由沈陽(yáng)張士開(kāi)發(fā)區(qū)到黎明文化宮的地鐵一號(hào)線是沈陽(yáng)乃至東北啟動(dòng)建設(shè)的第一條地下鐵道工程。這條規(guī)劃中的東西交通地下大動(dòng)脈，位于城區(qū)東西方向的主軸線上，橫跨市內(nèi)五區(qū)，連接沈陽(yáng)經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)、鐵西工業(yè)區(qū)和沈陽(yáng)站、太原街商業(yè)區(qū)、中街商業(yè)區(qū)等客流集散地區(qū)，具有重要的戰(zhàn)略地位。地鐵一號(hào)線全線擬設(shè)18座地下車(chē)站，西起沈陽(yáng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)的昆明湖街與滄海路交叉口的張士站，經(jīng)黃海路、南十路、中華路、十一緯路、中街、小東路、珠林路、和睦路至終點(diǎn)黎明文化宮站。線路全長(zhǎng)22.156 km，途經(jīng)站點(diǎn)分別為張士站、沈新路站、黃海路站、洪湖北街站、重工街站、衛(wèi)工街站、保工街站、鐵西廣場(chǎng)站、云峰北街站、沈陽(yáng)站站、南京街站、南市站、青年大街站、懷遠(yuǎn)門(mén)站、中街站、津橋路站、滂江街站和黎明文化宮站，平均站距1 310m。設(shè)車(chē)輛段和控制中心各一處，主變電所2座，設(shè)置4條折返線。計(jì)劃建設(shè)工期為54個(gè)月，工程總投資94.8億元，平均每公里造價(jià)4.3億元。
2 管片簡(jiǎn)介與技術(shù)要求
每環(huán)管片外徑6 m，內(nèi)徑5.4 m，由6片襯砌（3A+2B+C）組成，每環(huán)由3塊標(biāo)準(zhǔn)塊（A型），2塊鄰接塊（B1、B2型）和1塊封頂塊（C型）組成。每環(huán)寬度1 200 mm。管片混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)為C50，抗?jié)B等級(jí)為P10。
3 原材料的選擇
3.1 水泥
由于管片的生產(chǎn)采用生產(chǎn)線蒸養(yǎng)的方式，為了縮短預(yù)養(yǎng)和蒸養(yǎng)的時(shí)間，水泥宜采用早期強(qiáng)度較高的水泥，要求水泥中的硅酸三鈣含量較高，這樣有利于混凝土中早期結(jié)構(gòu)的形成。
在為我集團(tuán)供應(yīng)水泥的多個(gè)廠家的P.O42.5或P.O42.5R中，我們從水泥的3 d和28 d的抗壓強(qiáng)度平均值、凝結(jié)時(shí)間、富余系數(shù)、方差等指標(biāo)比較篩選后，我們選用了平均值和富余系數(shù)較大、方差較小、3 d強(qiáng)度較高的鐵嶺鐵新P.O42.5水泥，該水泥的具體技術(shù)指標(biāo)為初凝時(shí)間105 min，終凝時(shí)間為165 min，3 d平均強(qiáng)度為25.1 MPa，28 d平均強(qiáng)度為49.6 MPa。
3.2 摻合料
我公司采用的摻合料是粉煤灰，為提高混凝土的和易性，降低水灰比，增加后期強(qiáng)度，對(duì)粉煤灰的具體要求是細(xì)度小于12%，需水量比不大于95%，燒失量小于5%，強(qiáng)度活性指數(shù)大于70%的Ⅰ級(jí)粉煤灰。
3.3 外加劑
