大直径混凝土管片气泡的防治研究

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发布时间：2021-09-09

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大直径混凝土管片气泡的防治研究
姜俊，王晓栋，孔德玉，潘凤英，徐勇
(1．杭州建工建材有限公司，311107；2．浙江工业大学建工学院，杭州310014)
摘要：混凝土管片是盾构隧道的主要结构构件，也是隧道防水、防火和耐久等综合性能的保证，因此，对管片整体性能有着
极高要求。但大直径混凝土管片在生产中易出现较多气泡，从而易形成渗漏通道，影响管片的耐久性。本文从混凝土原材料、配合
比设计、模具、脱模剂、振捣工艺等方面人手，试验摸索出减少管片气泡的一套方法，在生产实践中收到了较好的效果。
关键词：大直径；盾构；混凝土；管片；气泡
Abstract：Concrete segments are the main structures of shield tunne1．they ale also the comprehensive performance guarantees of
waterproof,fireproof and durability．Therefore，the overall perform ance of the segment has a high requirment．But the large-diameter
concrete segm ent in the production sometimes happens more bubble，thus it is easy to form le~age channels，which affects the durab ility．
In this paper,concrete materials，mix design，mould，mold release agents，vibration technology an d other aspects attempt to reduce the
segment bubble，as a result，good results are gotten in the practice production．
Kwy words：Large diameter；shield；concrete；segm ent；bubble
中图分类号：TU525 文献标识码：A 文章编号：1000--4637f2010)03—32—03
0 前言
盾构法施工是城市软土地层中修建地下隧道的主
要方法，其中混凝上管片不仅是盾构隧道的主要结构
构件，也是隧道防水、防火和耐久等综合性能的保证，
因此，对管片强度、刚度及耐久性等方面均有极高要
求。防水工作是地下隧道工程的一个重要环节，隧道工
程通过管片自防水、壁外注浆、止水带防水、嵌缝防水
等环节进行防水处理。而无论哪种防水方式，都建立在
管片具备良好的抗渗性能上，不仅对管片的密实度、耐
久性要求高，且对管片表面气泡的要求也非常高。
庆春路过江隧道横穿钱塘江，为杭州钱塘江第一
条隧道。管片每环九片，外径l1．3m，内径lO．3m，厚度
0．5m，环宽2m，混凝土强度等级C50，抗渗等级P12，每
环管片混凝土用量34m ，采用通用楔形环错缝拼装。
表1为庆春路大直径管片与某地铁隧道管片两种
隧道管片尺寸、外露面面积的比较。由表1可见，庆春
路管片外弧面与侧面面积是某地铁工程的2．6倍，因
此更容易形成气泡和空洞。在管片生产初期，管片气泡
较多，业主提出改进要求后，我们着手对管片气泡现象
进行成因分析、防治研究。
1 气泡的危害
表l 两种隧道项目管片尺寸、外露面面积比较
注：总面积为管片四个侧面与外弧面面积之和，不包括内弧面面积。
基金项目：杭州市科技计划项目(2o07O733B2O)。
一32一
外观：严重影响了管片的外观。
强度：气泡的存在，降低了混凝土的致密性，管片
混凝土内部留下气泡(孔隙)越多，强度下降越多，混凝
土强度与胶空比成正比关系。
在胶凝材料用量一定后，孔隙率的多少决定了强
度的低高。因此，若管片结构内气泡多，管片整体强度
将下降。
耐久性：气泡的存在，降低了混凝土的致密性，管
片表面气泡的存在，等于减少了钢筋保护层的有效厚
度，降低了混凝土管片的耐腐蚀性能，在地下水丰富的
隧道中，管片耐久性受到威胁。
渗水通道：管片侧面存在较多的气泡时，即使使用
止水带防水，但凹陷的气泡还是容易形成连通的渗漏
通道，降低了管片的防水性能，靠近内弧面的侧面气
泡，会导致嵌缝防水效果下降。
2 管片表面气泡形成的原因
当管片结构气泡在微米级别时，对管片的耐久性
和抗腐蚀能力是有益的，当管片气泡大于以上标准时，
会降低管片强度和耐久性。我们这里探讨的是lmm以
上肉眼可见的气泡。生产实践表明，以下因素是导致产
生气泡的主要原因。
2．1 原材料因素
水泥品质：一些水泥厂为提高水泥早强、降低成
本，在熟料粉磨时加入带有木钙、二乙二醇、丙二醇等
的混杂型助磨剂，这些助磨剂带有引气效果，拌制混凝
土后引入的气泡不均匀且偏大。
减水剂品质：聚羧酸系减水剂在生产中需要先用
消泡剂来消泡，然后掺入引气剂以引入微气泡，优质的