纤维混凝土在高速铁路隧道中的应用 PPT课件

1、纤维混凝土在高速铁路隧道二次衬砌中的应用研究、2011.9、混凝土配比及试验方法、工作性能研究、研究背景、主要报告内容、CT及ESEM扫描图像分析、耐久性影响分析、力学性能研究、研究结论、为了解决1高速铁路隧道混凝土开裂的问题， 德意志采用衬砌混凝土和铁元素筋的方式，日本还采用素混凝土结构，韩国在洞口附近采用钢筋混凝土结构，其侗地采用素混凝土结构，但在交货运营前检查高速铁路隧道，将发现的裂缝分条，一、研究背景、隧道衬砌的裂缝与结构性裂缝是非研究发现，结构性裂纹是由外负荷引起的正应力引起的，隧道衬砌裂纹仅占负荷引起的结构性裂纹的20%。 非结构裂纹主要在结构形成和环境因素引起的损伤退化两个过程中

2、，约占隧道衬砌裂纹的80%。 为了抑制混凝土非结构裂缝的产生和发展，目前采用的主要方法是混凝土加固筋，包括钢筋混凝土结构、单层钢筋网结构、钢纤维混凝土结构和碳纤维混凝土结构。 一、研究背景、中国高速铁路隧道一般采用复合式衬砌，从技术经济综合角度看，、级围岩隧道二次衬砌一般采用素混凝土结构，而二次衬砌开裂问题值得深入研究。 2006年，铁元素道部有关部门根据武广、郑西客专咨机构德意志欧博迈公司的意见，召开了高速铁路隧道二衬钢筋问题研讨会。 2009年4月，铁元素四院完成了纤维混凝土在高速铁路隧道的应用研究。 2010年，铁元素道部科技司建立了高速铁路隧道技术，深化了隧道高性能喷射混凝土和纤维混凝

3、土的应用技术研究，提出了阶段性的研究成果。 2011年，铁元素道部科学技术司创建了高速铁路隧道小区里肌肉技术条件。 一、研究背景、隧道圆顶开裂修补(1)、隧道圆顶开裂修补(2)、一、研究背景、比较研究的纤维材料种类、一、研究背景、武广、郑西、贵广铁路隧道的应用、混凝土工作性能、混凝土力学性能单元里肌肉纤维混凝土具有早期收缩性能、综合抗裂性能、操作性能、 在性价比等方面优于标准混凝土和其他类型的加固混凝土，对延长隧道二衬服务寿命具有重要意义。 以下仅介绍小室里肌肉纤维混凝土的研究情况。 二、混凝土配比和试验方法、混凝土材料和配比(kg/m3 )，注：表中的“标准”表示标准混凝土，“纤维”表示单元

4、里肌肉纤维混凝土，表中的所有数据来源于相关工程试验室试验或现场试验，下同。 二、混凝土配比和试验方法、坍落度度、扩展度、普通混凝土混炼物性能试验方法标准、混凝土分离率、欧洲自自密实混凝土指南、混凝土抗压强度、普通混凝土力学性能试验方法标准、混凝土抗裂性能， 铁元素道混凝土工程施工质量检验补充标准美国材料试验协会标准ASTM 1579 ASTM C1581-04混凝土结构耐久性设定规范、混凝土抗疲劳性能、自行研制试验方法、静力学、动力学模拟疲劳试验、混凝土抗渗性能、普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准、试验项目、试验方法、三、三总结了武广、郑西、贵广三个铁元素道项目工程隧道二次衬砌纤维混凝土

5、工作性能，表明单元里肌肉纤维对混凝土工作性能没有明显的不利影响。 与标准混凝土相比，坍塌度的变化在15mm以内，但是坍塌度的降低主要归因于纤维的交联作用提高了混凝土的粘聚性，减少了混凝土的分离泌水现象。 基准混凝土和单元里肌肉纤维混凝土工作性能的比较表，三、工作性能的研究，上表显示单元里肌肉纤维混凝土的分离率远低于基准混凝土，这使混凝土基础更加均匀，减少了收缩引起的裂缝。 三、工作性能研究，上表为贵广铁元素道标准混凝土和各种纤维混凝土力学性能比较表，单元里肌肉纤维混凝土的分离率远低于其他种类混凝土。 三、工作性能研究，0、150、100、200、400、450、50、300、250、350、初

