一种用于预制沉管的机制砂混凝土及其冬季施工方法与流程

本发明涉及混凝土的，尤其涉及一种用于预制沉管的机制砂混凝土及其冬季施工方法。

背景技术：

1、目前国内已经建造了多座沉管隧道，具有丰富的理论与实践经验，其中已经完工的港珠澳大桥沉管预制施工创新了多项施工技术，将我国沉管预制施工水平推向了国际领先的高度。但是，在大风寒冷地区采用干坞法预制大型沉管在国内范围内尚属首次。

2、大连地处欧亚大陆东岸、东北辽东半岛最南端，年平均气温为10.9℃，属于北温带季风气候区，受海洋环境影响，按照《混凝土结构耐久性设计规范gb/t50476》腐蚀环境划分，属于典型的北方寒冷气候区域，冬季低温、大风以及干燥的环境对于沉管施工质量控制具有重要影响。大连湾海底隧道处于北方海洋腐蚀环境，混凝土受到氯盐侵蚀作用；工期紧迫，需要在冬季进行沉管预制施工。大连冬季时间长，从上年的11月份到次年的3月份，该区域其冬季施工最冷月平均温度为-4.2℃，年极端最低气温为-21.1℃，年平均风速为4.9m/s，11月至次年3月平均风速较大在5.2～5.4m/s之间，因此大风寒冷气候条件对大尺寸、大体积沉管混凝土施工、养护及控裂技术极具挑战。此外，还受优质碎石、优质河砂资源极度匮乏等困难的考验。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了克服大风寒冷气候以及氯盐对大尺寸、大体积沉管混凝土的侵蚀，提供了一种用于预制沉管的机制砂混凝土的冬季施工方法。

2、本发明还提供了一种用于预制沉管的机制砂混凝土。

3、本发明的目的通过以下的技术方案实现：

4、一种用于预制沉管的机制砂混凝土的冬季施工方法，包括以下步骤：

5、s1、混凝土搅拌，将上述混凝土原材料用温度为40℃～50℃热水搅拌，各原材料温度控制如下：

6、水泥温度控制在5℃～45℃、粉煤灰温度控制在5℃～30℃、矿渣粉温度控制在5℃～45℃、石灰石粉温度控制在-5℃～15℃、碎石温度控制在-5℃～15℃、机制砂温度控制在-5℃～15℃、外加剂温度控制在10℃～20℃、拌合水温度控制在40℃～50℃；

7、s2、预制混凝土沉管浇筑；

8、s3、预制混凝土沉管养护。

9、优选的，混凝土出机温度为5℃～10℃。

10、优选的，混凝土沉管浇筑温度为10℃～15℃，在混凝土沉管浇筑过程中，混凝土内表温差和环境温度与混凝土表面的温差为5℃～15℃。

11、优选的，在混凝土沉管浇筑后1d～7d温差为10℃～20℃，在混凝土沉管浇筑后8d～10d温差为5℃～10℃、在混凝土沉管浇筑后11d～14d温差为0℃～5℃。

12、优选的，所述预制混凝土沉管养护时，采用温度为20℃～40℃的蒸汽在保温暖棚中进行养护，最大降温速率为0～3℃/d，内部混凝土最高温度为50℃～60℃。

13、优选的，将浇筑后的混凝土沉管进行拆模，与空气接触的混凝土表面均刷涂养护剂并采用双层土工布包裹，沉管两侧行车道及中廊道孔口处用土工布挂帘法封盖。

14、一种用于预制沉管的机制砂混凝土，按重量份包括以下组分：水泥230kg/m3～250kg/m3、胶凝材料200kg/m3～250kg/m3、碎石1040kg/m3～1100kg/m3、机制砂720kg/m3～750kg/m3、拌合水135kg/m3～145kg/m3、外加剂5.7kg/m3～7.5kg/m3；所述胶凝材料的各组分用量计为：粉煤灰63kg/m3～68kg/m3、矿渣粉126kg/m3～135kg/m3、石灰石粉11kg/m3～47kg/m3；所述外加剂的各组分用量计为：减水剂3.8kg/m3～5.0kg/m3、引气剂1.9kg/m3～2.5kg/m3。

15、优选的，所述机制砂的细度模数为2.3～3.0，所述机制砂的紧密堆积空隙率为35％～40％。

16、更优选的，所述机制砂细骨料棱角性试验(流动时间法)为40.1s～40.9s，mb值为0.5％～0.9％。

17、优选的，所述减水剂为聚羧酸缓凝型高性能减水剂。

18、优选的，所述引气剂为聚醚类ae引气剂。

19、优选的，所述水泥为p·o普通硅酸盐水泥，所述粉煤灰为ii级粉煤灰，所述矿渣粉为s95级，所述碎石为5mm～20mm连续级配碎石。

20、优选的，所述石灰石粉的细度为10％～15％，所述石灰石粉中碳酸钙的含量为78％～85％。

21、更优选的，所述石灰石粉7d与28d活性为66％～82％，流动度比为105％～110％，mb值为0.9～1.3。

22、优选的，混凝土坍落度为180mm～220mm，含气量为3％～7％，重塑时间为8h～12h，容重为(2380±20)kg/m3。

23、优选的，混凝土3d抗压强度在25mpa以上，28d抗压强度c45，56d抗压强度c50，28d氯离子扩散系数在6.5×10-12m2/s以下，56d氯离子扩散系数在4.5×10-12m2/s以下，28d抗冻等级为f300，28d抗硫酸盐侵蚀性大于ks150，早期抗裂性能(单位面积总开裂面积)小于400mm2/m2，温度应力试验抗裂安全系数在1.15以上。

