[发明专利]一种沉管隧道管段用混凝土配合比

说明书

技术领域

本发明涉及水泥混凝土配置技术，特别是一种沉管隧道管段用混凝土配合比。

背景技术

国内的沉管隧道起步较晚，大陆目前已经通车的沉管隧道只有宁波涌江隧道、广州珠江隧道、宁波常洪隧道、杭州湾海底沉管隧道及上海外环越江隧道。沉管隧道作为穿江越海的一种隧道施工方法，也正越来越受到人们的重视。沉管管段作为沉管隧道的主体结构，它的质量好坏关系到整个隧道的成败。沉管隧道管段体积很大，作为隧道的主体结构，最终要承受各种荷载，这就要求管段用混凝土满足设计强度；管段要满足浮运要求，这就要求管段用混凝土容重满足设计精度；现场浇筑这样大体积的混凝土，需要有良好的可施工性(和易性、拌合物坍落度)；管段浇筑完成后要沉入水中使用多年，这就要求管段用混凝土有良好的抗裂性能、抗渗性能。因此，选择合适的混凝土配比材料，选用合理的混凝土配合比来制作性能优良的管段用混凝土，意义重大。

管段混凝土的强度、容重、可施工性是混凝土的基本性能，通过调整水胶比(水与胶凝材料之比；胶凝材料指水泥、粉煤灰、矿粉等)、水泥标号、骨料集配及掺入量、胶凝材料掺入量等手段比较容易满足设计要求。而与常规大体积混凝土相比，管段用混凝土在抗裂性能及抗渗性能方面提出了更高的要求。由于混凝土微观结构的多相化、非均质性，混凝土中必然存在着大量的微小裂缝，因而通常我们说的混凝土的抗裂性能是指将混凝土中的裂缝控制在一定范围内，避免产生对结构有害的裂缝。混凝土的变形变化是目前工程实践中结构物产生裂缝的主要原因，混凝土的变形变化之所以能导致裂缝产生，是由于混凝土在温度、收缩、膨胀、不均匀沉降的因素作用下，导致变形的发生，进而产生应力，当应力超出一定数值时，混凝土自身的抗拉强度等承载能力无法阻止进一步的变形的产生，就会产生混凝土裂缝。混凝土在其强度发展过程中产生的热量，绝大部分是由于水泥与水进行水化反映产生的，产生的水化热越高，越不利于混凝土的抗裂性能。

混凝土作为一种多孔材料，孔隙率很高，其中特别是毛细孔占很大一部分。混凝土的渗透性首先取决于硬化水泥浆的孔隙率，而硬化水泥浆的毛细管孔隙率主要取决于水胶比，水胶比越大，孔隙率越大，水泥浆抗渗性越差。

为防止现浇钢筋混凝土管段由于温度、收缩不均可能产生的有害裂缝，按照设计或施工规范要求，在相应位置留设临时施工缝，将管段暂时划分为若干部分，经过构件内部收缩，在若干时间后再浇捣该施工缝混凝土，将管段连成整体，设置施工缝的位置被称为管段后浇带，而管段其他部位被成为管段主体。

在本专利申请之前国内已建沉管隧道管段采用的混凝土配比由水、水泥、粉煤灰、砂、石子及高效减水剂组成，而且其管段主体与管段后浇带都采用相同配比，例如上海外环沉管隧道所使用的管段质量配合比为：水7.83％，水泥12.53％，粉煤灰4.4％，砂31.28％，石子43.22％，高效减水剂0.74％。该配比中水、水泥、砂、石为配置混凝土的基本原料，其作用不再详细诉述。利用工业废渣粉煤灰的潜在活性，减少水泥用量，降低混凝土生产成本，变废为宝化害为利，节约堆放粉煤灰的大量宝贵土地，更大程度地发挥高性能优势，改善混凝土工作性、耐久性和物理力学性能。高效减水剂对改善拌和物的和易性，调节混凝土的凝结硬化时间，控制强度发展和提高耐久性等方面起着显著的作用。

本专利申请之前的管段用混凝土配比相比一般的大体积混凝土配比来说，除强度、比重、可施工性等方面满足设计要求外，在抗裂性能及抗渗性能方面也比一般的大体积混凝土要好。但是其在用水量(7.83％)、水泥用量(12.53％)、水胶比(0.46)方面还有优化的空间。而管段混凝土要在水下使用多年，就必须在这些方面提出更高的要求。同时，管段后浇带用混凝土是在管段主体浇注完成若干时间后进行浇捣，该部位也是管段的相对薄弱部位，所以对其强度、抗裂性能、抗渗性能要求更高。目前使用的配比方案中，管段主体用混凝土与管段后浇带用混凝土配比相同，存在一定的隐患。

发明内容

本发明的目的在于提供一种沉管隧道管段用混凝土的配合比，使本发明制作的管段混凝土达到不裂、不渗，满足混凝土容重、强度、坍落度设计等要求。

本发明包括两部分内容，管段主体用混凝土配合比及管段后浇带用混凝土配合比。

技术要求：

管段主体用混凝土

一般说来，目前国内对管段主体混凝土容重、强度、坍落度设计要求为：

设计强度C35，坍落度120±20mm，容重2390±10kg/m³。