一种软土盾构易切削混凝土制造技术

本发明专利技术公开了一种软土盾构易切削混凝土、其制备方法及其原料组合物。该混凝土主要由下述配合比的原料制成：300～420kg/m3胶凝材料、500～750kg/m3河砂、0～130kg/m3钢纤维或0～3kg/m3玄武岩纤维、420～1300kg/m3粗骨料和130～190kg/m3水。其中，所述的胶凝材料为包含纯硅酸盐水泥和碳酸钙石粉的胶凝材料。所述的粗骨料为石灰石或轻集料；所述的石灰石为母岩抗压强度为60～90MPa、莫氏硬度为3～4且压碎指标为6～15％的石灰石；所述的轻集料为堆积密度大于700kg/m3的轻集料。该混凝土具有合适的力学性能和防裂抗渗性能，后期强度稳定，易于软土盾构快速切削，可广泛用于隧道或地下通道的盾构穿越地下连续墙施工。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种建筑材料，具体涉及一种软土盾构易切削混凝土。
技术介绍
随着城市密集度的提高和高层建筑的不断增加，地面可利用空间越来越少，地下建筑发展日益迅速，盾构法作为地下空间开发的手段获得了飞速发展。盾构法隧道施工技术由于具有独特的优势而广泛应用于我国城市市政建设，尤其是城市道路交通网络、公路交通网络和高速公路交通网络的构建。盾构始发或接收都需要穿越混凝土地下连续墙，穿越地下连续墙进出洞的传统方法是凿除洞门混凝土。一般地铁盾构凿除混凝土洞门工期为6 10天，而大直径盾构达到20 40天，洞门附近土体长期暴露容易导致坍塌、涌水等风险。目前，也有采取爆破的方 法，但对周围结构的破坏较大，如上海复兴东路隧道穿越时，采用对穿越位置地下连续墙进行爆破解体，再用盾构机进行作业的解决方案，穿越需用时三天，还需对余留下的结构进行必要的补强。于是提出了采用盾构直接切削混凝土穿越地下连续墙进出洞的施工方案，在已建工程的盾构穿越地下连续墙工程中，对于混凝土强度为C20、0. 8m厚的地下连续墙，采用外直径6. 34m的德国海瑞克盾构机直接切削穿越时，刀具发热量大、磨损严重，耗时60 70天，严重影响施工进度。因此，工程界对此类地下连续墙的构造提出了新的要求，期望构筑此类地下连续墙的混凝土能够既满足地下连续墙的力学性能和抗渗性能，同时又能满足盾构快速切削穿越的要求。然而，迄今为止，能够满足上述要求的混凝土尚未见报道。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是为了满足目前对于地下连续墙既具有必要的力学性能和抗渗性能，同时又易于被软土盾构机直接、快速切削穿越混凝土的需求，而提供一种新型的、能够满足上述要求的混凝土。因此，本专利技术涉及一种软土盾构易切削混凝土，其主要由下述配合比的原料制成300 420kg/m3胶凝材料、500 750kg/m3河砂、0 130kg/m3钢纤维或0 3kg/m3玄武岩纤维、420 1300kg/m3粗骨料和130 190kg/m3水。其中，所述的胶凝材料为包含纯硅酸盐水泥和碳酸钙石粉的胶凝材料。所述的粗骨料为石灰石或轻集料；所述的石灰石为母岩抗压强度为60 90MPa、莫氏硬度为3 4且压碎指标为6 15%的石灰石；所述的轻集料为堆积密度大于700kg/m3的轻集料。本专利技术中，所述的胶凝材料为包含纯硅酸盐水泥和碳酸钙石粉的胶凝材料。其中，所述的纯硅酸盐水泥的用量可根据需要进行选择，例如，可为胶凝材料质量的40 90%，优选80 90%。所述的纯硅酸盐水泥的强度等级较佳的为42. 5,42. 5R、52. 5,52. 5R、62. 5或62. 5R ;更佳的为42. 5和52. 5。所述的碳酸钙石粉的细度较佳的为600 1200目；更佳的为800目。所述的碳酸钙石粉的用量较佳的为胶凝材料质量的10 60%，更佳的为10 20%。根据需要，所述的胶凝材料还可含有除碳酸钙石粉之外的其它本领域常规使用的混凝土掺合料，如粉煤灰、矿粉和硅灰等中的一种或多种。本专利技术中，所述的河砂可为本领域常规用于制备混凝土的河砂，较佳的为细度模数2. 0 3. 0的河砂。本专利技术中，所述的钢纤维可为本领域常规用于制备混凝土的各种钢纤维，如平直型钢纤维、端钩型钢纤维、哑铃型钢纤维、弓型钢纤维、铣削型钢纤维、压痕型钢纤维和波浪型钢纤维等，较佳的为长度30mm的剪切平直型 钢纤维。本专利技术中，所述的玄武岩纤维可为本领域常规用于制备混凝土的玄武岩纤维。根据需要，本专利技术所述的原料还可含有其它本领域常规的外加剂，如减水剂、泵送齐U、早强剂、抗裂防水剂和防冻剂等中的一种或多种。所述的减水剂可为本领域常规用于制备混凝土的减水剂；较佳的为GB50119《混凝土外加剂应用技术规范》中所述的高效减水剂，如多环芳香族磺酸盐类(如萘和萘的同系磺化物与甲醛缩合盐类、氨基磺酸盐)、水溶性树脂磺酸盐类(如磺化三聚氰胺树脂、磺化古马隆树脂)、脂肪族类(如聚羧酸盐类、聚丙烯酸盐类、脂肪族羟甲磺酸盐高缩聚物)、改性木质素磺酸钙和改性丹宁等中的一种或多种，其减水率一般不小于15%;更佳的为萘系减水剂。所述的减水剂的用量可为本领域常规使用的用量，较佳的为胶凝材料质量的0. 5 3. 5%。本专利技术进一步涉及一种软土盾构易切削混凝土的制备方法，其包括下列步骤将上述配合比的原料按本领域制备混凝土的常规方法制备混凝土，即可。所述的制备方法具体包括以下步骤混料、搅拌、成型和养护。其中，各步骤的方法和条件均可为本领域的常规方法和条件。较佳地，所述的搅拌可采用现有的预拌混凝土机械进行搅拌，搅拌时间不低于GBT14902《预拌混凝土》规范要求。本专利技术还涉及一种软土盾构易切削混凝土原料组合物，其主要由上述配合比的原料组成。在不违背本领域常识的基础上，本专利技术中上述的各优选技术特征可任意组合，SP得本专利技术各较佳实例。本专利技术中，所述的原料和试剂除特别说明之外，均市售可得。本专利技术的积极进步效果在于本专利技术的软土盾构易切削混凝土不仅具有合适的力学性能和防裂抗渗性能，而且易于软土盾构快速切削，刀具磨损小，能够有效减少软土盾构穿越的时间。本专利技术的软土盾构易切削混凝土强度等级可达C15 C40;其强度的长期稳定性好，后期强度增长不超过30% ;平均切削速度可达每分钟Imm以上；软土盾构切削Im厚该混凝土的刀具磨损量小于7_。可广泛用于公路、地铁、管线等隧道或地下通道的软土盾构穿越地下连续墙施工。具体实施例方式下面用实施例来进一步说明本专利技术，但本专利技术并不受其限制。实施例中所用的原料和试剂除特别说明之外，均市售可得。实施例中，所述的“抗压强度”和“标准养护”按GB/T50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》规定要求确定；所述的“抗渗性能”按《GB/T 50082-2009普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》规定要求确定；所述的“混凝土和易性能”按《GB/T50080-2002普通混凝土拌合物性能试验方法标准》规定要求确定。实施例通过模拟试验实施，模拟试验中的软土盾构刀具是根据常规盾构刀具形式而设计的试验刀具，刀头材料为YGll型合金钢。实施例I按照下述配合比配制混凝土 强度等级为42. 5的纯硅酸盐水泥298kg/m3，800目的碳酸钙石粉53kg/m3，细度模数为2. 5的河砂665kg/m3，母岩抗压强度为80MPa、莫氏硬度为3. 5、压碎指标为10. 9%的石灰石1090kg/m3，减水率为16. 8%的SP402萘系减水剂9kg/m3,水184kg/m3,上述配合比符合JGJ55-2000《普通混凝土配合比设计规程》的规定，按本领域常规方法进行混料、搅拌和成型，其中，搅拌时间为120秒，拌合物和易性能满足要求，再进行标准养护。其28天抗压强度为32MPa，180天抗压强度为40. 4MPa，抗渗性能达到P8要求，软土盾构平均切削速度达到每分钟1mm，软土盾构切削Im厚该混凝土的刀具磨损量为 2mm。 实施例2按照下述配合比配制轻集料混凝土 强度等级为42. 5的纯硅酸盐水泥313kg/m3、800目的碳酸钙石粉66kg/m3、细度模数为2. 4的河砂743kg/m3、密度等级为800kg/m3的页岩陶粒513kg/m3、减水率为16. 8%的SP402萘系减水剂7. 6k本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种软土盾构易切削混凝土，其特征在于：其主要由下述配合比的原料制成：300～420kg/m3胶凝材料、500～750kg/m3河砂、0～130kg/m3钢纤维或0～3kg/m3玄武岩纤维、420～1300kg/m3粗骨料和130～190kg/m3水；其中，所述的胶凝材料为包含纯硅酸盐水泥和碳酸钙石粉的胶凝材料；所述的粗骨料为石灰石或轻集料；所述的石灰石为母岩抗压强度为60～90MPa、莫氏硬度为3～4且压碎指标为6～15％的石灰石；所述的轻集料为堆积密度大于700kg/m3的轻集料。

