砼管片水泥的生產和應用

邵柏泉（浙江寧波科環新型建材股份有限公司，浙江 寧波 315400）

0 引言

隨著我國城市建設的快速發展，地鐵建設工程日益增多。寧波城市軌道交通 1#、2#、3#、4#號線建設獲國家發改委批復，工程建設需要大量預制混凝土管片（以下簡稱“管片”）。管片作為盾構施工隧道襯砌用鋼筋混凝土結構構件，混凝土強度等級一般要求達到C50以上，抗滲等級一般要求P10以上，工程結構設計年限為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量要求，而且要保證其結構性能和高耐久性要求，為此我公司專門組織技術力量，研制出符合工程建設需要的專用預制盾構管片水泥。

1 技術要求及現有水泥蒸養預制管片情況

專用預制盾構管片水泥除滿足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）配制的混凝土蒸養強度（蒸養參數按施工設計規范執行）需滿足：10h蒸養強度>20MPa；7d抗壓強度>36MPa；28d抗壓強度>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；（5）水泥比表面積350～390m2/kg。

現有水泥蒸養預制管片情況見表2。從表2可以看出，3臺水泥磨生產的水泥初凝時間普遍偏長，達不到蒸養要求的初凝時間在120min以內和混凝土10h脫模強度20MPa的設計要求。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要求。

2 方案設計及改進

我們對影響水泥凝結時間、蒸養強度及適應性的主要因素進行全面分析，提出以下幾點改進措施：

（1）優化生料配比，適當提高熟料KH、SM值，大量數據證明：C3S、C3A含量高，水泥強度高，凝結時間縮短，對提高混凝土的蒸養強度有利，但會引起與外加劑適應性能變差，坍落度經時損失大，因此，必須合理控制熟料礦物組成，特別是C3S、C3A含量。

（2）調整磨機工藝參數和球配，選取3號磨作為本次試驗磨機，在水泥顆粒級配控制上，適當增加<3μm細顆粒含量，控制3～32μm顆粒在65%～70%，減少>65μm顆粒數量。水泥比表面積控制在360～390 m2/kg。

（3）調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性。

調整配比后的熟料分析成分見表3。調整后的熟料按新水泥配比，摻加特殊摻和料在3號水泥磨試生產檢測情況見表4。從表4可以看出，水泥凝結時間符合設計要求，早期強度高，10h蒸養脫模強度>20MPa，與外加劑適應性好，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 現有熟料化學成分、率值、礦物組成及抗壓強度

表2 水泥物理性能、顆粒級配及混凝土10h蒸養強度

3 管片預制件廠生產情況

按設計方案要求，公司試生產了100t管片水泥送混凝土構件廠進行混凝土蒸養預制管片生產，混凝土配合比和性能見表5，6。

表3 調整后熟料化學成分、率值、礦物組成及抗壓強度

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 蒸養混凝土配合比 kg/m3

表6 蒸養混凝土性能

按以上配合比配制的混凝土預制管片，混凝土工作性能好，黏度適中，與外加劑適應性能好，5min坍落度在55 mm，蒸養預制管片10 h脫模強度26.50MPa，蒸養后再自然養護7d抗壓強度達到48.3 MPa，28d達到抗壓強度58.3MPa，各項性能指標完全滿足設計與施工要求。管片水泥試生產和管片預制廠試用成功后，自2010年我公司便投入正式生產，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的順利進行。

4 小結

由于鋼筋砼預制管片要求砼強度高，耐久性好，制備砼管片要進行蒸養護，因此采用一般P·I52.5、P·O42.5是不適宜的，應根據砼管片的生產和使用要求，組織生產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量，我公司制訂這種水泥的生產、質量控制指標，以確保砼管片水泥的質量穩定性。