使用微膨胀水泥的目的是在安徽合肥灌浆料降温收缩时膨胀,补偿收缩,防止裂缝在对各种影响因素对衬砌结构钢筋锈蚀的影响机理和规律的基础上,从结构设计、施工和各自的影响特点等几个方面,提出了各种防护措施,其部分结果可用于指导地铁隧道结构的设计与施工。得出结论以下:研究了在杂散电流下衬砌结构寿命预测模型及方法,并对西安市地铁二号线南稍门~草场坡区间隧道衬砌结构进行了寿命预测,计算耐久年限为138年,满足地铁设计100年的耐久年限。对碳化模型和氯离子侵蚀模型的比较分析的基础上,选取牛荻涛等模型对西安市地铁二号线南稍门~草场坡区间隧道衬砌结构为例进行寿命预测,计算耐久年限为135年,同样满足地铁100年的设计年限。。但目前使用的微膨胀水泥,大多膨胀过早,即安徽合肥灌浆料升温时膨胀,降温时已膨胀完毕,也开始收缩,只能使升温的压应力稍有增大,补偿收缩的作用不大。所以应该使用后膨胀的微膨胀水泥。
严格控制砂的含泥量使之不大于3%;石子的含泥量,使之不大于1%,精心设计、选择安徽合肥灌浆料成分配合如尽可能采用粒径较大、质量优良、级配良好的石子。粒径越大、级配良好,骨料的孔隙率和表面积越小,用水量减少,水泥用量也少。在选择细骨料时,其细度模数宜在26~29。工程实践证明,采用平均粒径较大的中粗砂,比采用细砂每方安徽合肥灌浆料中可减试验还表明,在保持应力不变情况下,混凝土的加载龄期越长,徐变增长越小;水灰比越大,则徐变越大;在水灰比不变的情况下,水泥含量越多,则徐变越大;骨料越坚硬以及级配越好,则徐变越小。还有混凝土养护条件对徐变也有明显影响,一般来说,混凝土周围的相对湿度越高,其失水越少,徐变也越小;在加载前采用低压蒸汽养护,可使徐变减小。少用水量20~25kg,水泥相应减少28~35kg,从而降低安徽合肥灌浆料的干缩,减少水化热,对混凝上的裂缝控制有重要作用。
4、采用线胀系数小的骨料
安徽合肥灌浆料由水泥浆和骨料组成,其线胀系数为水泥浆和骨料线胀系数的加权(占安徽合肥灌浆料的体积)平均值。骨料的线胀系数因母岩种类而异。不同岩石的线胀系数差异很大。大体积安徽合肥灌浆料中的骨料体积占75%以上,采用线胀系数小的骨料对降低安徽合肥灌浆料的线胀系数,从而减小温度变形的作用是十分显着的。
水泥水化热是大体积安徽合肥灌浆料发生温度变化而导致体积变化的主要根源。干湿和化学变化也会造成体积变化,但通常都远远小于水泥水化热产生的体积变化。因此,除采用水化热低的水泥外,要减小温度变形,还应千方百计地降低水泥用量,减少水的用量。根据试验每减少10kg水泥,其水化热将使安徽合肥灌浆料的温度相应升降1℃。这就要求:
(1)在满足结构安全的前提,尽量降低设计要求强度。
(2)众所周知,强度越低,水泥用量越小。充分利用安徽合肥灌浆料后期强度,采用较长的设计龄期安徽合肥灌浆料的强度,特别是掺加活性混合材(矿渣、粉煤灰)的。大体积安徽合肥灌浆料因工程量大,施工时间长,有条件采用较长的设计美国标准局(NBS)l975年的调査表明,美国全年各种腐蚀损失为700亿美元,其中混凝土结构中t同筋腐蚀损失就占40%(280亿美元)。1989年美国运输部门给国会的一份关于美国公路与桥梁状况的报告中指出:“现在积压者有待都有相当大的顺筋裂缝,需要修补。龄期,如90d、180d等。折算成常规龄期28d的设计强度就可降低,从而减小水泥用量。
(3)掺加粉煤灰:粉煤灰的水化热远小于水泥,7d约为水泥1/3,28d约为水泥的1/20掺加粉煤灰减小水泥用量可有效降低水化热。大体积安徽合肥灌浆料的强度通常要求较低,允许参加较多的粉煤灰。另外,优质粉煤灰的需水性小,有减水作用,可降低安徽合肥灌浆料的单位用水量和水泥用量;还可减小安徽合肥灌浆料的自身体积收缩,有的还略有膨胀,有利于防裂。掺粉煤灰还能抑制碱骨料反应并防止因此产生的裂缝。
(4)掺减水剂:掺减水剂可有效地降低安徽合肥灌浆料的单位用水量,从而降低水泥用量。缓凝型减水剂还有抑制水泥水化作用,可降低水化温升,有利于防裂。大体积安徽合肥灌浆料中掺加的减水剂主要是木质素磺酸钙,它对水泥颗粒有明显的分散效应,可有效地增加安徽合肥灌浆料拌合物的流动性,且能使水泥水化较充分,提高安徽合肥灌浆料的强度。若保持安徽合肥灌浆料的强度不变,可节约水泥10%。从而可降低水化热,同时可明显延缓水化热释放速度,热峰也相应推迟。