由于管片在生產(chǎn)過(guò)程中要減少抹面時(shí)間和預(yù)養(yǎng)時(shí)間，縮短蒸養(yǎng)時(shí)間，加快生產(chǎn)速度，這就要求外加劑具有早強(qiáng)和早凝的性能，尤其是外加劑中不要有引氣和緩凝的成分，這是因?yàn)楣芷a(chǎn)采用蒸養(yǎng)技術(shù)，如果發(fā)生緩凝現(xiàn)象，管片表面就會(huì)有起鼓、酥松和氣泡的現(xiàn)象發(fā)生，嚴(yán)重影響管片的質(zhì)量和外觀。另外外加劑還要有較高的減水率和對(duì)水泥和摻合料有良好的適應(yīng)性，從以上幾方面考慮，我們從多個(gè)廠家的多種外加劑中進(jìn)行了大量的試驗(yàn)，這些外加劑包括聚羧酸系、萘系、密胺系等，最后我們選擇了大連西卡外加劑廠生產(chǎn)的聚羧酸系高濃高效減水劑。該減水劑具有低摻量（摻量為0.6%），高的減水率，良好的早強(qiáng)性能，對(duì)水泥和粉煤灰有良好的適應(yīng)性，在生產(chǎn)過(guò)程中大大提高了管片質(zhì)量和生產(chǎn)速度。
3.4 砂石
由于管片混凝土屬于高強(qiáng)混凝土，所以對(duì)砂石的要求有嚴(yán)格的限制，對(duì)于砂分別在細(xì)度模數(shù)、級(jí)配、含泥量、泥塊含量上要嚴(yán)格限制，對(duì)于石分別在級(jí)配、含泥量、泥塊含量、針片狀含量、壓碎指標(biāo)要嚴(yán)格限制，砂試驗(yàn)具體參數(shù)如下，含泥量1.6%，小于規(guī)定值的3.0。泥塊含量0.4，小于規(guī)定值的1.0。石試驗(yàn)具體參數(shù)如下，含泥量0.4，小于規(guī)定值的1.0。泥塊含量0.2，小于規(guī)定值的0.5，針片狀含量5.5，小于規(guī)定值的15%，壓碎指標(biāo)值8.4，小于規(guī)定值的10。以上數(shù)據(jù)都能滿足高強(qiáng)混凝土的要求。
另外，由于混凝土在澆筑過(guò)程中要求的坍落度很小，一般控制在70 mm以下，而管片中又有很密的鋼筋，這就要求混凝土在受到振動(dòng)后要有很好的流動(dòng)性，才能使混凝土迅速的填滿整個(gè)模具，并且無(wú)蜂窩、無(wú)漏振，那么砂石的級(jí)配在此時(shí)就非常重要，在試驗(yàn)過(guò)程中我們選用了細(xì)度模數(shù)較小的Ⅱ區(qū)中砂，實(shí)測(cè)細(xì)度模數(shù)為2.3，并且要求0.315 mm以下含量在25%~30%之間，這樣能夠保證混凝土在受振時(shí)有很好的流動(dòng)性。對(duì)于石我們選用了5~25 mm的連續(xù)級(jí)配的碎石，并且要求粒徑16 mm以下顆粒達(dá)到總質(zhì)量的60%以上，這樣和細(xì)度模數(shù)較小的中砂搭配，能夠?qū)崿F(xiàn)骨料級(jí)配的整體連續(xù)性，保證混凝土在很小的坍落度的情況下受振后有很好的流動(dòng)性。
3.5 水
飲用水。
4 混凝土配合比的確定
4.1 膠凝材料總量及粉煤灰的摻量
在試驗(yàn)中我們首先把膠凝材料總量定在450 kg/m3，粉煤灰的摻量分別定為30、50、70、80 kg/m3進(jìn)行了試驗(yàn)，其28d強(qiáng)度均能達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的125%以上，區(qū)別是當(dāng)粉煤灰摻量較大是會(huì)加長(zhǎng)混凝土的初凝時(shí)間，影響混凝土管片的預(yù)養(yǎng)和蒸養(yǎng)時(shí)間，那么我們根據(jù)管片生產(chǎn)線的生產(chǎn)速度選擇了水泥400 kg/m3，粉煤灰50 kg/m3的比例進(jìn)行生產(chǎn)，而沈陽(yáng)地處北方，冬季溫度低，生產(chǎn)車(chē)間也會(huì)受到氣溫的影響，這時(shí)我們也選用了水泥420 kg/m3，粉煤灰30 kg/m3的比例，以減少混凝土的初凝時(shí)間，加快生產(chǎn)速度。
4.2 水灰比的確定
