砼管片水泥的生产和应用

邵柏泉（浙江宁波科环新型建材股份有限公司，浙江 宁波 315400）

0 引言

随着我国城市建设的快速发展，地铁建设工程日益增多。宁波城市轨道交通 1#、2#、3#、4#号线建设获国家发改委批复，工程建设需要大量预制混凝土管片（以下简称“管片”）。管片作为盾构施工隧道衬砌用钢筋混凝土结构构件，混凝土强度等级一般要求达到C50以上，抗渗等级一般要求P10以上，工程结构设计年限为100年。这些基本要求决定了管片不但要保证较高的尺寸精度和外观质量要求，而且要保证其结构性能和高耐久性要求，为此我公司专门组织技术力量，研制出符合工程建设需要的专用预制盾构管片水泥。

1 技术要求及现有水泥蒸养预制管片情况

专用预制盾构管片水泥除满足GB 175—2007中42.5级普通硅酸盐水泥的性能指标外，还必须满足以下特殊性能要求：（1）水泥和易性好，与外加剂适应性好，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）配制的混凝土蒸养强度（蒸养参数按施工设计规范执行）需满足：10h蒸养强度>20MPa；7d抗压强度>36MPa；28d抗压强度>50 MPa；（3）水泥中R2O含量小于0.60%；（4）水泥初凝时间控制在120 min以内；（5）水泥比表面积350～390m2/kg。

现有水泥蒸养预制管片情况见表2。从表2可以看出，3台水泥磨生产的水泥初凝时间普遍偏长，达不到蒸养要求的初凝时间在120min以内和混凝土10h脱模强度20MPa的设计要求。从颗粒分布分析，3号磨的颗粒级配比1号、2号磨更适合磨制管片水泥，比表面积也符合技术要求。

2 方案设计及改进

我们对影响水泥凝结时间、蒸养强度及适应性的主要因素进行全面分析，提出以下几点改进措施：

（1）优化生料配比，适当提高熟料KH、SM值，大量数据证明：C3S、C3A含量高，水泥强度高，凝结时间缩短，对提高混凝土的蒸养强度有利，但会引起与外加剂适应性能变差，坍落度经时损失大，因此，必须合理控制熟料矿物组成，特别是C3S、C3A含量。

（2）调整磨机工艺参数和球配，选取3号磨作为本次试验磨机，在水泥颗粒级配控制上，适当增加<3μm细颗粒含量，控制3～32μm颗粒在65%～70%，减少>65μm颗粒数量。水泥比表面积控制在360～390 m2/kg。

（3）调整水泥配比和掺入石膏的种类，掺加特殊掺和料，缩短水泥初凝时间，改善水泥与外加剂适应性。

调整配比后的熟料分析成分见表3。调整后的熟料按新水泥配比，掺加特殊掺和料在3号水泥磨试生产检测情况见表4。从表4可以看出，水泥凝结时间符合设计要求，早期强度高，10h蒸养脱模强度>20MPa，与外加剂适应性好，配制的混凝土和易性好，坍落度符合要求，不泌水，不离析。

表1 现有熟料化学成分、率值、矿物组成及抗压强度

表2 水泥物理性能、颗粒级配及混凝土10h蒸养强度

3 管片预制件厂生产情况

按设计方案要求，公司试生产了100t管片水泥送混凝土构件厂进行混凝土蒸养预制管片生产，混凝土配合比和性能见表5，6。

表3 调整后熟料化学成分、率值、矿物组成及抗压强度

表4 3号水泥磨磨制的水泥及用该水泥配制的混凝土性能

表5 蒸养混凝土配合比 kg/m3

表6 蒸养混凝土性能

按以上配合比配制的混凝土预制管片，混凝土工作性能好，黏度适中，与外加剂适应性能好，5min坍落度在55 mm，蒸养预制管片10 h脱模强度26.50MPa，蒸养后再自然养护7d抗压强度达到48.3 MPa，28d达到抗压强度58.3MPa，各项性能指标完全满足设计与施工要求。管片水泥试生产和管片预制厂试用成功后，自2010年我公司便投入正式生产，供宁波地铁1#～4#线使用，到2018年底，约使用管片水泥29.25万t，保证了宁波地铁建设的顺利进行。

4 小结

由于钢筋砼预制管片要求砼强度高，耐久性好，制备砼管片要进行蒸养护，因此采用一般P·I52.5、P·O42.5是不适宜的，应根据砼管片的生产和使用要求，组织生产适用于砼管片要求的专门水泥，我公司称之为砼管片水泥。为保证砼管片水泥质量，我公司制订这种水泥的生产、质量控制指标，以确保砼管片水泥的质量稳定性。