6、期、500、210、510部分混凝土强度略有提高，基准混凝土和纤维混凝土各龄期抗压强度的比较表，四、力学性能研究可吸收部分自由水，在混凝土硬化阶段释放水分，促进未水化水泥颗粒的亲水性，因此，使纤维表面附着大量的水泥浆颗粒，增强混凝土与纤维之间的握力器力，五、加强耐久性的影响分析，延长隧道主体结构的寿命，提高结构承载能力，达到云同步小室里肌肉纤维的突出性能的优势是大幅减少混凝土的塑性收缩裂缝，抑制裂缝的扩展，减少混凝土缺陷，改善混凝土硬化后的连续性，提高结构的耐久性。 五、耐久性影响分析，1 )塑性期抗裂性能：减少新拌混凝土在塑性阶段因各种收缩而产生的裂缝、改善率100%、改善率90.4%、改善

7、率100%的郑西线、0、50、100、200、150、250、裂缝面积/(mm2 ) 早期塑性抗裂性能试验，五，耐久性的影响分析，塑性抗裂性能试验片单元里肌肉纤维对混凝土主要强度生长过程中的裂缝扩展有显着的抑制作用，1 )综合抗裂性能：强度生长过程中自收缩和干燥收缩的自应力引起的裂缝减少，五，耐久性的影响分析， 综合抗裂性能试验，五、加上耐久性的影响分析循环负荷，其频率为5Hz，试验片在50万次疲劳循环后逃逸，对试验片进行采样进行气渗试验，评价其损伤程度，单元里肌肉纤维混凝土在不同负荷等级和压力等级的条件下，气渗系数降低疲劳载荷水平高时，单元里肌肉纤维对混凝土抗疲劳性能的改善作用更显着，5，耐

8、久性的影响分析，2 )抗疲劳性能，贵线混凝土疲劳抗张试验，POROSCOPE手持式抗张试验，5，耐久性的影响分析，3 )抗张性，贵线混凝土标准，纤维小室里肌肉纤维改善了混凝土的抗渗性能，改善率达到了53.4%、0、10、20、40、30、50、透水高度/(mm )，贵广线抗渗等级达到了P12混凝土抗渗试验结果。 单位： %，0.6，实线是加入多甲基乙烯的纤维，折断线是加入单元里肌肉的纤维，0.3，0.9，1.2， 单元里肌肉纤维在能够有效降低水泥沉积基质空隙率和空隙平均孔径的试验段现场挖掘核心样品，由于单元里肌肉纤维具有优异的亲水性、保水性和分散性，因此，混凝土的分离泌水现象大幅减少，改善混凝

9、土的均质性， 由于云同步可吸收部分纤维的自由水，减少了水分散失残留的空隙，同时在基准混凝土中出现空隙，6、CT及ESEM扫描图像分析，1)CT三次元图像分析，贵线现场素混凝土芯样(直径100mm，高度180mm )，6、CT及ESEM CT三次元画像分析是高价的1)CT三次元影像分析，素混凝土芯样，纤维混凝土芯样，6，现场CT及ESEM扫描影像分析，1)CT三次元影像分析，ASTM C 457规格中的413mm横断线法，6，CT及ESEM试验扫描影像分析，基准混凝土：气两者在0.01mm-0.2mm的尺度范围内均不存在裂缝，单元里肌肉纤维混凝土的气泡含量为基准混凝土的60%； 小室里肌肉纤维混

10、凝土内部多为直径0.1mm-0.01mm的小气泡，基准混凝土内部多存在直径超过0.1mm的气泡，说明纤维混凝土的精细结构均匀性比基准混凝土优越。 1)CT三次元图谱分析，6，CT和ESEM试验扫描图谱分析，现场试验段纤维混凝土中单元里肌肉纤维分布均匀，无团结现象。 纤维表面与水泥石界面区域粘结良好，纤维耐酸碱性良好。 2)ESEM扫描影像分析、6、CT及ESEM试验扫描影像分析、2)ESEM扫描影像分析、由ESEM图像得到的在每平方毫米的混凝土中分布的纤维根数统计修正值为1.0-1.7根(纤维配合量0.9kg/m3 )，计算每1立方分米的混凝土研究结果表明，泡孔里肌肉纤维对混凝土工作性能无负面影响，与纤维混凝土性能良好，坍落度损失速度正常，并且分离泌水现象大大减少了泡孔里肌肉纤维整体，大大提高了混凝土的抗压强度， 强化二次衬砌混凝土承载功能的单元里肌肉纤维改善了对混凝土耐久性有显着改善作用的隧道二次衬砌频繁气压载荷和振动载荷下的抗疲劳性能，降低了混凝土的孔隙率，提高了混凝土的密实度，改善了混凝土的抗张性。 七、研究结果