如果混凝土中水灰比過(guò)大，那么混凝土在凝結(jié)過(guò)程中由于水分的損失而造成的體積收縮就越大，還有多余的拌合用水就會(huì)滯留在管片與模具側(cè)面之間，那么管片在蒸養(yǎng)的過(guò)程就會(huì)在管片側(cè)面留下氣孔，影響管片的外觀，同時(shí)過(guò)大的水灰比還會(huì)延長(zhǎng)管片的收面抹面時(shí)間和預(yù)養(yǎng)時(shí)間，降低生產(chǎn)速度。大的水灰比也會(huì)降低混凝土的強(qiáng)度，增加膠凝材料的用量，增加了生產(chǎn)成本。在試驗(yàn)中我們最后確定了0.33的水灰比。
4.3 砂率
砂率的選擇不易過(guò)大，過(guò)大的砂率雖然會(huì)增加混凝土的流動(dòng)性，但會(huì)降低混凝土的強(qiáng)度，容易在管片澆筑面形成很厚的砂漿層，降低混凝土表面抗拉強(qiáng)度，從而產(chǎn)生收縮裂縫，在試驗(yàn)和生產(chǎn)中由于選用了細(xì)度模數(shù)較小的中砂和粒徑較小的碎石，這就要求砂率的選擇一定不要過(guò)大，在試驗(yàn)中分別對(duì)35、32、29的砂率進(jìn)行的試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)砂率在29時(shí)仍能保證混凝土有很好的流動(dòng)性，在受振后能很快的填滿整個(gè)模具，并且無(wú)蜂窩和漏振，因?yàn)槭雍看�，澆筑后分布均勻，在澆筑后形成的砂漿層很小，有大量石子分布在澆筑面，大大增加了混凝土表面的抗拉強(qiáng)度，降低了產(chǎn)生收縮裂縫的可能性。
4.4 坍落度的控制
混凝土的坍落度不宜過(guò)大，坍落度過(guò)大雖然易于混凝土的澆注，但會(huì)使混凝土澆筑面的灰漿層增厚，容易使混凝土產(chǎn)生大的收縮沉降，在收縮的過(guò)程中受到鋼筋的約束而使上弧面產(chǎn)生裂縫，同時(shí)也因?yàn)樵缙诳估瓘?qiáng)度低而產(chǎn)生收縮裂縫和溫度裂縫。坍落度也不宜過(guò)小，坍落度過(guò)小不宜混凝土的振搗和澆注，容易在管片內(nèi)部產(chǎn)生孔洞，造成不可見(jiàn)的缺陷，在管片表面形成蜂窩和麻面，影響管片的質(zhì)量和外觀。在實(shí)際生產(chǎn)中，把坍落度控制在5～10 cm是比較合適的。
4.5 配合比的確定
最終確定的配合比是水泥400、粉煤灰50、砂537、石1 315、水148、外加劑2.7 kg/m3。
試驗(yàn)強(qiáng)度為7 d 46.5 MPa，14 d 58.3 MPa，28 d 67.9MPa。分別占設(shè)計(jì)強(qiáng)度的93%，117%，136%。其強(qiáng)度值、膠凝材料用量、水灰比基本上符合鮑米羅公式的計(jì)算。
5 配合比的應(yīng)用和管片的性能
在工作性方面，實(shí)際生產(chǎn)中的混凝土保水性、粘聚性、流動(dòng)性均良好，易于澆注，表面無(wú)泌水，混凝土組成成分均勻分布，管片成型后表面氣泡少，無(wú)蜂窩麻面，無(wú)大的孔洞，色澤亮白。
在強(qiáng)度方面，管片在5 h的蒸養(yǎng)后，經(jīng)回彈測(cè)得管片出窯強(qiáng)度均能達(dá)到20 MPa以上，完全滿足起片，吊裝，轉(zhuǎn)運(yùn)的要求，24 h強(qiáng)度達(dá)到40 MPa以上，14 d強(qiáng)度均能達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的110%以上，28 d強(qiáng)度均能達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的130%以上。
在抗?jié)B方面，根據(jù)要求每100環(huán)進(jìn)行一次檢漏試驗(yàn)，其滲水高度均小于4 cm，均未超過(guò)管片厚度的1/5，滿足《地下防水工程質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范GB50208-2002》的要求。地鐵鋼管片
