[发明专利]一种钢壳沉管自密实混凝土配合比设计方法及混凝土

说明书

本发明公开了一种钢壳沉管自密实混凝土配合比设计方法及混凝土，该配合比设计方法包括：配置混凝土所用材料；采用固定砂石体积含量计算法，计算出初步配合比；根据正交试验设计方法原理，对初步配合比进行影响因素分析，得出优选配合比；对优选配合比进行试验验证，得出最优配合比；对最优配合比进行工艺试验，确定最优配合比满足生产要求。本发明的配合比设计方法是基于固定砂石体积含量计算法与因素设计分析法相结合，设计出满足钢壳沉管小隔舱浇筑高自密实混凝土的最优配合比，所设计出的混凝土仅依靠自身重力作用而无需额外的机械振捣即可密实成型，并且在流动填充过程中不产生离析，从而保证了混凝土与钢壳之间紧密接触，协同受力。

技术领域

本发明涉及建筑材料技术领域，具体涉及一种钢壳沉管自密实混凝土配合比设计方法及混凝土。

背景技术

“三明治”钢壳混凝土沉管结构是近二十年才在日本沉管隧道中应用和兴起，但公开的技术资料非常有限，大量的核心技术和工艺细节还处于保密和未公开状态。在我国已建或者在建的沉管隧道中均采用钢筋混凝土结构，钢壳混凝土沉管尚未有应用。

深中通道是连接珠江两岸的战略性跨江通道，是集超宽海底隧道、超大跨桥桥梁、深水人工岛、水下互通的四位一体集群工程，规模空前、建设条件的异常复杂，综合技术难度再上新高，是继港珠澳大桥之后，我国又一项世界级重大跨海交通工程。

深中通道工程路线全长24.005km，隧道总长约6.8km，沉管段长约5km，管节数量32节，其中标准管节26×165m/7.6万t，非标准管节6×123.8m/7万t，采用双向八车道标准，设计时速100km/h。该工程的沉管隧道具有超宽、超深、变截面等特点，工程设计需要采用钢壳混凝土沉管的形式。

钢壳沉管自密实混凝土的施工难度在于：一方面，如何保证在施工后自密实混凝土工作性能达到设计指标。在施工过程中，由于钢壳沉管隔舱较多，单个钢壳多着超过2000个隔舱，每个隔舱相互独立，且自密实混凝土敏感性高，性能波动大，主要受到原材料等因素的影响；如果自密实混凝土工作性能受到影响不能达到设计指标，封闭钢壳内浇筑混凝土属于隐蔽工程施工，易产生不密实、气泡等缺陷，且准确检测及处理难度大。目前国内尚无高效准确的检测方法，日本主要采取过程控制，认为过程可控既满足要求，事后很难检测。另一方面，如何保证自密实的混凝土与钢壳之间接触紧密。自密实的混凝土与钢壳之间的接触越紧密，越有利于钢-混协同受力，所以自密实混凝土要求浇筑后通过其工作性能，利用自身重力及流动性，才能保证其与钢壳之间的紧密接触，协同受力。

因此，开发钢壳沉管隧道高稳健自密实混凝土施工材料势在必行，对于钢壳沉管高稳健自密实混凝土配合比设计方法非常关键，是保证钢壳沉管质量的源头。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种钢壳沉管自密实混凝土配合比设计方法，解决上述的问题，通过该钢壳沉管自密实混凝土配合比设计方法设计出的混凝土，用于填充钢壳沉管管节仓隔，仅依靠自身重力作用而无需额外的机械振捣即可密实成型，并且在流动填充过程中不产生离析，在通过障碍物时不发生阻塞，从而保证了填充隔舱后混凝土与钢壳之间紧密接触，协同受力。

本发明还提供一种使用该钢壳沉管自密实混凝土配合比设计方法设计出的混凝土。

本发明的目的采用如下技术方案实现：

一种钢壳沉管自密实混凝土配合比设计方法，包括如下步骤：

S1：配置自密实混凝土所用材料；所述材料包括碎石、砂、胶凝材料、水及外加剂；

S2：采用固定砂石体积含量计算法，计算出初步配合比；

S3：根据正交试验设计方法原理，对初步配合比进行影响因素分析，得出优选配合比；

S4：对优选配合比进行试验验证，做进一步分析，得出最优配合比；