24、本发明相对现有技术具有以下优点及有益效果：本发明提供一种用于预制沉管的机制砂混凝土及其冬季施工方法，能满足冬季寒冷与大风区域施工，并具有高工作性、高强度、良好抗裂性能、能抵抗氯盐+冻融双因素作用、抗硫酸盐侵蚀等特征。本发明利用混凝土原材料的重量、比热容和温度按照加权平均计算沉管混凝土温度，据此采用控制混凝土原材料的温度措施确保混凝土出机温度、浇筑温度以及混凝土各项性能满足要求。本发明不仅提高预制沉管施工质量、而且确保沉管长期使用寿命。

技术特征：

1.一种用于预制沉管的机制砂混凝土的冬季施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种用于预制沉管的机制砂混凝土的冬季施工方法，其特征在于，所述预制混凝土沉管浇筑的温度为10℃～15℃。

3.根据权利要求1所述的一种用于预制沉管的机制砂混凝土的冬季施工方法，其特征在于，所述预制混凝土沉管养护时，采用温度为20℃～40℃的蒸汽在保温暖棚中进行养护，最大降温速率为0～3℃/d，内部混凝土最高温度为50℃～60℃。

4.根据权利要求1所述的一种用于预制沉管的机制砂混凝土的冬季施工方法，其特征在于，将浇筑后的混凝土沉管进行拆模，与空气接触的混凝土表面均刷涂养护剂并采用双层土工布包裹，沉管两侧行车道及中廊道孔口处用土工布挂帘法封盖。

5.一种用于预制沉管的机制砂混凝土，基于权利要求1～4任意一项所述的用于预制沉管的机制砂混凝土的冬季施工方法，其特征在于，按重量份包括以下组分：水泥230kg/m3～250kg/m3、胶凝材料200kg/m3～250kg/m3、碎石1040kg/m3～1100kg/m3、机制砂720kg/m3～750kg/m3、拌合水135kg/m3～145kg/m3、外加剂5.7kg/m3～7.5kg/m3；所述胶凝材料的各组分用量计为：粉煤灰63kg/m3～68kg/m3、矿渣粉126kg/m3～135kg/m3、石灰石粉11kg/m3～47kg/m3；所述外加剂的各组分用量计为：减水剂3.8kg/m3～5.0kg/m3、引气剂1.9kg/m3～2.5kg/m3。

6.根据权利要求5所述的一种用于预制沉管的机制砂混凝土，其特征在于，所述机制砂的细度模数为2.3～3.0，所述机制砂的紧密堆积空隙率为35％～40％。

7.根据权利要求5所述的一种用于预制沉管的机制砂混凝土，其特征在于，所述减水剂为聚羧酸缓凝型高性能减水剂。

8.根据权利要求5所述的一种用于预制沉管的机制砂混凝土，其特征在于，所述引气剂为聚醚类ae引气剂。

9.根据权利要求5所述的一种用于预制沉管的机制砂混凝土，其特征在于，所述水泥为p·o普通硅酸盐水泥，所述粉煤灰为ii级粉煤灰，所述矿渣粉为s95级，所述碎石为5mm～20mm连续级配碎石。

10.根据权利要求5所述的一种用于预制沉管的机制砂混凝土，其特征在于，所述石灰石粉的细度为10％～15％，所述石灰石粉中碳酸钙的含量为78％～85％。

技术总结
本发明公开了一种用于预制沉管的机制砂混凝土的冬季施工方法，包括以下步骤：搅拌混凝土，其中水泥温度控制在5℃～45℃、粉煤灰温度控制在5℃～30℃、矿渣粉温度控制在5℃～45℃、石灰石粉温度控制在‑5℃～15℃、碎石温度控制在‑5℃～15℃、机制砂温度控制在‑5℃～15℃、减水剂与引气剂温度控制在10℃～20℃、拌合水温度控制在40℃～50℃；再将预制混凝土沉管浇筑，最后进行养护。本发明还公开了一种用于预制沉管的机制砂混凝土。本发明提供一种用于预制沉管的机制砂混凝土及其冬季施工方法，具有高工作性、高强度、良好抗裂性能、能抵抗氯盐+冻融双因素作用、抗硫酸盐侵蚀等特征。

技术研发人员：李超,胡文刚,徐延,刘行,许晓华,李建业
受保护的技术使用者：广州港湾工程质量检测有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13