收稿日期：2018-01-09
基金项目：2016年度辽宁省交通厅公路管理局科研项目（2016-06）作者简介：刘宇（1983—
），男，辽宁辽阳市人，工程师。研究方向：混凝土工程。
混凝土在空气中收缩在工程结构中产生大量的有害裂纹，从而影响了混凝土的耐久性。为此，在路桥领域，通常采取多种方法来减少裂纹的宽度及数量。目前采用比较普遍的方法是在混凝土中添加高性能膨胀剂来补偿水泥的收缩；通过及时养生减少混凝土早期干缩等等。但掺入膨胀剂的混凝土通常需要封闭交通，并且充分养护 14天以上，这对交通流量日益增长的今天势必会
拉丝模
造成交通拥堵、出行不便。为此，需要寻求更好的替代品来取代膨胀剂，且需要具备更高的早期强度。为此，本文通过硫铝酸盐作为激发剂，通过无水石膏作为膨胀源，系统研究其掺量变化对水泥基材料的变形及力学性能的影响。 1原材料
水泥采用沈阳冀东水泥厂生产（盾石牌）强
度等级为42.5MPa 的普通硅酸盐水泥（PC ）和唐山北极熊生产的42.5MPa 硫铝酸盐水泥（CSA ），质量要求满足GB 175-99及相关行业标准。无水石膏为北京天宇祥瑞科技有限公司生产；砂为沈阳本地优质河砂，细度模数为2.3，实测密度为2.63g/m 3，级配合格，SiO 2的含量大于96%，含泥量为1.2%；减水剂为沈阳砼行建筑材料科技有限公司生产的聚羧酸高性能减水剂粉剂，减水率为40%，掺量控制在0.4%以下。消泡剂均为磷酸三丁酯，掺量为胶凝材料用量
0.05%。
2普通硅酸盐水泥-硫铝酸盐水泥-石膏复合水泥体系
2.1
水泥基复合体系水化反应基本原理
普通硅酸盐水泥-硫铝酸盐水泥-石膏复合水
泥体系是以普通硅酸盐水泥为主的胶凝体系，掺入不同比例的硫铝酸盐水泥和石膏来优化砂浆的性能。普通硅酸盐水泥的主要矿物组成为：硅酸三钙（C 3S ）、硅酸二钙（C 2S ）、铝酸三钙（C 3A ）、铁铝酸四钙（C 4AF ）等，该系列水泥具有强度发展稳定、长期强度高、水化热大、抗化学侵蚀能力差以及干缩大等特点，这主要与其熟料中硅酸三钙含量高有关。 硫铝酸盐水泥的主要矿物组成为：无水硫铝酸钙（C 4A 3S ）、硅酸二钙、铁铝酸四钙（C 4AF ），含量较多的无水硫酸钙使其具有早强、高强、抗冻、耐腐蚀等特点；
石膏的主要成分为硫酸钙（CaSO 4），用于水泥基类产品中可以起到调节凝结时间的作用，同时还具有收缩小的特点，这是因为水泥熟料中的
C 3S 和C 4AF 与CaSO 4反应可形成大量体积膨胀
的钙矾石，这能产生膨胀力，对新旧混凝土之间的变形差异形成补偿，防止粘结面开裂。C 3A +3CaSO 4+31H 2O →C 3A ·3CaSO 4·31H 2O
（1）
C 4AF +3CaSO 4+31H 2O →C 3A ·3CaSO 4·31H 2O +CF
（2）
为寻复合水泥体系的最佳掺量比，本试验
低收缩砂浆配合比及性能研究
刘
密钥索引宇
（中铁十九局集团第三工程有限公司，辽宁沈阳
110136）
摘要本文通过不同水泥品种复配，辅以石膏及外加剂，研发了一种早强型水泥基材料。结
果表明：当硫铝酸盐水泥掺入5%，无水石膏掺入5%时，复合水泥砂浆的抗折强度和抗压强度值较高；当硫铝酸盐水泥掺入8%、无水石膏掺入5%时的砂浆收缩值最小。
关键词
复合水泥；早强；低收缩；力学性能
中图分类号：TU 57+8.1
文献标识码：A
文章编号：1008-3812（2018）02-005-03
辽宁省交通高等专科学校学报
JOURNAL
OF
LIAONING PROVINCIAL
COLLEGE
OF
COMMUNICATIONS
第20卷第2期
2018年4月
Vol .20No.2Apr .