【技术特征摘要】
1.一种软土盾构易切削混凝土，其特征在于其主要由下述配合比的原料制成300 420kg/m3胶凝材料、500 750kg/m3河砂、0 130kg/m3钢纤维或0 3kg/m3玄武岩纤维、420 1300kg/m3粗骨料和130 190kg/m3水；其中，所述的胶凝材料为包含纯硅酸盐水泥和碳酸钙石粉的胶凝材料；所述的粗骨料为石灰石或轻集料；所述的石灰石为母岩抗压强度为60 90MPa、莫氏硬度为3 4且压碎指标为6 15%的石灰石；所述的轻集料为堆积密度大于700kg/m3的轻集料。2.如权利要求I所述的软土盾构易切削混凝土，其特征在于所述的纯硅酸盐水泥的用量为胶凝材料质量的40 90%;和/或，所述的纯硅酸盐水泥的强度等级为42. 5,42. 5R、52. 5、52. 5R、62. 5 或 62. 5R。3.如权利要求I或2所述的软土盾构易切削混凝土，其特征在于所述的碳酸钙石粉的用量为胶凝材料质量的10 60% ;和/或，所述的碳酸钙石粉的细度为...

【专利技术属性】
技术研发人员：滕丽，王中平，蒋华钦，胡青莲，周钟鸣，李欢欢，刘雪勇，何晓，
申请(专利权)人：上海盾构设计试验研究中心有限公司，
类型：发明
国别省市：