基于正交試驗的C60P12地鐵管片配合比設(shè)計

武 斌 杜保立 黃亞林

（1 東莞市港創(chuàng)環(huán)保科技有限公司；2 深圳港創(chuàng)建材股份有限公司）

0 前言

管片是盾構(gòu)隧道法施工中最重要的結(jié)構(gòu)部件，因此現(xiàn)今對盾構(gòu)管片的強度等級的要求也越來越高[1]。本研究將在前期C50P12 盾構(gòu)管片試驗經(jīng)驗基礎(chǔ)上，通過正交設(shè)計方法，利用極差分析方式，找出不同因素對C60P12 盾構(gòu)管片的影響規(guī)律，從而進一步得出可行的最佳配合比[2]。

1 試驗原材料及試驗方法

1.1 試驗原材料

⑴水泥：采用海螺（清新牌）PO52.5 級水泥，密度3.16g/㎝3，28 天抗壓強度56.8MPa。

⑵粉煤灰：采用深圳媽灣電廠Ⅰ級粉煤灰，細(xì)度5.6%，28 天活性指數(shù)77%。

⑶砂：東莞河砂，含泥量0.8%，細(xì)度模數(shù)2.8%。

⑷石：惠州5～25mm碎石，連續(xù)級配，壓碎值6.7%。

⑸減水劑：中鐵四威牌Ⅰ-1、Ⅰ-2、Ⅰ-3 三種型號。

1.2 試驗方法

本次研究采用正交設(shè)計方法，將水膠比、砂率、減水劑品種3 個因素設(shè)置三個水平對C60P12 管片混凝土的性能影響進行分析。具體見表1。

表1 正交試驗因素水平

2 試驗結(jié)果

試驗結(jié)果見表2。

表2 試驗結(jié)果

2.1 坍落度極差分析

從表3 分析結(jié)果可以看出，在水膠比、砂率和減水劑型號三個因素中，砂率對C60P12 盾構(gòu)管片的坍落大影響最大，水膠比的影響最小。與普通混凝土相比，C60P12 盾構(gòu)管片混凝土的膠凝材料用量多，而砂子的粒徑比石子小得多，因而砂率低的配比，比表面積小，利于膠凝材料填充，在膠凝材料一定的條件下，包裹于骨料表面的水泥漿厚度將隨砂率的改變而變化。如果砂率太小，細(xì)骨料填充粗骨料空隙后，并不能保證骨料間有足夠的潤滑層，從而降低了混凝土的坍落度[3]。從水膠比的影響分析看，隨著水膠比的下降，C60P12 盾構(gòu)管片的坍落度在增加，這主要得益于隨著水膠比的下降，膠凝材料的增多，骨料之間的潤滑漿體變厚，降低了摩擦力，從而利于混凝土的流動，導(dǎo)致坍落度變大。

表3 坍落度極差分析

2.2 28 天抗壓強度極差分析

從表4 結(jié)果分析可以看出，對于普通強度混凝土，隨著水膠比的下降，混凝土內(nèi)部孔隙率變小，密實度增加，從而增強了混凝土的抗壓強度。但對于C60P12 盾構(gòu)管片混凝土，水膠比的下降，并不會導(dǎo)致混凝土的抗壓強度上升，這可能是由于當(dāng)水膠比下降到一定程度時，其他因素對混凝土抗壓強度的影響已經(jīng)超過了內(nèi)部孔隙率的變化影響，因而并不會與水膠比程線性關(guān)系。從A、B、C 三個因素比較分析看，因素C（減水劑型號）對C60P12 盾構(gòu)管片的抗壓強度影響最大。對于普通混凝土，減水劑主要通過降低用水量，達到提高混凝土強度的目的，但對于C60P12 盾構(gòu)管片早強型混凝土，由于不同減水劑選用的早強母液不同，因而會表現(xiàn)出不同的影響強度，因此對于C60P12 盾構(gòu)管片這種早強型混凝土，選擇合適的減水劑品種非常重要。

表4 28 天抗壓強度極差分析

3 結(jié)論

砂率對C60P12 盾構(gòu)管片的坍落大影響最大，水膠比的影響最小。而對于28 天抗壓強度來說，減水劑品種影響最大，選擇合適的減水劑品種對C60P12 盾構(gòu)管片至關(guān)重要。最優(yōu)配合比為A2B2C3。