2018
5··
辽宁省交通高等专科学校学报2018年
将硫铝酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、无水石膏以不同比例混合，以期制得早期强度高，后期强度发展稳定且体积稳定具有微膨胀性能的复合水泥体系。在该复合水泥体系下对水泥砂浆进行改性研究，以配制出高强度、收缩小的高性能水泥基材料，并将其应用到工程实践中。
2.2水泥基配合比级力学性能
复合水泥体系的配合比见表1，表中减水剂、无水石膏掺量均为占水泥质量的百分比。
表1复合水泥体系配合比
表2为复合水泥体系砂浆力学性能和工作性能的影响。
表2复合水泥体系对砂浆性能的影响
图1为石膏掺量对各组砂浆的力学性能影响。
图1可以看出，硫铝酸盐水泥掺量3%、5%、8%三组结果中，随着石膏掺量的增加，砂浆的抗折强度
和抗压强度基本呈增大趋势。当硫铝掺量为5%时，石膏掺量0~5%范围砂浆试件的7天、28天抗折强度增长速度较快，石膏掺量为0时，砂浆试件的7天抗折强度为5.3MPa，28天抗折强度为6.6MPa；当石膏掺量为5%时，试件抗折强度达到试验掺量范围内最大，7天抗折强度为7.9MPa，28天抗折强度为8.7MPa，分别提高了49.0%和31.8%。砂浆试件的抗压强度变化趋势同抗折强度变化差不多，也在石膏掺量5%时出现试验掺量范围内的最大值，7天和28天抗压强度分别为45.8MPa和61.2MPa，这主要是由于石膏的掺入有利于水泥水化产生氢氧化钙和钙矾石，且随着石膏掺量的增大，对水泥水化的促进作用更加明显，使得砂浆的强度随石膏掺量的增大而逐渐增大。但当石膏掺量达到8%时，砂浆试件的7天、28天抗折强度均有微下降趋势，砂浆黏聚性增大，施工和易性变差。 可见硫铝酸盐水泥掺量5%，石膏掺量5%时，复合水泥砂浆的抗折强度和抗压强度值较大，前期强度值增长较稳定。当石膏掺量大于5%时，试件强度性能较为不稳定，又在配置过程
编号砂胶比减水剂（%）水胶比无水石
膏（%）
硫铝掺
量（%）
A0
1:10.10.403
A133 A253 A383 B005 B135 B255 B385 C008 C138 C258 C388
编号7天抗
折强度/
MPa
7天抗
压强度/
MPa
28天抗
折强度/
MPa
28天抗
压强度/
MPa
初凝时
间/min
终凝时
间/min
A0 4.830.67.451.15076 A1 5.229.88.252.65789 A2641.97.856.363103 A3 6.348.68.363.575115 B0 5.336.5 6.647.83856 B1 6.9387.850.74263 B27.945.88.761.24771 B37.2341.28.2560.45682 C0 6.435.8 6.842.52135 C1 6.937.67.2542543 C27.847.38.248.83349 C37.7508.756.637
52
（a）硫铝掺量3%
（b）硫铝掺量5%
（c）硫铝掺量8%
图1石膏掺量对各组砂浆的力学性能影响
6··
刘宇：低收缩砂浆配合比及性能研究
第2期中，较高的石膏掺量，加大了水泥砂浆的黏聚性，施工和易性变差，不利于应用到工程的研制。故就力学性能来讲，本复合水泥体系中，建议选取石膏掺量的比例为5%，硫铝酸盐水泥掺量的比例为5%。
2.3复合水泥体系的体积稳定性
烟气道表3为复合水泥体系对砂浆收缩率的影响。
表3
复合水泥体系对砂浆收缩率的影响
图2为不同硫铝水泥掺量下，石膏掺量对砂浆体积稳定性的影响。从图2中可以看到，与未掺石膏的砂
浆相比，石膏的掺入明显降低了砂浆的收缩率。随着龄期的增长，砂浆收缩率逐渐呈增大趋势。28天龄期下对比件A 的收缩率为
0.108%，当硫铝掺量5%时，同龄期下石膏掺量
8%的砂浆收缩率最低，为0.06%，相比降低了44.4%。可见在试验掺量范围内，石膏掺量越大，
砂浆收缩率越小。这一规律在硫铝酸盐水泥掺量
3%和5%时同样符合。这主要是由于石膏的主要成分是CaSO 4，硫铝酸盐水泥中的主要矿物是C 4A 3S ，两种成分发生如下反应：
C 4A 3S +2CSHx +（32-6X ）H →C 6AS 3H 32+2AH 3
（3）
或生成：
C 4A 3S+CSHx+（32-6X ）H →C 6AS 4H 32+C 3ACSH 10（4）
生成物AH 3和C 3ACSH 10与硫酸盐又会反应
生成具有微膨胀性能的钙矾石。能够补偿硅酸盐水泥自身的收缩性。同时也可以看出，随着硫铝酸盐水泥掺量的增加，砂浆的收缩率也有减小的趋势。当硫铝水泥掺量为8%时，石膏掺量8%的砂浆收缩率最小。可见硫铝酸盐水泥的掺入有利于减小砂浆的收缩。但比较硫铝掺量8%和掺量
5%时的砂浆收缩，28天的收缩率分别为0.58%
和0.06%，相差很小，但凝结时间出现了较大的缩短。综合考虑，本试验建议采用硫铝水泥掺量
5%和石膏掺量5%的配比作为复合水泥优选配
