。管片作為盾構(gòu)施工隧道襯砌用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件，混凝土強(qiáng)度等級一般要求達(dá)到C50以上，抗?jié)B等級一般要求P10以上，工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)年限為100年。這些基本要求決定了管片不但要保證較高的尺寸精度和外觀質(zhì)量要求，而且要保證其結(jié)構(gòu)性能和高耐久性要求，為此我公司專門組織技術(shù)力量，研制出符合工程建設(shè)需要的專用預(yù)制盾構(gòu)管片水泥。

1 技術(shù)要求及現(xiàn)有水泥蒸養(yǎng)預(yù)制管片情況

專用預(yù)制盾構(gòu)管片水泥除滿足GB 175—2007中42.5級普通硅酸鹽水泥的性能指標(biāo)外，還必須滿足以下特殊性能要求：（1）水泥和易性好，與外加劑適應(yīng)性好，配制的混凝土工作性能好，黏度小，混凝土5min坍落度控制在30～70mm；（2）配制的混凝土蒸養(yǎng)強(qiáng)度（蒸養(yǎng)參數(shù)按施工設(shè)計(jì)規(guī)范執(zhí)行）需滿足：10h蒸養(yǎng)強(qiáng)度>20MPa；7d抗壓強(qiáng)度>36MPa；28d抗壓強(qiáng)度>50 MPa；（3）水泥中R2O含量小于0.60%；（4）水泥初凝時間控制在120 min以內(nèi)；（5）水泥比表面積350～390m2/kg。

現(xiàn)有水泥蒸養(yǎng)預(yù)制管片情況見表2。從表2可以看出，3臺水泥磨生產(chǎn)的水泥初凝時間普遍偏長，達(dá)不到蒸養(yǎng)要求的初凝時間在120min以內(nèi)和混凝土10h脫模強(qiáng)度20MPa的設(shè)計(jì)要求。從顆粒分布分析，3號磨的顆粒級配比1號、2號磨更適合磨制管片水泥，比表面積也符合技術(shù)要求。

2 方案設(shè)計(jì)及改進(jìn)

我們對影響水泥凝結(jié)時間、蒸養(yǎng)強(qiáng)度及適應(yīng)性的主要因素進(jìn)行全面分析，提出以下幾點(diǎn)改進(jìn)措施：

（1）優(yōu)化生料配比，適當(dāng)提高熟料KH、SM值，大量數(shù)據(jù)證明：C3S、C3A含量高，水泥強(qiáng)度高，凝結(jié)時間縮短，對提高混凝土的蒸養(yǎng)強(qiáng)度有利，但會引起與外加劑適應(yīng)性能變差，坍落度經(jīng)時損失大，因此，必須合理控制熟料礦物組成，特別是C3S、C3A含量。

（2）調(diào)整磨機(jī)工藝參數(shù)和球配，選取3號磨作為本次試驗(yàn)?zāi)C(jī)，在水泥顆粒級配控制上，適當(dāng)增加<3μm細(xì)顆粒含量，控制3～32μm顆粒在65%～70%，減少>65μm顆粒數(shù)量。水泥比表面積控制在360～390 m2/kg。

（3）調(diào)整水泥配比和摻入石膏的種類，摻加特殊摻和料，縮短水泥初凝時間，改善水泥與外加劑適應(yīng)性。

調(diào)整配比后的熟料分析成分見表3。調(diào)整后的熟料按新水泥配比，摻加特殊摻和料在3號水泥磨試生產(chǎn)檢測情況見表4。從表4可以看出，水泥凝結(jié)時間符合設(shè)計(jì)要求，早期強(qiáng)度高，10h蒸養(yǎng)脫模強(qiáng)度>20MPa，與外加劑適應(yīng)性好，配制的混凝土和易性好，坍落度符合要求，不泌水，不離析。

表1 現(xiàn)有熟料化學(xué)成分、率值、礦物組成及抗壓強(qiáng)度

表2 水泥物理性能、顆粒級配及混凝土10h蒸養(yǎng)強(qiáng)度

3 管片預(yù)制件廠生產(chǎn)情況

按設(shè)計(jì)方案要求，公司試生產(chǎn)了100t管片水泥送混凝土構(gòu)件廠進(jìn)行混凝土蒸養(yǎng)預(yù)制管片生產(chǎn)，混凝土配合比和性能見表5，6。

表3 調(diào)整后熟料化學(xué)成分、率值、礦物組成及抗壓強(qiáng)度

表4 3號水泥磨磨制的水泥及用該水泥配制的混凝土性能

表5 蒸養(yǎng)混凝土配合比 kg/m3

表6 蒸養(yǎng)混凝土性能

按以上配合比配制的混凝土預(yù)制管片，混凝土工作性能好，黏度適中，與外加劑適應(yīng)性能好，5min坍落度在55 mm，蒸養(yǎng)預(yù)制管片10 h脫模強(qiáng)度26.50MPa，蒸養(yǎng)后再自然養(yǎng)護(hù)7d抗壓強(qiáng)度達(dá)到48.3 MPa，28d達(dá)到抗壓強(qiáng)度58.3MPa，各項(xiàng)性能指標(biāo)完全滿足設(shè)計(jì)與施工要求。管片水泥試生產(chǎn)和管片預(yù)制廠試用成功后，自2010年我公司便投入正式生產(chǎn)，供寧波地鐵1#～4#線使用，到2018年底，約使用管片水泥29.25萬t，保證了寧波地鐵建設(shè)的順利進(jìn)行。

4 小結(jié)

由于鋼筋砼預(yù)制管片要求砼強(qiáng)度高，耐久性好，制備砼管片要進(jìn)行蒸養(yǎng)護(hù)，因此采用一般P·I52.5、P·O42.5是不適宜的，應(yīng)根據(jù)砼管片的生產(chǎn)和使用要求，組織生產(chǎn)適用于砼管片要求的專門水泥，我公司稱之為砼管片水泥。為保證砼管片水泥質(zhì)量，我公司制訂這種水泥的生產(chǎn)、質(zhì)量控制指標(biāo)，以確保砼管片水泥的質(zhì)量穩(wěn)定性。