比，在此复合水泥体系中，进行改性砂浆的研究。
3结论
（1）硫铝酸盐水泥掺量5%，无水石膏掺量
5%时，复合水泥砂浆的抗折强度和抗压强度值较
高；
（2）当硫铝酸盐水泥掺量8%、无水石膏掺
量5%时的砂浆收缩值最小。对路网
（3）复合体系水泥基耐久性能影响有待进一步研究。
参考文献
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图2
数显时间继电器
石膏掺量对砂浆体积稳定性的影响
编号
硫铝掺量/%
石膏掺量/%
收缩率/%
7d 14d 21d 28d A 000.0830.0970.1030.108A 13
30.070.0790.0840.092A 250.0630.0730.0770.081A 38
0.0610.070.0720.08B 1530.0560.0620.0690.075B 250.0480.0590.0630.065B 38
0.0440.0520.0580.06C 1830.0510.0750.0850.09C 250.0390.0520.0610.065C 3
8
0.03
0.044
0.05
0.058
（a ）硫铝掺量3%
（b ）硫铝掺量5%
（c ）硫铝掺量
8%
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收稿日期：2018-03-05作者简介：郭旭光（1987—
），男，河北省保定市人，助理工程师。研究方向：交通工程。
南关站为长春地铁第二座采用一次扣拱暗挖逆作法施工的车站，即在导洞内实现底拱和顶拱的一次性施作，从而较早形成了由顶拱、边桩、中柱和底板组成的稳定的空间框架受力体系，进而安全实现了整个车站的逆作施工
［1］
。本文根据南关站整体施工过程中不同的施工阶段对地表的影响，通过采用FLAC 3D 有限差分软件建立模型［2］［3］，统计出整个暗挖施工过程中每个阶段所引起的沉降量占总沉降量的比例大小，即可确定哪个阶段施工安全风险高，现场施工时应重点控制，为现场施工安全质量管控提供依据。
1工程概况
南关站位于大经路与解放大路十字路口交汇
处，沿东西向跨路口设置，车站为岛式站台，有
效站台宽14.5m ，为标准双层、三跨拱顶直墙结构，采用一次扣拱暗挖逆作法施工，车站主体长
189m ，宽21.8m ，车站自西向东为2‰的下坡，
车站顶部结构覆土厚度约9m ，底板埋深约25m 。
2施工步序分析
车站主体开挖分10个小导洞进行施工，每
个小导洞采用上下台阶法施工，具体施工顺序见图1。开挖完成后施作下导洞内底板、底纵梁和桩底拉梁；再施作边桩、边桩冠梁及中间柱；施作上导洞拱部二次衬砌，然后开挖中跨上部土体，并施作中跨拱部二次衬砌；继续开挖下部土体至负一层中板板底标高处，施作负一层侧墙和中板，然后继续开挖负二层，施做剩余侧墙。
工业机器人装配南关站暗挖施工过程变形模拟分析
郭旭光
（中铁十八局集团第三工程有限公司，河北涿州
072700）
摘要本本文主要介绍长春地铁2号线南关站在整体施工过程中不同的施工阶段对地表的影
响，通过FLAC 3D 有限差分软件建立模型，统计出车站一次扣拱暗挖逆作法施工过程中五个阶段分别引起的沉降占总沉降量的比例，从而出施工过程中控制的重点阶段，以便更好的保证安全和质量，从而为同类施工提供参考。
关键词
暗挖逆作法；沉降；监测；建模；数据分析
中图分类号：U 455
文献标识码：A
文章编号：1008-3812（2018）02-008-04
辽宁省交通高等专科学校学报
JOURNAL
OF
LIAONING
PROVINCIAL
COLLEGE
OF
COMMUNICATIONS
第20卷第2期
2018年4月
Vol .20No.2Apr .
2018
Low Shrinkage Mortar Study on the Mix and Performance
Liu Yu
〔Abstract 〕In this paper,a kind of early strength cement based material was developed by combining dif 鄄
ferent cement varieties with gypsum and admixture.Results showed that the strength of the composite ce 鄄ment mortar were high when sulphate aluminum and gypsum are both 5%.The shrinkage value of mortar was minimized when the sulfur content was 8%and the gypsum content was 5%.〔Keywords 〕composite cement,early strength,low shrinkage,mechanical properties
8··
